配电线路高阻接地暂态故障分析及检测技术研究

高阻接地故障检测（HIFD）问题是中性点有效接地系统中配电线路所特有的问题，是当前国际继电保护和故障检测领域的难题和热点研究问题，也是目前我国在建、改建的配电系统迫切需要解决的问题。围绕该问题本项目拟开展四个方面的研究：①高阻接地故障暂态数据获取，包括试验获取和仿真计算，为研究和析取故障特征奠定基础。②高阻接地故障特征分析与提取方法研究，包括使用小波变换分析和描述接地故障瞬间出现的初始行波和间歇性电弧重燃再击穿所出现的相继行波现象，基于瞬时无功理论和希尔伯特变换刻划故障方向特征，以及基于傅立叶变换分析三次谐波电流特征和谐波源。③提出并构造有效的HIFD检测算法，构造基于瞬时功率的方向元件以提高灵敏度，构造基于三次谐波电流的辅助检测判据以提高可靠性。④研制基于上述原理和算法的高阻接地故障检测装置并通过实验验证。

项目研究预期目标主要包括：（1） 提炼出高阻接地故障的典型暂稳态故障特征，并提出高阻接地故障检测方法；（2）研制出高阻接地故障检测装置，通过实验室和现场的试验；使高阻接地故障检测的方法和装置实用化。基于此目标，项目研究过程针对高阻接地故障时故障电流的间歇特性、暂态行波特性和对检测灵敏度和选择性的要求，研究成果总结如下：.一、理论成果.针对传统电弧模型依赖热平衡方程的弊端，基于固体介质电击穿原理，提出了配电线路高阻接地故障非线性电阻模型，精确描绘了电弧的动态时域特性；提出了基于行波的高频暂态高阻接地故障分析模型；共同弥补了现有国际上高阻接地故障检测分析主要依赖频域特性的弊端；检测算法从频域角度，提出了基于三次谐波与基波相位比较的检测算法，以及针对间歇性故障的基于希尔伯特变换的瞬时功率检测算法，理论创新性强，仅利用电流量，实用性好；从时域角度重点关注电弧电流过零点波形畸变的特征，提出了零序电流波形畸变凹凸性的检测新算法，以及基于弧光电阻非线性识别的高阻接地方法，相比频域检测方法，大幅提高了检测的精度；同时也另辟蹊径，提出了基于行波原理的灵敏高阻接地故障检测算法，原理上克服了中性点接地方式的影响。.二、应用成果.基于法国AREVA的Micom保护平台研发了基于频域和间歇性检测算法的高阻接地故障检测装置，通过了现场实验室物理测试，达到了实用化水平；同时课题组自主研发了兼容工频及行波的故障检测保护平台，研制出新型高阻接地故障检测及单相接地保护装置，通过了功能及型式试验，实际投运于西安世园会智能电网小区，实现了高阻接地故障检测装置的自主国产化、实用化。.三、论文、专利、奖励等其他成果.发表学术论文52篇，其中：SCI检索2篇，EI检索28篇，获授权国际发明专利2项，已进入美国、欧盟等国家；获授权国家发明专利4项，申报国家发明专利8项；主持编译高阻接地故障检测著作，获北京市科学技术奖二等奖1项，获2012年国家技术发明奖提名；举办大型国际会议IEEE APAP 2011以及2013中韩继电保护论坛；毕业研究生2人，硕士生耿建昭加入项目课题组并承担了重要工作。项目负责人在研期间荣获IET特许工程师及国际认证面试官、清华之友-节能奖教金、CIGRE-CSC青年之星等多项荣誉称号。项目负责人多次受邀赴韩国电科院、IEEE APAP2011等国内外专题报告最新研究进展。