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2019-03-15 10:05104
小电流接地系统单相接地故障综合选线与连续选线技术

小电流接地系统单相接地故障状况复杂多样,如间歇性电弧接地、金属性接地、非线性电阻接地等,各种接地状况下的故障信号在形式上、大小上都不一样。理论和实践都表明,没有一种选线方法能够保证对所有故障类型都有效,每种选线方法都有一定的适用范围,也都有各自的局限性,需要满足一定的适用条件。当一个故障信号具备该方法的适用条件时,该方法一定可以做出正确的判断;当适用条件不满足时,该方法的判断结果就可能出现错误。因此仅仅依靠一种选线方法进行选线是不充分的。


综 合 选 线 技 术

一、选线方法有效域

华北电力大学杨以涵教授带领课题组进行了长期的研究,认为为了适用于各种复杂的故障情况,唯一可行的办法就是将多种选线方法进行集成来构造一种综合选线技术。每一种选线方法需要利用的故障信号特征是不同的,所需要的故障信号特征可以看作该方法的适用条件,针对某个故障信号,一种方法的适用条件可能不满足,但另一种方法的适用条件可能能够满足,几种方法覆盖的总的有效区域必然大于单个方法的有效区域。这样可以充分利用各种选线方法选线性能上的互补性扩大正确选线的范围,提高选线结果的正确性,这就是使用多种选线方法的优势。

划重点:

有效域:能够使某个选线方法正确选线的故障信号的特征称为该选线方法的有效域。选线方法的有效域意味着当一个实际故障信号特征落在某个选线方法有效域内时,该选线方法就一定能够做出正确的判断;当落在这个方法的有效域外时,该方法可能正确,也可能错误。

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选线方法有效域与故障域的关系

按照上述综合选线策略思想,建立多种方法综合选线模型需要完成三项工作,第一、确定单个选线方法的有效域;第二、建立有效的多种选线方法综合选线策略;第三、对选线结果进行合理的表达。

二、基于模糊理论的多种选线方法综合选线


多种选线方法集成的综合选线策略需要考虑两种情况,一种情况是故障信号特征落在了某个方法的有效域内,此时直接使用该方法选线即可;另一种情况是故障信号特征在所有选线方法有效域外,此时各种选线方法皆有可能正确或错误。杨以涵教授提出利用模糊理论建立模糊综合选线模型进行选线计算,利用模糊理论可以将这两种情况合二为一,第一种情况相当于某个方法的隶属度函数值为1,第二种情况相当于所有方法的隶属度函数值都小于1。

基于模糊理论将多种选线方法进行集成,达到提高选线正确性的目的。

算例分析

系统为中性点不接地系统,共10条线路,线路一是故障线路。此故障为电弧接地故障,电流不再呈现正弦状,信号十分复杂。

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现场实际故障选线结果表(只列出五条线路)


每一种选线方法都计算出了各条线路的故障度,根据故障度的数值可以看出,五次谐波法和首半波法的计算结果是线路二故障度最大,如果只采用这两种方法就会发生错误。基波比幅比相法和小波包法的计算结果是线路一故障度最大,由于这两种方法的权系数更大,说明信号特征更明显,因此综合选线的结果是线路一故障度最大,选线正确。


从这个算例证明了部分选线方法失效的时候,多种选线方法综合选线能够得到正确结果。

连续选线技术


永久性单相接地故障发生后可以带故障运行的1-2小时,在这么长的时间内故障信号不是一成不变的,举例来说因绝缘子击穿产生的单相接地往往首先是间歇性电弧接地,逐步发展成为非线性电阻接地,最终发展成为稳定电阻接地,在不同时段信号的差别非常大。


由于单相接地故障信号微弱,易受到外界的各种噪声干扰,很有可能用于选线的采集信号受到了较大程度的干扰,此时利用该信号进行选线的误选可能性就非常高。


当故障发生后,每间隔一段时间进行一次数据采集和选线,只要故障不消失,选线就不停止,这就是连续选线的概念。

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故障信息融合连续选线的流程图


算例分析:


通过现场实际故障录波数据对本文介绍的方法进行验证。某中性点不接地系统某此故障发生后的第一次波形数据如图所示。

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现场实际故障录波数据1

可以发现故障波形非常杂乱,如果仅仅依靠此次数据进行选线很有可能发生误选。如果对单次故障度结果进行判断,则会认为线路11发生单相接地故障(见下表)。


2s后重新进行采集波形数据如图所示,可以发现这次波形较为清晰,本次计算得到的单次故障度列于下表中,可以发现此次选线结果为线路5,不同于上一次选线结果。

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现场实际故障录波数据2

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可以看出,第一次选择线路11为故障线路,但是随着连续选线次数的不断增加,线路5的连续故障度被极大地突出出来,而其它线路的连续故障度被削弱,因此选择线路5为故障线路,这与实际情况相一致。由此可见,只进行一次选线确实将增大误选的可能性,依据本章的方法进行连续选线是非常必要的。

现场实际波形充分验证了综合选线技术及连续选线技术的正确性和实用性。



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