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主动干预型消弧装置在小电流接地系统的单相接地故障消弧、抑制过电压方面发挥着重要的作用,其简单、有效的特点使其得到广泛应用.但是在面临高阻接地时,存在识别灵敏度低的挑战.本文分析了小电流接地系统中单相经树木、草地接地、绝缘子表面闪络等高阻场景下的识别技术,并讨论了现有识别方法的实现机制以及发展现状.研究表明,装置采用"零序电压触发启动+核心技术精准识别"的逻辑,主要通过阻性电流增量法、多变量关联判断、小波变换等核心技术实现高阻接地故障的识别.在电容电流为 65 A、不对称度为 5%的电网条件下,该系统具备 1 300 Ω 的识别能力,部分先进装置可检测高达5 000 Ω的高阻故障.
主动干预型消弧装置单相高阻接地故障零序电流故障识别
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本文基于 EMTP 与 MATLAB 联合仿真建模、多工况故障模拟及实物试验测试方法,研究谐波与电压不平衡扰动对电力系统中过电流类继电器(OCR)、定向过电流类继电器(DOCR)保护性能的影响.首先在 EMTP 软件搭建 110/35kV 变电站仿真等效模型,构造高谐波污染、三相电压不平衡典型电网工况;在变电站母线及负荷馈线关键点位设置单相接地、三相短路等金属性故障,同步采集全域电压电流波形特征量,并结合 MATLAB 继电器建模与实物测试仪开展对比验证.试验结果表明两类继电器整体抗谐波干扰性能均满足电网保护运行标准,但在电压不平衡工况下,两类定向保护单元均无法精准识别近区三相故障方向,出现判向失效并落入保护非方向判别区间,难以真实表征故障前电网实际电能质量扰动水平与运行状态.
过电流继电器电能质量继电器故障
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针对一起110 kV 变电站10 kV 消弧线圈有载分接开关烧毁故障,结合现场烧损痕迹与历史运行数据,分析故障机理.结果表明,分接开关在切换过程中发生卡涩,导致过渡电阻长期串入主回路;在系统发生单相接地故障时,过渡电阻因承受过大故障电流而烧毁,进而引发切换真空管过电压击穿及绝缘连杆碳化.研究揭示了分接开关过渡状态异常与系统接地故障共同作用下的失效过程,可为同类设备的状态评估与运维提供参考.
消弧线圈分接开关过渡电阻卡涩故障单相接地绝缘击穿
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针对配电网小电流接地系统单相接地故障选线准确率低、工程实施复杂的问题,文章提出一种基于多重判据融合与突变筛选协同的分布式智能选线方法,并构建分层保护架构.多重判据融合策略综合零序电流幅相特征、谐波分量与暂态能量,突破单一判据适应性差的局限;突变筛选算法通过高速采样捕捉故障暂态突变信号,经自适应阈值筛选后触发多判据融合,提升对高阻接地、弧光接地等复杂故障的辨识能力;分布式架构通过馈线端边缘智能单元实现就地判别,依托 GOOSE 网络实现跨间隔协同,减少中央处理负担.实验表明,该方法将弧光接地故障选线准确率提升至99.1%,隔离时间缩短至285 ms,兼具算法鲁棒性与工程可行性.
暂态分量多重判据突变筛选分布式选线故障隔离
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新能源电源的故障特征受控,与传统同步机电源差异明显,现有距离保护的动作特性面临严峻挑战.因此,对新能源场景下正序电压极化的比相式距离保护的适应性进行分析.首先,在电压平面剖析金属性故障和经过渡电阻故障时,新能源等效内电势与保护安装处正序电压相位差增大导致比相式距离保护拒动、误动的理论机理.其次,结合新能源典型控制策略特征,明确了不同类型故障中新能源内电势的相量轨迹,并得到比相式距离保护的适应性结论:单相接地故障与三相故障,距离保护基本不受影响;两相接地故障和两相相间故障,新能源侧距离保护存在区内拒动和正方向误动风险;系统侧距离保护存在反方向误动风险.最后,基于PSCAD仿真平台搭建新能源送出场景,通过大量故障仿真验证了理论分析的正确性.
新能源比相式距离保护内电势估算正序电压拒动误动
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为解决传统智能电网运维中多源数据融合度低、源网荷储协同控制滞后等问题,以X 电网公司110 kV智能变电站及配网数字化改造项目为例,提出基于三维全景空间信息模型与多物理场耦合模型的数字孪生系统,实现设备状态感知与故障辅助决策.应用结果表明,数字孪生技术使案例项目资产巡检周期缩短 98.51%,单相接地故障定位效率提升 93%以上,对同类项目具有重要参考价值.
智能电网数字孪生技术智能变电站运维
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针对三芯电缆屏蔽层混联共地导致单相泄漏电流无法分离、介质损耗难以在线获取的问题,该文提出视在介质损耗因数评估方法.建立泄漏电流分离的视在介损角模型,通过两端接地电流矢量和分离泄漏电流,定义表征老化相介损变化的视在介损角.开展人工加速老化实验,在不同老化阶段和负荷条件下验证在线监测效果.实验结果表明,视在介损因数与实际介损变化趋势一致,且老化后数值为老化初期的72倍,数值变化明显.该方法能消除负荷干扰,为配网设备绝缘老化在线评估提供新思路.
泄漏电流配网设备绝缘老化视在介损因数在线监测
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晶闸管控制移相器磁路耦合复杂,系统故障时电磁力冲击是威胁移相器绕组可靠性的关键因素.文中在移相器绕组典型外部故障时电磁暂态特性分析基础上,建立移相器绕组电磁力计算模型,研究了故障下移相器漏磁场和电磁力分布特性,分析了并联变压器档位和绕组排布顺序对电磁力分布特性的影响.结果表明:对于串联变压器,在并联变压器网侧单相接地故障下辐向和轴向电磁力最大值分别出现在绕组约1/5和1/2处,分别达到587.8 kN和994.8 kN,在外部线路单相接地故障下辐向和轴向电磁力最大值分别出现在绕组约1/2处和端部,分别达到441.5 kN和938.9 kN,电磁力在故障发生后数个周期内保持较大值,并与电流保持同步衰减;对于并联变压器,两种故障工况下电磁力分布类似,辐向和轴向电磁力最大值分别出现在绕组1/3～1/2处和绕组端部,电磁力在故障发生后集中分布在第一个周期;移相器档位变化与并联变压器绕组顺序不同均会改变漏磁场分布,进而影响电磁力,档位变化可导致电磁力最大值相差达14 kN,而优化绕组排列顺序可使电磁力合力最大值降幅接近50%.文中研究成果为移相器结构优化提供了参考,对工程应用具有重要指导意义.
晶闸管控制移相器典型故障电磁力分布有限元法
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10kV配电网是化工企业内部的主要供电网络,目前多数化工企业都采用中性点不接地的运行方式.该方式在短时不间断供电方面存在明显优势,但在电缆线路占比较高的供电系统中,该方式更容易发生单相接地故障,并引发次生故障,最终导致电缆烧毁、变压器停运、大面积停电等生产安全事故.本文以某化工企业10kV中性点不接地系统运行过程中暴露出的故障频发、保护装置灵敏度低、故障排查困难等问题为切入点,系统分析了不接地系统发生单相接地故障的危害,提出了增设接地变压器的系统改造方案.区别于现有相关研究,梳理了零序保护装置接线施工方式、接地配置形式以及回路布设方案等核心技术要点,归纳出一套逻辑清晰、实操性强的单相接地故障规范化处理方案.
化工企业配电网中性点接地电阻接地零序保护单相接地故障
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该文基于现代电网日益显著的电力电子化特征,提出一种中性点谐振接地系统单相接地故障主动区段定位技术.通过连续电磁暂态时域分析建立信号产生和提取方法;分析故障和非故障路径下游线路零序频率响应,研究故障和非故障区段首、末端零序相频特性变化规律及其电流信号表征方法,进而建立基于单端或双端信号相频特性的故障区段判定依据.该技术无需外加信号产生装置,配电终端也无需配置电压互感器,可与现有基于各种故障特征的接地故障区段定位方法形成互补,仿真和模拟实验都验证了该方法的有效性.
区段定位相频响应消弧线圈晶闸管配电网
