2005年广东省科技进步奖拟获奖项目--配电网中性点接地方式简介

配电网中性点接地方式是一项重要的技术政策,它对电力系统安全运行和电磁环境都有很大影响.然而,目前为止电力系统未能满意地解决这一问题.本项目基于现代电力电子技术的应用，在国内外首次提出并成功实现了“‘快速消弧线圈’加‘快速选线跳闸’”的接地运行方式，即：采用快速可控消弧线圈最大限度地消除瞬时性单相接地故障；而当非瞬时性故障发生时，快速选出接地线路并跳闸。其主要特点在于，兼顾消弧与选线两种功能，在保证消弧线圈快速输出补偿电流的条件下，在接地故障电流已降为很小的残流的状态下进行快速准确选线。其对单相接地故障的处理过程是：当故障发生时，     

一种新的配电网小接地电流故障选线监测方法

在配电网系统中,故障点经高阻接地或者中性点经消弧线圈接地使得故障电流比较小,无法使用传统的过流继电器动作或者熔断器熔断。因此,提出了一种适用于辐射状配电网的、基于特定频率电压信号叠加原理的单相接地故障选线新方法。仿真结果证明这种方法对于任何形式的接地故障选线都比较准确。     

配电网中性点接地方式简介

配电网中性点接地方式是一项重要的技术政策,它对电力系统安全运行和电磁环境都有很大影响。然而,目前为止电力系统未能满意地解决这一问题。本项目基于现代电力电子技术的应用,在国内外首次提出并成功实现了“‘快速消弧线圈’加‘快速选线跳闸’”的接地运行方式,即:采用快速可控消弧线圈最大限度地消除瞬时性单相接地故障;而当非瞬时性故障发生时,快速选出接地线路并跳闸。其主要特点在于,兼顾消弧与选线两种功能,在保证消弧线圈快速输出补偿电流的条件下,在接地故障电流已降为很小的残流的状态下进行快速准确选线。其对单相接地故障的处…     

可调节消弧线圈接地系统单相接地故障选线

故障选线问题一直困扰着消弧线圈接地系统。在分析消弧线圈接地系统故障线路和非故障线路的零序导纳与消弧线圈导纳关系基础上，利用新型消弧线圈的在线可调节特性，根据消弧线圈调节前、后系统的状态量，提出线路b参数的计算方法，根据b参数值的相对大小来判断故障线路和非故障线路．从分析过程中可知，无论系统发生金属性接地或是经电阻接地，利用线路b参数值的相对大小都可以准确地判别出故障线路。该选线算法经仿真验证正确，并用于实际系统．从2年多的实际运行可以得出结论，介绍的选线方法具有较高的可靠性．     

中性点接地方式对配电系统可靠性影响的分析

配电网中性点接地方式的选择是具有综合性的技术问题。目前国内常用的中性点接地方式是经小电阻接地和消弧线圈接地。每种接地方式都有优缺点,中性点经小电阻接地主要是为了限制弧光过电压,而中性点经消弧线圈接地是因为当发生单相瞬时接地故障时,消弧线圈可以补偿电容电流,电弧可以自熄。     

中压电网中性点接地方式研究

配电网系统作为直接为用户生产生活提供电能支持的系统．将变电站或者小型电厂提供的电力输送给用户,合理选择中压配电网的接地方式可以提高配电网的供电可靠性。总结了我国常用的变压器中性点接地方式,说明了经消弧线圈接地方式应用于中压配电网的优势．分析了经消弧线圈接地方式中消弧线圈的容量选择配置及接地电阻的计算方法。     

工业10 kV电网中性点经小电阻接地方法研究及应用

某炼钢公司10 kV电网全部由电缆线路组成,当前采用中性点经消弧线圈接地的运行方式,当单相接地故障发生时不能准确选线,难以迅速切除故障电缆,给生产带来安全隐患.综合分析炼钢公司的多种运行方式并结合中性点经小电阻接地技术原理,提出10 kV电网中性点经小电阻接地的解决方法.经资料收集和理论分析,分别建立了炼钢公司10 kV侧电网中性点经小电阻接地和经消弧线圈接地系统仿真模型,仿真计算结果表明:采用的接地方法,能有效降低单相接地故障发生时的瞬时过电压,并有较大的故障电流,可使保护装置准确选线、降低线路故障对公司造成的损失.针对工业10 kV电网这类电网系统,中性点经小电阻接地方式比经消弧线圈接地方式更具优越性.中性点经小电阻接地方法对生产持续性要求高的电缆电网安全稳定运行、可靠供电有着非常重要的意义.     

配电网智能复合型接地故障选线装置的研究

通过对配电网在接地故障选线上的要求及特点进行了分析,特别对经自动跟踪补偿消弧线圈补偿后出现的一些新的矛盾和要求进行了研究,在此基础上提出了智能复合型的选线方式,并对智能复合型接地选线的原理、特点进行了研究。     

基于暂态分量的配电网单相接地故障选线新方法

在对目前应用小波变换技术进行配电网单相接地选线方法综合分析的基础上,提出了一种基于最小瞬时零序功率的选线新方法.通过分析配电网单相接地故障的暂态过程,给出了配电网单相接地故障时零序电压和各条线路的零序电流的瞬时表达式,定义了瞬时零序功率并将其作为故障选线特征量.结合配电网单相接地故障的大量仿真分析,应用小波包将零序电流和零序电压暂态信号逐层剥离,提取最大分量的信号频段为特征频段;根据各线路特征频带的零序电流、零序电压计算每条线路的瞬时零序功率,在短路第1个周期内,具有最小瞬时零序功率的线路为故障线路.仿真分析结果表明,该选线方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地配电网都适用,而且不受短路时刻、线路长度的影响,抗电弧过渡电阻能力强.     

基于暂态分量的配电网单相接地故障选线新方法

在对目前应用小波变换技术进行配电网单相接地选线方法综合分析的基础上，提出了一种基于最小瞬时零序功率的选线新方法。通过分析配电网单相接地故障的暂态过程，给出了配电网单相接地故障时零序电压和各条线路的零序电流的瞬时表达式，定义了瞬时零序功率并将其作为故障选线特征量。结合配电网单相接地故障的大量仿真分析，应用小波包将零序电流和零序电压暂态信号逐层剥离，提取最大分量的信号频段为特征频段；根据各线路特征频带的零序电流、零序电压计算每条线路的瞬时零序功率，在短路第1个周期内，具有最小瞬时零序功率的线路为故障线路。仿真分析结果表明，该选线方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地配电网都适用，而且不受短路时刻、线路长度的影响，抗电弧过渡电阻能力强。     

配电线路快速保护原理及分析

随着配电网络通讯系统的不断完善,特别是城市配电光通讯网的建立,利用通讯通道实现快速保护成为可能,基于通讯的配电线路保护能够有选择性地实现快速故障隔离和系统重构,是配电自动化发展方向.分析了方向闭锁式过电流保护和方向允许式过电流保护的动作原理以及配电系统的特殊性,表明闭锁式方向过电流保护满足配电线路快速保护的要求.提出的配电线路快速保护方案,能准确选出故障线路,瞬时动作隔离故障.当馈线远方终端(FTU)拒动或通讯中断时,变电站馈出线的保护可作为远后备.     

馈线自动化中的故障寻址技术

配电网络的故障检测与诊断是实现馈线自动化的关键技术之一,其中单相接地故障的正确检测一直未能得到很好的解决。文章在讨论配电网络发生单相接地故障时接地故障相判别方法的基础上,着重分析了单相接地故障的检测方法,提出了基于故障相电流实现接地故障检测的新方法,给出了动作判据算模型,对算法模型的仿真计算结果表明,该方法对接地故障具有很高的选择性能,并可很好地适用于馈线自动化中。文章还简要介绍了馈线保护中短路故障的检测技术。     

补偿电网增量函数法接地选线原理及应用

深入分析了补偿电网单相经电阻接地的现象，利用消弧线圈支路阻抗变化前后的系统零序电压、第j支路零序电流及常态下不平衡电流，定义了零序电流增量函数的概念．建立了增量函数与消弧线圈支路阻抗变化前零序电压百分数和该支路电流变化量之间的关系．构建了零序电流增量函数法接地选线判据，该判据既可用于随动式补偿系统，又可用于预调式补偿系统．研制出基于上述原理的接地选线装置，给出了装置的硬件结构图及软件流程．经1年多的样机现场运行表明，该装置选线准确、可靠．     

基于小波的谐振接地系统故障选线的优化研究

由于谐振接地系统在电网中被广泛的应用,所以谐振接地系统单相接地故障选线一直以来是研究的热点。针对现有的谐振接地系统故障选线方法存在的不足,基于短时投入并联电阻,提高暂态特征分量的选线方法,提出了一种优化方案;即通过可控硅控制消弧线圈并联电阻,增强故障线路的特征信号,把提取的故障时的零序电流暂态信号进行小波变换,检测分解和重构后的信号的奇异性,从而确定故障线路。仿真结果表明了优化方案的准确性。     

基于FTU的馈线故障定位矩阵算法研究

为提高馈线自动化故障定位的准确性和时效性,总结了目前馈线自动化故障定位的几种应用模式,并分析了常用的故障定位矩阵算法的基本思想,在此基础上,依靠FTU(馈线终端单元)智能设备,提出了一种新的馈线故障定位矩阵算法,该算法采用有向边邻接矩阵来描述网络结构信息,通过多个矩阵的运算处理,可实现单电源树状网络、多电源开环运行网络以及馈线末端的故障准确定位。为验证算法的正确性,以一个多电源并列运行的复杂网络为例,在vs2008环境下采用C 语言编写了该定位算法程序,程序测试结果表明,该算法设计的正确、合理,能够实现馈线区段故障的准确定位。     

谐振原理及小波能谱的暂态保护

提出一种基于Rogowski谐振原理和小波能谱的配电网单端暂态保护新方案,即在线路边界接入Rogowski谐振装置,以此改变线路边界谐振频率处暂态信号传输特性,从而区分区内外故障,以实现配电网的全线速动.通过小波变换模极大值确定故障发生时刻,然后提取故障时间段内谐振频段信号和低频段信号,并计算频段信号能量比值大小即可获得可靠的保护判据.最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证该保护方案的有效性,并且该方案在不同的故障状况下均能可靠地区分区内外故障.     

基于分形的配电网接地故障分支识别方法

为解决当前配电网接地故障分支定位中算法实现困难,硬件实现成本投入太高的问题,在PSCAD/EM TDC仿真数据的基础上,对配电网接地位置改变与测量端信号变化的关系进行了分析与对比,提出了一种新的分支识别方法。在构造配电网系统传递函数的基础上,获得其分形维数和自相似度,通过分析不同接地故障情况下分形维数及自相似度变化的规律,提出了基于分形维数与自相似度的分支分析方法。通过对不同的接地位置及不同接地电阻的故障的分形维数及自相似度的分析对比,利用其X-Y平面图能够对故障分支进行识别。仿真结果表明,基于分形维数和自相似度的分支识别方法是有效的,而且具有很好的抗干扰性。     

一种小接地电流系统单相接地故障选线新方法

针对“小接地电流系统单相接地故障选线”的问题，提出了一种新的选线方法，它充分考虑了系统故障前后的不对称因素，可以应用于中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统，对只有两相CT的低压网络，可以直接使用，并有2／3的选线功能．     

基于故障影响遍历的配电网可靠性评估算法研究

提出一种基于故障影响遍历的中压配电网供电可靠性评估改进算法．算法将熔断器故障影响和负荷支路因熔断器拒动而对外界的影响并入该负荷支路所在馈线进行处理,同时考虑故障后负荷点由主电源恢复供电和备用电源恢复供电的区别,扩展了故障影响类型．改进算法更适用于实际配电系统,是一种较实用的评估算法．算例验证了所提算法的正确性和有效性．     

基于注入变频信号法的消弧线圈控制器

介绍了注入恒流变频信号法测量系统电容电流的方法,即通过注入恒流变频信号,寻找谐振频率,进而计算系统电容电流。采用陷波滤波法计算谐振电压,利用注入信号法研制出消弧线圈控制器,试验证明其性能良好。