中低压配电网单相接地故障检测技术的研究

北京交通大学硕士学位论文中低压配电网单相接地故障检测技术的研究姓名：黄强申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：王毅20071201中低压配电网单相接地故障检测技术的研究作者：黄强学位授予单位：北京交通大学相似文献(10条)1.会议论文杨伟.张学利配电网故障检测与隔离的一种矩阵算法2001本文主要是对由FTU采集的数据信息和数据库中的信息进行矩阵运算处理,以确定出故障区,并进行故障隔离.文中引入父(子)区段和父(子)节点的概念[1],在此基础上,可以实现故障的分布试处理,使故障对配网系统的影响降到最小,并能使故障处理限制在最小的范围之内,而采用矩阵算法使故障处理的速度更快,更有效.2.学位论文丁强配电网故障检测方法的研究与设计2008随着电力系统自动化的进一步发展，如何实现配电网系统的自动化，是保证电网安全可靠运行的关键。配电自动化的核心是发生故障后的故障检测、故障隔离以及恢复非故障区域的供电，其中故障检测是最基础、最基本的单元。如何高效、准确的采集故障时和故障后的电气量，如何合理的分析和处理这些数据，是提高故障检测的重要依据和可靠保证。本文介绍了目前国内广泛应用的两种故障检测方式：一是基于电压-时间原理的电压型故障检测方式；一是基于检测电流越限原理的电流型故障检测方式。在此基础上深入分析这两种方式下故障检测的原理和各自的优缺点，并总结出现有配电网故障检测方式存在的问题。同时结合国内配网的实际情况，提出了智能型故障检测方式，即主动的检测故障、主动的判断故障乃至主动的处理故障，由此并研究出了智能型故障检测的具体实现原理。智能型故障检测原理下的故障检测方式具有良好的处理方式和更好的符合配电自动化原则，为配网自动化提供了性能更加优越更加实用的方案，在配网实际应用和未来发展上具有很高的前景。为实现智能型故障检测，本文深入研究了国内现阶段的馈线自动化终端(FeederTerminalUnit简称FTU)的开发技术和目前软硬件的设计技术。在开发设计实现智能型故障检测的FTU的硬件系统和软件系统中，均使用了更加合理可靠的分层化、模块化设计思想。同时在软件设计里采用了嵌入式实时多任务操作系统，为智能型故障检测的实现提供了更好的系统平台。由智能型故障检测的原理进行分析，使用软件建模进行逻辑设计，并编程实现。实验运行表明，开发出的FTU软、硬件运行良好，故障检测准确可靠，达到了预期的设计目标。3.期刊论文林静怀.孙超图.张义斌.LINJing-huai.SUNChao-tu.ZhangYi-bin配电网故障检测、隔离与恢复设计方案-西北电力技术2000,28(6)简要分析当前几种配电网故障恢复模式,提出配电网故障检测、隔离与恢复的几种方法.给出针对配电网故障检测、隔离与恢复方案的软件设计思想,和利用VC++6.0进行编程的流程框图.4.学位论文张慧芬配电网单相接地故障检测技术研究2006我国中低压配电网中性点广泛采用小电流接地方式，这种接地方式具有供电可靠性高的优点。但发生单相接地故障后，由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，单相接地故障选线和故障定位问题长期以来没有得到很好地解决，至今许多变电站仍然使用人工拉路方法查找故障线路和目测法寻找故障点。本论文重点研究配电网单相接地故障选线及故障定位问题。为充分利用故障信息，本文提出用粗糙集理论综合多种单一选线判据，把反映故障稳态分量的判据、暂态分量的判据和利用外加诊断信号的判据有机融合。该方法以信息表和决策表为主要工具。各单一选线判据从原始故障数据中提取出各自需要的故障特征量并离散化。以变电站母线所带出线为研究论域，各单一选线判据为条件属性，离散化的各故障特征量为条件属性值，形成故障信息表,并对其进行论域缩减，利用决策规则形成决策表，从决策表的决策属性中找到综合选线结果。整个过程只需采集到的原始故障数据，不需要先验知识和工作人员的干预，就可以给出选线结果。仿真验证了综合选线的优越性。本文从现场应用的角度提出了与零序电压和零序电流极性无关的基于零序电流投影值的选线方法。该方法以母线零序电压所在直线为参考轴，所有馈线的基波零序电流在参考轴上投影。对中性点经消弧线圈接地系统和中性点经电阻接地系统，各馈线零序电流向参考轴投影；对于中性点不接地系统，将所有馈线的零序电流旋转90'0后，再向参考轴投影。不管零序电压和各馈线零序电流的极性如何，总有故障线路零序电流的投影数值最大。通过仿真验证了该方法的正确性。该选线方法作为综合选线判据中反映故障稳态特征的判据。根据小波变换后的近似系数以及其提供的时域信息，本文提出了基于零序电流暂态极大值的选线判据。定义了特征时刻和零序电压特征值的概念，在特征时刻故障线路和非故障线路零序电流的符号相反，若所有线路电流的符号都相同，则认为母线故障。对于只有2条出线的系统，可以采用零序电流暂态极大值和零序电压特征值极性比较的方法。本文选用db4小波对原始信号进行4层分解。通过仿真验证了该方法的正确性。该选线方法作为综合选线判据中反映故障暂态特征的判据。本文针对电气量的幅值比较选线原理，提出了基于可辨识矩阵的幅值比较选线判据。构造了幅值特征量的可辨识矩阵，可辨识矩阵中的元素为各出线中每两条出线幅值特征量之差，使各出线的故障特征量作相对比较，拉大了故障线路和非故障线路之间的差距，突出了最大故障特征量。适用于任何一种基于电气量幅值比较原理的选线保护。基于注入信号法的单相接地故障在线人工定位是目前配电网单相接地故障定位最有效的方法。本文提出了基于配电网自动化的注入法自动故障定位算法。信号电流探测器安装在线路上的FTU处，借用配电网自动化的通信系统将注入信号的探测结果上传给主机。建立线路上信号电流探测器邻接矩阵和注入信号信息向量，经过运算，得到故障判定矩阵，根据故障判定矩阵形成故障判定信息表，用可辨识矩阵约简判定信息表得到核属性集合，核属性集合中的元素对应检测到注入信号电流的信号探测器，从而找到故障所在的区段。对有分支线路和无分支线路都适用。当注入信号信息不完备时，先完备注入信号信息，再用上述方法运算。为了不完全依赖配电网自动化系统，本文提出基于GSM短信通信模式的注入信号法单相接地故障自动定位。自动定位系统由检测主机、注入信号主机和信号电流探测器组成，三者之间通过GSM短信交换信息。定位算法同上。基于GSM短信通信模式的定位算法已在技术项目“配电线路全线接地定位系统研究”中得到应用。本文提出了停电后基于注入信号法的故障定位方法。针对故障线路停电后绝缘可能恢复的问题，提出先重新击穿故障点，再注入诊断信号电流，通过寻踪注入的诊断信号电流实现故障定位。基于该方法的定位装置已在现场得到成功应用。分析了本文用到的注入信号法选线定位原理，指出注入信号法实质上是人为增加了零序电流。讨论了注入信号的探测方法，提出用零序电流互感器探测注入信号的方法。分析了影响注入信号电流在故障线路中流通的因素和注入信号电流的相位特征，指出注入信号电流的相位特征只能作为选线的辅助判据。设计开发了基于DSP加单片机的综合型故障选线定位装置，已经通过实验室初步实验。5.期刊论文赵多兴.ZHAODuoxing机械制造企业配电网故障检测研究-农业科技与装备2010,(2)由于故障电流小、电弧不稳定、受电磁干扰大、信噪比低等原因,配电网故障检测可靠性较低.利用小波变换提取零序电压和零序电流暂态特征频带(SFB)信息,在SFB频带内,故障馈线暂态零序电流方向与健全馈线相反,据此采用暂态瞬时无功功率方向及暂态无功功率进行故障选线.大量的MATLAB仿真验证表明:该选线方法能够准确识别单相接地故障方向线路,可靠性和灵敏性较高.6.学位论文薛永端基于暂态特征信息的配电网单相接地故障检测研究2003该文首先分析了小电流接地故障暂态信号频域特征,重点在于一特征频段(SFB—SpecialFrequencyBand)内暂态信号分布规律,其可作为故障检测的依据.通过建立基于线路分布参数的高精度故障模型,并利用各线路检测阻抗的相频特性来分析单相接地故障暂态信号的频域特征.经研究发现,在零模网络该特征频段(SFB)内:所有健全线路和故障线路的检测阻抗均呈容性,均可以等效为集中参数电容;故障线路零模电流比健全线路幅值大,且流向和极性与健全线路相反.SFB上限为所有健全线路第一次串联谐振频率的最小值,下限为0(不接地或高阻接地系统)或使故障线路零模电流幅值大于任一健全线路且流向相反的最低频率(经消弧线圈接地系统).该特征频段界限明确、且包含了暂态信号的主要能量,可保证检测可靠性和灵敏度.研究还发现,SFB外零模电气量分布差异不明显或临界频率不易确定,实现故障检测较为困难;同时,故障电流线模分量的极性和流向关系也不确定,不能用来确定故障线路.根据SFB内暂态特征信号分布规律,提出了4种故障线路选择方法,给出了算法实现过程.4种方法分别是:暂态零模特征电流幅值比较法、暂态零模特征电流极性比较法、暂态零模特征电流方向法以及暂态零模特征信号容性无功功率方向法.同时,提出了一种暂态特征电流方向的计算方法.分析了非正弦单相电路已有功率定义存在的缺陷,给出了功率定义应满足的平均性和方向性条件.提出了非正弦电路一种电流分解方法以及基于Hilbert变换的无功功率和瞬时无功功率的新定义并分析其性质,该定义可用来实现基于无功功率方向的故障选线算法.利用电磁暂态仿真软件ATP进行了小电流接地故障仿真,同时设计了专用的试验装置并在现场投入运行.通过对仿真和现场故障数据的分析,验证了该文对暂态信号特征分析结论和所提故障检测方法的正确性.该文提出的故障检测方法可靠性高,不受消弧线圈和不稳定电弧的影响,在电弧接地和间歇性接地故障时检测效果更好,且能够检测瞬时性接地故障.方向检测方法有自具性,可应用于线路保护装置;4种检测方法也可应用于配网自动化系统实现故障区段定位和隔离.7.期刊论文王娜.周有庆.龚静小波变换在配电网单相接地故障选线中的应用-电力自动化设备2003,23(10)小波变换克服了傅里叶分析的缺陷,能同时对时频局部化,具有很强的信号特征提取功能,可将其应用到小电流接地电网单相接地故障检测中.对故障后暂态电气量进行分解,利用小波变换系数作为判据实现故障选线,仿真实验表明该方法可以快速准确地检测出故障线路.8.学位论文由伟翰基于故障信号同步的配网差动保护技术2009近年来，随着分布式电源的接入、电压骤降敏感性设备的大量使用以及越来越多的配网采用闭环运行方式，传统的基于单端电气量的保护的动作速度已经很难满足要求。差动保护可以实现故障线路零秒速断，且原理简单，不受电压互感器的影响，但由于其同步技术复杂、造价昂贵，限制了其在配网中的发展。因此研究一种适用于配电网络的经济实用的差动保护同步方式，推动差动保护在配电网络的实际应用，从而满足现代配电网的保护需求具有重要的意义。配电网的差动保护同步方式有：采样数据修正法、采样时刻调整法、时钟校正法、基于参考矢量同步法、GPS同步法等，但以上同步方式较为复杂且造价较高，不具备在配电网中广泛应用的条件，限制了差动保护在配电网中的应用。因此需要根据配电网的结构特点，研究一种适合于现代配网特点，具备应用基础的差动同步方式。本文介绍了差动保护工作原理与基本构成，对目前差动保护的通道类型及同步方式进行了比较，详细分析了目前配网应用差动保护的场合。本文在分析配电网应用特点的基础上，提出基于故障信号同步方式，即标记两端装置检测到故障信号的初始时刻，以此时刻作为数据的同步基准实现同步。基于该同步方式提出配电网相位差动保护方案，并根据保护的动作判据及性能要求，得出其对同步误差的要求。本文经分析得出，故障信号同步误差由故障检测方法、装置采样频率、线路长度决定的，其中影响误差大小的关键是故障检测方法。本文比较了目前常用的故障检测方法，选择了通过电流突变量检测故障，并据此推导了故障检测延时公式，得出了检测延时与公式各参数的关系。通过对配网线路建模计算故障检测最大延迟时间，据此得到了对装置采样频率的要求。论文最后根据上述结论对故障信号同步方法进行了