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基于能量权重的多频段信息小电流接地故障选线算法研究

王军  
【摘要】:小电流接地系统故障的检测与保护之所以困难,其主要原因在于故障电流小及接地点电弧不稳定。一些现已开发的保护算法,受此影响,实际使用效果均不理想。当小电流接地系统发生单相接地故障时,会产生丰富的暂态信息,利用暂态信息进行故障选线的技术,具有灵敏度高、不受消弧线圈的影响等优点,而得到普遍地应用。但是,在实际应用中,利用暂态信息故障检测技术也存在一些不足,需要进一步完善。通过大量的理论研究和现场数据分析,发现利用暂态信息进行选线存在以下问题和困难:①由于频带过宽,采用的暂态信息存在一定频率混叠及频段内暂态故障系统等效参数依频变化的问题,均会导致暂态信息的故障特性不严格、不明显,甚至不具备,影响选线的可靠性。②一些特殊故障形态(弧光接地故障、间歇性弧光接地、高阻接地发展性故障、两相同时接地并短路故障、两相不同时接地故障、环网接地故障等)的存在,而且对此类故障过程缺乏深入的分析和研究,使选线算法的可靠性受到影响。 本文首先详细阐述了暂态选线算法的原理,通过实际数据分析和理论研究,详细论证了系统等效参数依频变化的现象对暂态信息故障特性成立的影响,着重分析了分频段处理暂态信息的必要性。通过分频段处理,在较窄频段内,暂态故障信息系统等效参数基本恒定,故障特性较严格成立;根据各子频段的能量分布确定特征频段,进而根据特征频段内子频段能量的大小确定具有选线资格子频段,在每个具有选线资格子频段内充分利用故障电流分量的幅值和极性信息选出准故障线路,然后以该子频段的能量与总能量(所有具有选线资格子频段的能量)之比作为权重系数对该子频段内的选线结果进行权重处理,得到最终选线结果。另外,本文还着重论述了接地故障(尤其特殊接地故障)的发生机理,及其对选线可靠性的影响和新算法对各种故障类型的性能分析,并利用ATP仿真故障数据以及小电流检测装置在现场获得的现场数据,对基于能量权重多频段暂态信号保护方法进行验证和分析。 本文在对暂态故障信息分频段技术进行深入研究的基础上,提出基于能量权重多频段选线算法,此算法除了具备原有暂态信息保护算法的优点(不受消弧线圈和不稳定电弧的影响等)外,还具有可靠性较高、自适应性较强以及对一些特殊接地故障有较强的检测能力等优点,较好的完善了原有暂态信号保护算法的不足,具有较高的实用价值。此外,在对大量数据(尤其是特殊故障)研究得出故障形态多样,故障过程(暂态过程)复杂多变,只有对特殊接地故障类型进行更加深入的研究,才能进一步提高接地故障检测的准确性,对改善供电可靠性具有积极意义。


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