过渡电阻

分享了配网接地故障精准识别技术与应用的相关内容。介绍了我国配网中性点接地方式的划分；配网发生单相接地故障时，不同过渡电阻对接地电流、中性点电压、相电压等物理量的计算及影响；北京丹华昊博电力科技有限公司在小电流接地系统、小电阻接地系统，高过渡电阻接地故障的选线原理介绍及选线应用探索。

新能源经交流线路送出时，由于其弱馈性和受控特性，传统的工频量保护难以适用，而行波保护能够在新能源控制系统介入导致故障特性发生较大变化之前完成故障识别，是目前解决新能源送出线路工频量保护问题的有效途径之一。然而现有的单端行波保护方案无法准确识别区内近端故障和区内末端故障，因此文中分析了区内和区外故障情况下行波的折反射过程，并利用电压行波零模分量与线模分量到达保护安装处的时间差对故障位置进行初判；针对基于时间差难以准确识别的区内近端故障和区内末端故障，进一步挖掘电压行波的极性特征，利用首个反极性的电压行波和故障初始电压行波到达保护安装处的时间差与故障位置的关系来识别区内近端故障，利用前2个电压行波的极性关系来识别区内末端故障。仿真结果表明，该方案能够快速识别区内外故障，并且具有较好的耐过渡电阻能力。

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题，提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先，深入分析风机故障电流特性，从负序分量出发实现风机建模，同时计及风电场结构特点对其负序网络实施等效。然后，引入故障模拟策略，通过负序电压差值表征模拟故障与实际故障的差异以识别故障区域第一节点，进一步探究从实际故障场景到特定模拟故障场景的负序电压变化趋势，并定义负序电压比消除故障点电流影响，由此提出负序电压比差值判据以实现故障区域第二节点识别。最后，针对故障区域利用双端负序量推导测距公式确定故障位置。PSCAD/EMTDC验证表明，所提方案能够以较少测点计及含线路分支集电线的适用性准确定位集电线各类不对称故障，且定位效果不受故障位置、过渡电阻、风机、风速分布及相量不同步等因素影响。

针对限流电抗器安装在换流站出口，基于线路边界元件特性的多端柔直电网线路保护难以适用的问题，提出了基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案。首先，通过分析故障后模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在直流侧呈现的阻抗频率特性，推导出实际频率大于谐振频率时MMC等效阻抗呈感性。然后，通过分析母线处电压行波折射系数的幅频特性可知，折射过程会对故障电压行波中的低频分量具有较明显的衰减作用，并以此为依据分析区内外故障时线路两侧换流站不同出线低频暂态能量比值的差异，可利用此差异识别故障。最后，PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别故障，不依赖线路边界元件，且具有一定的耐过渡电阻能力。

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性，导致故障电流上升速度快且峰值高，对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确选择故障馈线的问题，提出了一种基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法。首先，利用变分模态分解算法对各馈线零模电流进行分解，选取特征分量。然后，计算特征分量的二阶导数，选择拐点密集区并进行归一化处理，得到各馈线的凹凸波动性。最后，判定凹凸波动性与其他馈线相异的线路为故障线路。仿真结果表明，所提方法能够快速识别故障馈线，且受过渡电阻、采样频率、数据窗和噪声等因素影响小。

分布式电源(distributed generation, DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大，但故障信息十分微弱，特别是在DG多样化故障输出特性的影响下，有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此，提出了一种基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法。分析了配电网单相接地故障下DG的输出特性，建立了在不同故障位置下有源配电网的正序增广网络，构建了故障位置关于馈线出口以及DG输出电流的函数，建立了配电网单相接地故障位置模型，利用不同故障位置下短路电流矢量占比系数的差异性构建了新的故障定位判据。通过将单相接地故障定位问题转化为故障位置模型系数的求解问题，提高了故障定位的准确性和实用性。理论和仿真分析表明，在不同故障位置、不同过渡电阻下均能准确定位单相接地故障，具有原理清晰、故障特征量采集便捷、灵敏性和可靠性高的优点。

针对现有单端暂态量保护方案仅依赖单一故障特征进行故障识别导致可靠性不高的问题，提出了一种基于模糊多判据融合的单端暂态量保护新方案，实现不同单端暂态量保护方案间的优势互补。首先，分析了现有基于高低频暂态能量比值、故障初始零模/线模电压行波到达时间差以及前两个线模电压行波极性关系3种单端暂态量保护方案保护判据的特性及其动作灵敏区，在此基础上构造了相应判据的模糊隶属度函数；其次，针对不同暂态量保护方案的优缺点，基于模糊逻辑将上述3种单端暂态量保护方案进行有机融合以判别故障区段；最后，基于PSCAD/EMTDC的大量仿真，对比分析了上述3种暂态量保护方案以及所提新方案在不同故障位置、不同母线杂散电容、不同过渡电阻以及不同权重系数等条件下的适应性，验证了新方案的有效性。

电力电子换流器的引入改变了传统电网的故障特性，当交流线路发生故障后传统差动保护难以满足保护需求，易出现灵敏度降低甚至拒动风险。针对此问题，提出基于故障全电流多阶突变的交流线路保护原理。该保护以故障发生后线路两侧电流波形形变特征、突变特征的规律变化为基础，通过矩阵梯度算法对两侧全电流信号进行突变特征值的提取，即对两侧全电流信号的突变程度进行描述，进而构造纵联保护。相比于传统暂态量的快速保护无须提取固定频段特征，所提方法克服了在短路电流受控情况下利用周期分量算法无法精准提取固定暂态量的问题，相比于直接采用常规暂态信号的保护，具备较好的耐受过渡电阻以及噪声的能力。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了换流器并网系统的仿真模型并校验了保护的有效性，所提保护故障识别时间小于7.5 ms，即使在经100 Ω的过渡电阻故障情况下，仍然具有较高的灵敏度，能较好地满足换流器并网线路对保护速动性与选择性的需求。

目前电磁时间反演(electromagnetic time reversal, EMTR)多应用在单一线路故障定位，且现有判据在高阻抗接地情况下效果不理想。针对上述问题，基于EMTR故障定位原理和均匀传输线理论推导了传播过程中线路故障信号与测量信号的传递函数，根据传递函数的相关性提出了P范数判据。利用ATP-EMTP搭建10 kV配电网线路，对比了2范数与P范数判据在复杂配电网中的定位性能，并验证了所提判据在混合配电网线路的适用性。最后，分析了配电网发生低阻抗及高阻抗接地故障下P范数判据的鲁棒性。仿真结果表明，该方法在过渡电阻高达3 kΩ的情况下能准确定位，且定位精度高，受噪声、故障类型和采样频率的影响小。

针对大量分布式电源(distributed generation, DG)接入配电网对传统保护带来的新挑战，提出了一种基于负序量排序与5G通信相结合的配电网有界面保护原理。为实现保护范围的有界及灵活配置，并应对极端工况下的主判据失效问题，设计了一种免整定的实测-补偿电压幅值比较判据。在信息交互方面，结合配电网通信特点，提出了带时标的5G通信方式，进一步降低了所提保护对同步通信的要求。仿真结果表明，对于带不可测分支的线路，所提判据均可成功应用，并且不依赖于数据同步通信。相较于传统三段式电流保护，保护新方案能够大大提升配电网的故障切除速度，保证故障极限响应时间均在90 ms以内。在数十欧姆的相间弧光过渡电阻和接地电阻的情形下，该方案仍能具有良好的故障辨识能力。相比于幅值差动保护，所提保护具有对不可测分支更强的适应性和动作稳定性。