高阻接地故障

电力系统中可能会出现多个位置电压降低或电流异常的情况，导致中压直流配电网相关故障信号特征会发生明显的形变波动，超过正常的波动区间，导致故障诊断精细化程度下降。提出了中压配电线路断线高阻接地故障精细化诊断方法。在构建高阻接地电阻模型的基础上，采用小波能量矩算法获取中压配电线路断线高阻接地故障特征，将提取的故障特征输入最小二乘多级支持向量机中，实现中压配电线路断线高阻接地故障精细化诊断。仿真结果表明：所提方法获取的故障相电压波形差异小于2.3%；故障相电流波形相似度高于98%；诊断时间较短，故障诊断时的最高识别率可达到98%，平均识别准确率达到了95%；收敛值达到0.97。由此可知，所提方法抗干扰性能强，可以准确识别光伏能源接入中压配电线路断线高阻接地故障，保证光伏能源接入中压配电线路后的稳定运行。

随着海上风电向深远海发展，全直流型风电场由于不存在过电压问题等优点逐渐受到重视。针对全直流海上风电场的汇集线路继电保护问题，首先分析了直流汇集网络在不同故障类型及不同故障位置下的故障特征，计算对应故障情况下的故障电流，并与仿真值进行对比验证。根据故障特征提出一种利用汇集侧暂态电流变化率的单端量故障选线方案，利用区内外故障的故障暂态电流变化率极性和幅值差异，可在换流器过流闭锁前快速识别故障类型、故障线路及极性。通过在母线处设置附加选线流程，使线路末端高阻接地故障时也能准确选线。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了全直流海上风电场模型，进行多种故障场景下的仿真分析，验证了所提故障选线方法的有效性。

2020年3月30日，四川凉山州西昌市发生一起山火事件，导致19名消防员牺牲，习近平总书记、李克强总理均对该事件做出了重要指示批示，要求坚决遏制事故灾难多发势头，全力保障人民群众生命和财产安全。

高压直流输电线路行波保护对信号采样频率要求高，保护性能受过渡电阻及噪声干扰影响较大，需配合纵联保护识别故障位置。而现有纵联差动保护易受分布电容影响，传输数据量较大，动作速度有待提升。为了解决上述问题，提出一种基于近似熵变化量判据的混合直流线路纵联保护方案。近似熵需要的计算数据量较小，且兼具高灵敏性、高可靠性优势。故障发生后，近似熵变化量呈现明显的峰值特征，基于1模电压电流近似熵变化量构建的保护判据能快速准确地识别高阻接地故障，同时能减小噪声干扰和分布电容的影响。基于乌东德±800 kV混合直流输电系统仿真模型对所提保护方案进行验证。结果表明，所提保护方案仅需5 kHz采样频率，无需严格的时间同步，且在经800 Ω过渡电阻接地及10dB信噪比场景下能够正确、快速地动作。

配电网高阻接地故障具有电气量微弱、与正常运行工况相似等特点，因此难以检测。针对传统指标阈值法常由经验整定，在复杂环境下适应性较差、灵敏性不足等问题，提出一种基于极端梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)的配电网高阻接地故障检测方法，以避免复杂的阈值整定。首先，通过建立10 kV中压配电系统高阻接地故障的等效模型，获取高阻接地故障和正常运行工况的零序电流数据。然后，在对数据进行归一化处理的基础上，利用XGBoost直接从原始量测信息中学习其与高阻接地故障的映射关系，构建高阻接地故障检测模型，以降低因特征提取产生的误差。最后，大量仿真结果表明，所提方法对高阻接地故障检测具有较好的灵敏性和速动性，并且在噪声和数据缺失等情况下表现出较强的泛化能力。

我国配电网一般采用中性点非有效接地方式，深入电力用户终端，运行环境复杂多变，线路绝缘易遭受外接侵蚀，对地绝缘参数难以检测。绝缘破坏引发高阻接地故障，接地故障电弧电流小，具有瞬时性、持续性等不同复杂模式及演变特征，故障检测和选线保护非常困难。接地故障产生的故障电弧反复熄灭和重燃，还将引起系统内产生各类过电压，继而对线路绝缘、设备运行造成积累性损伤。接地故障如不及时消除，易导致故障蔓延，引发重大停电事故，严重影响电能持续供应，并威胁人员安全。随着配电网中分布式电源大规模接入和大型水、火电机组的广泛投运，配电网故障对整体电网安全可靠运行、国民经济持续发展的影响更为凸显。 项目研发的产品以及项目成果分别在国网商丘供电公司，济源供电公司、洛阳供电公司及上海得到应用，实现了配电网对地绝缘状态的实时动态掌握，大幅降低了配电网异常状态的影响及接地故障发生几率，提高了接地故障选线保护的精度和可靠性，有力促进了接地故障快速隔离，提升了配电网维护效率，全面优化了电能质量与供电水平，满足智能配电网发展需求。

针对谐振接地系统对地参数测量不准确以及高阻接地故障选线困难的问题，提出了并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法。基于消弧线圈并联阻尼电阻的投切特性，利用投切阻尼电阻前后零序电压幅值与相位的变化关系，测量系统对地电导与电容参数。在系统正常运行时，通过调整并联阻尼电阻值大小，测量各馈线零序导纳值。在发生接地故障后退出阻尼电阻，测量故障后各馈线零序导纳值，可消除系统参数不对称、互感器采样不同步的影响，主动构造故障前后各馈线的零序导纳相角差，实现故障线路的准确判别。在PSCAD仿真环境下对所提方法进行验证，结果表明：所提方法能够精确测量对地电导与电容参数，测量相对误差不高于0.6%；在不同馈线、不同过渡电阻下发生接地故障时，能准确判别故障线路，耐过渡电阻能力达10 k。

解决交流系统电缆高阻接地故障监测难题 主创团队：安徽电力经研院“孺子牛”质量管理小组