变参数配电线路接地故障定位的频域分析

配电线路的各项电气参数受频率影响很大 ,文章详细阐述了配电线路处于高频电场中参数随频率变化的规律 ,扩展了高频条件下的传递函数理论并给出了该情况下传递函数的定义 ,对解决配电线路单相接地故障定位的新方法——传递函数法作了更具有普遍性和一般性的推广。根据单相和三相情况下线路参数随频率改变的配电线路接地故障定位的传递函数法的计算公式结合具体线路作了详尽的模拟计算。通过模拟计算 ,给出了变参数条件下通过地模量网络传递函数的波形特征进行故障定位的判据 ,进一步证实了配电网接地故障定位的传递函数法是切实可行的     

基于EEMD和能量法的谐振接地配网故障选线方法

在分析谐振接地配电网发生单相接地故障时暂态电流特征的基础上,首先利用集合经验模态分解法对各条线路首端的零序电流进行分解,然后提取各线路零序电流较高频率的谐波分量和衰减的直流分量,进而求取各线路的能量权重系数.通过比较各线路能量权重系数之间的关系可选出故障线路.若某条线路的能量权重系数最大,且其能量权重系数超过所设定的阈值,则此条线路发生了故障;若所有线路的能量权重系数都没有超过所设定的阈值,则母线发生了故障.仿真和实验表明,该方法可适用于高阻接地故障、小角接地故障等不利于实现选线的故障,且该方法的选线准确度较高.     

行波波头的参数识别方法在高压直流输电系统中的应用

为了提高识别电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)系统中的行波波头的可靠性,提出了一种行波波头的参数识别方法。根据VSC-HVDC系统零模网络的分析结果,直流线路两端的系统可以等效为电容,利用保护安装处测得的零模电压和零模电流可以计算零模识别电容。当直流线路发生故障后,零模识别电容会在行波波头到达线路两端的时刻突变至等效电容,因此可以根据零模识别电容的突变时刻确定行波波头的到达时刻。仿真结果表明:对于全长为100km的线路,采用行波波头的参数识别方法,故障定位的绝对误差小于200m,说明该方法具有较高的识别精度。与传统的行波波头识别方法相比,文中方法的优势在于能够始终可靠识别VSC-HVDC系统中行波波头的到达时刻,不受电气量波形渐变和输电线路参数频变的影响,且适用于高阻接地故障,能够应用于VSC-HVDC直流线路区内接地故障的定位,因此具有一定的理论和实用价值。     

一种混合双端直流输电线路暂态保护方案

为保证混合双端型高压直流输电系统安全运行,论文分析了混合双端直流输电线路两端边界元件的幅频特性。根据区内外故障下线路暂态电压瞬时能量差值的不同特征,利用改进局部均值分解方法（local mean decomposition,LMD）来提取故障分量,论文提出了一种基于改进型LMD分解的直流线路暂态保护方法。该方法有效降低了经典LMD分解在处理直流故障信号时的端点效应和滑动误差对仿真数据的影响。最后利用PSCAD仿真软件搭建了LCC-MMC混合双端型高压直流输电线路仿真模型,利用该仿真模型输出直流输电线路区内和区外故障仿真结果。并利用Matlab对故障数据进行处理,进行了算法仿真。仿真结果表明暂态电压信号的瞬时能量值在区内故障状态下明显高于区外故障和无故障状态。仿真结果验证了所提保护方法的正确性。该方法能够快速可靠的实现故障判别,具有较强的实用性。     

中压直流供电系统远端站点接地状态扫频阻抗检测法

为解决中压直流供电系统中远端站点设备外壳接地状态远距离检测问题,提出了一种基于扫频阻抗的远端站点接地状态检测方法。首先建立了中压直流供电系统的中心站点、传输线路及远端站点模型,并将远端站点接地状态分为正常接地、远端接地断开以及远端与电缆接地均断开3种状态。通过理论分析,在中心站点并联一个高频交流源支路,检测高频交流源输出端对地阻抗,可以判断远端站点接地状态。基于PSpice及PSCAD的仿真研究发现,利用扫频方法得到网络正常接地状态时的谐振频率,并设置交流源频率为该频率,可提高对地阻抗检测方法的区分度。根据得到的电流扫频曲线,发现不同接地状态时电流扫频曲线中平均谐振频率会发生改变,平均谐振频率与线路传输距离长度有关。对150、500及1 000m长度的单条线路,300m&800m、500m&1 000m长度的双传输线路远端站点接地状态进行检测,仿真验证了扫频阻抗检测方法的可行性。最后,提出了针对中压直流供电系统中远端站点接地状态的检测算法流程图。     

基于Duffing振子的直流系统接地故障检测新方法

从直流系统接地故障的原理出发,在低频注入法的基础上,为弥补低频注入法的固有缺陷,针对对地电容和谐波干扰对故障检测影响大的传统难题,提出了Duffing振子的直流系统接地故障检测新方法.先以双Hilbert变换去除检测特征量中的直流分量,再以lyapunov指数、相图和时域图作为判据,判定系统发生相变时的状态;由相变条件求得故障特征量的幅值和相位,得到接地电阻值,判定接地支路.该方法与小波检测法相比具有稳健性好、精度高,抗干扰性能强的优点,仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于VMD-TEO的多分支小电流接地系统行波故障定位

针对小电流接地故障行波波头难以检测、行波波速不确定和多分支线路难以精确定位等问题,提出一种新的行波定位方法。首先,对故障电流进行相模变换得到线模信号,并对线模信号进行变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD),利用Teager能量算子(Teager Energy Operator, TEO)提取IMF分量的故障特征实现故障测距;然后,根据故障距离构建故障分支判断矩阵,将多分支线路故障定位简化为单分支线路故障定位,进而转换为双端故障测距;最后,利用双端行波测距方法实现精确故障定位。使用暂态仿真软件ATP建立小电流接地系统模型并进行故障测距仿真,仿真结果表明此方法在多分支小电流接地系统中可以实现准确故障定位。该方法利用有限的行波检测装置实现多分支复杂电网的精确故障定位。     

基于差流检测的直流接地探测方法及装置研究

研究了直流系统接地故障探测方法及装置．直流系统支路发生接地故障产生接地漏电流,形成支路差流,采用自激振荡式直流微电流传感器(DCTA-1)离线测量直流系统各支路的差流,判别接地故障,从而提出一种直流系统接地故障的探测方法,称为"差流法"．实验结果表明,在使用DCTA-1传感器的条件下,该方法能迅速准确地定位接地故障,简单实用,灵敏度高．     

一种±500kV混合双极高压直流输电线路保护的新方法

针对混合高压直流输电线路距离长、故障率高的问题,提出了一种适用于±500kV的混合直流输电线路的保护方法。根据混合双极高压直流输电线路边界元件两侧的信号高低频能量不同,同时考虑到故障类型以及过渡电阻对诊断结果的影响,构造了有功功率故障分量的暂态能量比值的保护方法。该方法利用小波包变换对有功功率故障分量分解,得到各节点暂态能量;利用正、负极能量比值的大小区分区内、外故障,根据正、负极能量比值的差值区分单、双极故障,并利用正、负极部分频带能量和进行故障选极。采用电磁仿真软件PSCAD/EMTDC搭建±500kV混合双极高压直流输电系统仿真模型,并利用MATLAB结合保护判据进行保护算法的仿真验证,结果表明:所提方法耐过渡电阻能力高,数据采集时间窗为3ms,在不同的工况下都可以快速、准确识别区内外故障,并具有故障选极功能。     

剖析查找直流接地多种方法的特点

电力系统的安全运行需要发电厂或者变电站对滞留系统接地故障进行实时准确的检测,关于直流接地的查找方法目前实际应用的有许多种,不同的方法在实际查找过程中都有各自的优劣表现。本文在此基础上,提出了剖析查找直流接地多种方法的特点,主要分析了几种常用的查找直流接地的方法,并对其原理及查找特点进行了分析,以发现其适用的范围和条件,更好的指导直流接地故障的查找。本课题的研究目的主要在于完善对直流接地系统故障的检测方法,从而提高直流系统运行的安全性和可靠性,课题主要是对滞留接地查找方法特点的描述及分析,希望对完善直流接地故障的检测及检测装置的开发具有一定的借鉴意义。     

基于电压信息的 MMC 直流电网直流侧保护方案

针对柔性直流输电系统运行时线路发生短路故障,识别故障线路所在以及解决电网短路电流快 速上升产生的过能量难题,提出利用输电线两端加装电感的电压信息作为故障判据的线路保护方法。 该方 法利用短路发生后电流上升,使得电感感应电压的极性发生变化的原理确定故障线路并启动直流断路器,此 为主保护;主保护拒动时,启动后备保护,通过检测电感感应电压是否超过整定值以确定故障线路并断开,利 用设计的 BPI(Buffer Protection Identification)将线路中的过电流缓冲吸收以保护整个故障线路;在 PSCAD/ EMTDC 上搭建三端环状柔性直流输电系统,模拟线路发生单极短路、双极短路,仿真结果表明:线路发生故 障时,主保护可以快速识别故障线路所在并切开线路,提高了故障识别的灵敏性,主保护拒动时,后备保护启 动识别故障线路,提高了线路整个保护方法的可靠性。     

基于HHT的高压直流输电故障测距算法的研究与仿真

本文介绍了用希尔伯特黄变换(HHT)对直流输电线路进行故障测距的方法。首先对测得的故障电流行波信号进行经验模态分解(EMD)得到一系列对应固有模态函数(IMF),对IMF进行希尔伯特(Hilbert)变换得到其时频图。根据时频图中的频率突变点得出故障行波到达两侧测量点的时间,并且根据其对应时刻的瞬时频率和具体线路的参数计算出其波速度。用改进的双端测距理论对直流线路进行测距。并对测得误差总体趋势和误差因子进行详细分析。相关仿真分析用EMTDC环境进行,仿真结果证实了所提方法的有效性。     

一种混合双端直流输电线路的纵联保护新原理

为保证混合双端高压直流输电系统安全运行,分析了混合双端直流输电线路两端电流相似度.通过故障分析发现,区内故障时线路两端电流无明显线性关系,区外故障时线路两端电流呈线性关系.根据该差异,提出了一种基于相关系数的混合直流输电线路纵联保护方法.利用PSCAD搭建混合双端型高压直流输电线路仿真模型,输出直流输电线路区内和区外故障结果,并利用MATLAB对故障数据进行处理,进行了算法仿真.仿真结果验证了所提保护方法的正确性,该方法在实际应用中数据无需严格同步,能够快速可靠地实现故障判别,具有较强的实用性.     

基于行波衰减理论的多端直流网络故障定位

摘 要 多端环型直流系统中,线路发生故障时,故障行波传播到故障线路端点的行波记录仪存在多种路径。若故障行波到达故障线路两端行波记录仪的最短路径不是沿着故障线路向两端传播的,而是经过相邻线路向端点传播的,传统上利用初始行波进行故障定位的方法不再适用,存在盲区问题。为解决盲区问题,研究了行波的衰减特性。故障行波经相邻线路到达故障线路的行波记录仪时,受线路分支的影响,行波的波头幅值发生衰减,而沿故障线路直接传播时,未经过分支行波波头幅值变化大。因此,提出了基于行波衰减理论的多端直流网络故障定位方法。另外,根据波速随频率变化特性,提出参考波速的想法和在线测量波速的方法。在PSCAD中搭建四端直流输电线路模型,调整故障类型以及故障位置进行仿真分析,结果表明此方法可以实现快速在线定位,可见所提方法解决盲区问题的适用性及准确性。     

消弧线圈接地系统暂态能量选线新方法

针对现有利用暂态量的选线方法在电压过零附近时故障灵敏度低的问题,通过把消弧线圈支路作为一条健全线路,利用其暂态能量与其他所有线路暂态能量之和为零的关系,提出了一种基于消弧线圈暂态能量的谐振接地电网故障选线新方法.此选线方法无需判断故障合闸角,也无需整定,不仅能克服在电压过零附近故障选线灵敏度低的缺点,还能适应消弧线圈接地系统各种变化,具有很强的抗干扰能力及自适应性.大量的数字仿真结果表明,该方法有效、可靠.     

考虑控制方式的MMC-HVDC系统单极接地故障电流计算方法

直流侧单极接地故障是基于模块化多电平换流器(modular mutilevel converter, MMC)的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统最常见的故障类型,一般以换流站闭锁前子模块电容放电电流近似故障电流,忽略了换流站控制环节的影响,结果存在误差。提出一种考虑换流站控制方式的故障电流计算方法,针对换流站主从控制,改进了基于微分方程的求解方法,在故障后的等效回路中使用并联受控电流源将换流站控制环节纳入考虑范围,分别对定功率控制与定电压控制方式下的故障电流进行计算。在PSCAD/EMTDC平台搭建了两端MMC-HVDC系统模型,验证了所提方法的准确性。     

基于零序电压小波包能量比的配网单相高阻接地故障辨识分析

配网高阻故障大多是架空线接触高阻抗物体引起的单相高阻接地故障,难以通过稳态特征进行识别。基于等值网络分析故障产生高频分量的原因并考虑正常状态对辨识的影响,提出一种基于零序电压小波包能量比的配网单相高阻接地故障辨识方法。利用小波包频段分解对零序电压进行能量特征提取,提取低频段能量与高频段能量的比值作为高阻故障的识别特征量。基于某10 kV配电网对方法进行测试,通过BP神经网络的辨识对比结果,证实了方法的有效性;通过中性点接地方式、拓扑结构及故障条件变化等多种因素的分析及仿真,验证了方法的适用性。     

基于DOST能量相对熵的配网单相接地故障选线方法

针对小电流接地故障中,不同类型配电线路故障特征频带能量分布不一致的情况,提出一种基于离散正交S变换与能量相对熵的故障选线方法。首先提取各线路故障后首半个工频周波的暂态零序电流,利用离散正交S变换计算暂态零序电流各频带的变换系数及各频带暂态能量,结合能量相对熵对两个波形细微区别的识别能力,分别获取各线路在不同频带的能量相对熵,并综合得到每条线路的综合能量相对熵,据此熵值大小进行故障选线。Matlab仿真表明该方法不受接地电阻、故障初始角、故障距离等条件的影响,在间歇性电弧故障时仍然可准确实现线-缆混合线路单相接地故障选线。