基于相电流高频特征识别的配电网故障指示器原理

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1、基于相电流高频特征识别的配电网故障指示器原理摘要小电流接地系统单相接地故障场景下的定位问题一直是研究热点与难点之一。本文首先对配电网中不同级别的馈线故障相电流进行了理论及时频域分析，在此基础上借助于小波变换，结合配电网结构特点对故障相电流的高频特征识别，并提出了一种新型配电网故障指示器原理及定位搜索算法。与现有故障指示器实现原理相比，该方案不依赖于各级馈线处零序电流的获取，且无需额外硬件投资，有较强的可实施性。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果证明该原理能够有效较好地适应不同的中性点接地方式、过渡电阻及故障时刻电压情形。关键词：配电网故障指示器故障定位小波变换中图分类号：TM7

2、74StudyforFaultIndicatorBasedontheFaultyPhaseCurrentFeatureRecognitionfortheDistributionNetworkAbstractIthasbeenahotissueforthefaultlocationmethodintheneutralun-cffcctivclygroundedsystem(NUGS)whenasingle-phaseearthfaultoccurs・Inthispaper,westartwiththetheoreticalanalysisandthetimc-frcqucncydo

3、mainanalysisforthefaultyphasecurrentindifferentlevelofthefeeders,andanovelkindoffaultindicatorisputforwardaswellasthecorrespondingfaultlocationalgorithm.Incomparisonwiththefaultindicatorthatalreadyexists,thisnewmethoddoesnotrelyonthezero・sequencecurrent,andauxiliaryhardwareisnotneeded,whichsh

4、owsgreatfeasibility.PSCAD/EMTDCbasedsimulationresultsindicatethattheproposedmethodisimmunetothechangeoftheneutralpointcharacteristics,thefaultresistanceandthevoltage.Keywords：Distributionnetwork,faultindicator,faultlocation,wavelettransform1引言我国电压等级为6〜66kV的配电网大多采用小电流接地方式，其优势在于发生单相接地故障时能够短时期内连

5、续运行，以保障供电可靠性；但另一方面，由于单相接地故障情形下的接地电流相对较小，各种故障特征不甚明显，导致故障线路选取、故障地点定位技术的实现较为困难。配电网自动化技术首选推动了故障选线及其相关原理的发展。最原始的零序电流幅值法、零序电流比相法、零序无功功率方向法［1・3］只能用于故障选线而不足以定位故障具体位置，且不能适应经消弧线圈接入的场景；其他方案如零序电流有功分量法、5次谐波法、各次谐波综合法、零序导纳法以及残流增量法等，虽然多数考虑了消弧线圈的影响因素，但由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，实际使用效果并不理想［4］。小波变换的提出及特征识别原理的发展，使得配电网单相接

6、地故障暂态特征量的提取，乃至故障线路的识別成为了可能［5］。文献［5］提出了一种基于小波奇异性检测的小电流系统选线新方法，并利用EMTP进行了验证；一些学者进还利用了db系列小波包，提岀了反应故障暂态特征的自适应选线方案［6-8］,提高了故障选线的可靠性，但无法适用于母线处只有两条馈线相连的情况。长久以来，小波变换在配电网中的应用研究仅涉及故障选线，而未见其在故障定位及指示环节上的突破，其原因之一是上述理论均基于零序电流的获取，但用于零序电流采样的冬序互感器或零序电流滤过器结构复杂，在实际配电网屮安装不方便；另一方面，较低的测量精度不利于精确刻画零序电流的暂态特征，无法保证其特征

7、识别结果的准确性［9］。虽然近年来出现的S注入法［10］与中电阻投切法［11］为故障定位提供了较为完整的解决方案，但前者的实现需附加高压耦合设备，投资较高且对高阻及电弧不稳定故障不敏感；后者也需加装辅助硬1引言我国电压等级为6〜66kV的配电网大多采用小电流接地方式，其优势在于发生单相接地故障时能够短时期内连续运行，以保障供电可靠性；但另一方面，由于单相接地故障情形下的接地电流相对较小，各种故障特征不甚明显，导致故障线路选取、故障地点定位技术的实现较为困难。配电网自动化技术首选推