多频带分析的配电网单相接地故障选线

针对多年来一直未得到根本解决的配电网单相接地故障选线问题, 在分析故障选线现状和基于小波包选线方法的基础上,提出了多频带分析的选线方法.根据各线路暂态零序电流信号小波包分解的能量分布情况,提出对各线路选择能量集中的特征频带或组合特征频带;并根据故障线路和非故障线路暂态零序电流大小关系原理,比较各条线路特征频带或组合特征频带的暂态零序电流的能量以确定故障线路.现场数据和大量的Matlab仿真试验结果表明:该选线方法可以准确、可靠地实现配电网单相故障的选线.     

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。     

全频带小波能量相对熵的小电流接地系统故障选线

为了提高小电流接地系统中故障选线方法的精度和鲁棒性,在详细分析系统暂态零序网络故障特征后,提出基于全频带小波能量相对熵的小电流接地系统故障选线方法.利用小波变换技术对信号特征的放大作用以及小波相对熵对信号细微差别的超强辨识能力,首先对各条线路故障后零序电流的一个周波采样数据进行小波多尺度分解,并对分解后的小波系数进行单支重构;然后利用单支重构后的系数计算各条线路在各个频带下的小波能量权重系数,构造出各条线路的全频带小波能量相对熵矩阵;最后比较小波能量综合相对熵值的大小进行故障线路选择.在仿真模型中随机设置不同的故障位置、故障角、过渡电阻、电弧接地等参数,仿真选线正确率达到100%.理论分析和大量的仿真结果表明,该故障选线方法具有很强的适应性,能够在各种情况下实现正确选线.     

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.     

基于同步挤压小波变换的配电网单相高阻接地故障选线

为提高配电网单相接地故障选线的成功率,提出了一种基于同步挤压小波变换的配电网单相高阻接地故障选线新方法。该算法首先通过同步挤压小波变换方法确定各馈线的最大时频脊线,计算最大时频脊线下的挤压能量和挤压相角。在此基础上,通过闵可夫斯基距离来表征每条线路的故障特征,并以此特征区别接地与非接地馈线。仿真实验结果显示,该选线算法受故障位置,过渡电阻,初始角度,馈线结构等因素的影响较小,能够准确地识别故障线路。对比其他已知算法,该算法对电流信号的处理精度更高,能更好适应复杂的配电网系统。     

基于权重动态调整的树型配电网单相接地故障行波测距方法

针对树型配电网分支众多而难以准确选线的问题,本文通过分析发现了不同线路故障初始电流电压行波的极性关系,提高了配电网分支选线的准确率。由于缆线混联线路中的零模波速很不稳定,难以通过线路参数精确获取,提出了基于权重动态调整的树型配电网单相接地故障行波测距方法,以双端行波测距理论为基础,对线路已有的多端行波测距装置进行自由组合,计算得到多组故障定位结果。通过历史临近故障测距结果误差比较,动态调整各行波测距装置组的权重值,从而进行故障信息的融合决策,给出最终的故障点位置。因此,本文通过故障点同侧行波测距装置组的故障信息对其波速进行在线测量,使得用于故障定位的波速值更贴合实际。最后,采用PSCAD软件对江苏某实际10 kV配电系统进行仿真验证。仿真结果表明,所提方法不受中性点接地方式的影响,在不同过渡电阻以及系统不同运行方式下均能实现接地故障的精确定位。     

基于CEEMD-LMD-SCN的集合型配电网故障选线方法

为解决线路发生单相接地故障时,过渡电阻较高导致故障特征不明显,以及噪声干扰情况下难以对故障线路进行准确识别的问题。提出一种基于互补集合经验模态分解（complementary ensemble empirical mode decomposition, CEEMD）、局部均值分解（local mean decomposition, LMD）和随机配置网络（stochastic configuration network,SCN）的故障选线方法。首先采用CEEMD与LMD对零序电流进行分解,分别计算其对应分量的能量熵;然后将求解出的能量熵值组合形成组合特征向量,利用Synthetic Minority Oversampling Technique,（SMOTE）算法扩充数据,获得训练及测试数据;采用泛化能力较强的SCN网络建立配电网故障选线模型。仿真结果表明：本文故障选线方法在不同故障距离、不同接地电阻和不同故障初始角度的情况下能有效实现故障线路的选择,在高阻以及噪声干扰情况下,该方法适应性依然良好。     

改进PSO-BP算法在配电网故障选线中的应用

为了提高配电网单相接地故障选线的效果,提出一种改进粒子群(PSO)算法优化反向传播(BP)神经网络的故障选线方法。通过小波包变换(WPT)提取各条出线的零序电流暂态能量分量结合五次谐波分量、零序有功分量作为BP神经网络的输入变量,利用改进PSO算法优化后的BP神经网络完成训练并测试,输出选线结果。仿真结果表明,与BP、PSO-BP算法相比,改进PSO-BP算法收敛快、选线精度较高,且不受接地电阻、故障位置及相位角的影响。     

S变换熵理论及其在电力系统故障检测中的应用研究

S变换作为新兴的信号处理方法,在电力系统中得到越来越广泛的应用。信号经S变换处理后数据众多,有效地利用该数据并从中挖掘和提取出相应的特征量来检测电力系统故障或判别其稳定性至关重要。文章利用S变换具有的高分辨率时频特性和信息熵对系统状态进行表征,将两者相结合来定义S变换奇异熵和S变换能量熵,并给出其算法,揭示了2种S变换熵对系统故障的表征机理。对理论信号和基于PSCAD/EMTDC软件仿真的电力线路故障信号的分析表明,2种S变换熵对系统变化敏感度高,且不受噪声干扰,能够有效地检测出电力系统故障。     

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.     

输电线路行波电流极性比较式纵联保护方案研究

提出利用高压输电线路暂态行波电流与电容式电压互感器高压侧暂态行波电流的行波纵联保护方案．对暂态行波电流的α模量求取小波变换模极大值以确定极性．比较测量端主电路及电容器分支电路暂态行波电流的初始极性,以判断行波浪涌方向;并通过交换线路两端的故障方向信息识别线路内部故障．分析了该行波电流极性比较式保护方案的影响因素．ATP仿真表明保护方案切实可行,具有较强的实用性．     

基于小波神经网络的超高压输电线路行波测距保护研究

针对超高压输电线路的超高速保护而建立人工神经网络模型,将输电线路行波信息和高频暂态电流信号经小波变换数据预处理,并提取相关时域和频域特征值之后作为分布式神经网络的输入,以通过人工神经网络来准确识别线路故障类型、故障位置,为实现保护的超高速动作提供判据。     

基于小波能谱熵和神经网络的输电线故障识别

在暂态电流信号小波变换结果的基础上,采用小波能谱熵定义,对小波分解系数进行处理,提出了一种基于小波能谱熵和神经网络的输电线路故障类型识别方法。该方法通过计算故障前后三相电流信号小波变换系数沿尺度分布的小波能谱熵,经过适当处理,输入神经网络,利用神经网络在模式识别方面的优势,输出结果即为故障类型识别的结果。仿真结果表明,该故障类型识别方法不受故障类型、故障电阻及故障位置等因素的影响,识别结果准确可靠。     

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。     

中性点非有效接地系统故障行波暂态特征分析

对于中性点非有效接地的配电系统，基于故障暂态行波信息的线路保护具有重要研究意义。该文以行波理论为基础对线路各种类型故障行波的模分量、行波在配电混合线路和分支线路中的传播特性以及行波在线路末端的反射规律进行了详细分析。研究发现，小电流接地系统单相接地故障时，尽管三相中的稳态线电压对称，但故障暂态过程仍产生行波线模分量；行波在混合线路中发生复杂的折反射，并且经过一段混合线路后，行波波头将发生一定幅值的衰减；行波信号到达线路末端后，电压行波和电流行波在线路末端的反射情况随线路结构不同呈现规律性变化。仿真结果表明了分析结果的正确性。文中分析为基于行波信息的配电线路故障选线及测距的研究奠定了基础.     

基于Park变换的配电网多端行波故障定位方法

单端和双端行波定位方法都很难准确定位配电网故障,因此提出一种采用多端行波的配电网故障定位方法.首先给出基于Park变换的自适应行波检测策略,在分析双端行波定位缺陷的基础上,根据检测到的行波到达各配电线路末端的时间,给出多端行波故障定位的原理.该方法克服了由于配电线路结构复杂所造成的反射波识别困难,而且不受故障类型、故障初始相角和接地电阻大小的影响.采用PSCAD/EMTDC仿真软件和MATLAB软件对不同的故障工况进行仿真,仿真结果表明,本文方法能够快速准确地定位故障点,从而证实了该方法的有效性和可靠性.     

10kV配电网单相接地故障精确定位研究

提出了一种基于配电自动化系统,通过检测到的现场断路器和柱上开关等设备的反馈信息完成对10kV配电网单相接地故障,故障段的定位,利用离散小波变换、行波测距原理在此故障段上分别完成对接地故障点的故障选线精确定位。最后进行了实例验证,仿真结果表明,利用行波测距原理能够对难干准确定位的故障类型精确定位,并且算法简单,易于硬件实现,对配电网精确故障定位装置的研制提供了理论和技术依据。     

基于暂态电流极性比较原理的多线路集成保护研究

提出了电力系统集成保护的方案,描述了一种基于暂态电流极性比较原理的多出线集成保护系统.当故障发生后,对母线所有出线的暂态电流模量的模极大值进行极性比较就可以判别故障发生的相对位置.理论分析和仿真结果表明,利用单侧母线各出线的暂态电流信号的模量进行小波变换后的模极大值极性来判别故障的相对位置是切实可行的.     

小电流接地系统单相接地故障选线方法研究

本文在总结小电流接地系统的特点及研究现状的基础上,进一步建模仿真分析研究了小电流接地系统发生单相接地故障时零序电流、零序电压、电压相模变换、电流相模变换的特征.为解决从变电站出口选出单相接地故障线路的问题,提出了基于电压互感器注入信号干扰零序电流的波形识别法及其与小波分析法、能量法结合的综合选线法.