毕业设计辐射状中低压电网故障隔离方案研究(编辑修改稿)

毕业设计辐射状中低压电网故障隔离方案研究(编辑修改稿)内容摘要：

网自动化控制中心。 各 FTU 还可以接受配网自动化控制中心下达的命令进行相应的远方倒闸操作。 在故障发生时，各 FTU 记录下故障前及故障时的重要信息，如最大故障电流和故障前的负荷电流、最大故障功率等，并将上述信息传至 DAS 控制中心，经计算机系统分析后确定故障区段和 最佳供电恢复方案，最终以遥控方式隔离故障区段、恢复健全区段供电。 区域工作站实际上是一个通道集中器和转发装置，它将众多分散的采集单元集中起来和 DAS 控制中心联系，并将各采集单元的面向对象的通信规约转换成为标准的远动规约（如 SC180 CDT、 DNP 和 Modus 等），这样配电网自动化 SCADA 系统和变电站、开闭所的数据采集装置就可以直接借鉴调度自动化的成熟技术。 当线路的某一处发生故障时，现由 FTU 检测到故障电流，通过无线电通信技术将故障信息传送给主站，主站根据传送来的信息经过分析后，下达控制信息，再有 FTU 进行故障处理，下面将介绍 FTU 如何检测故障电流。 FTU 如何检测故障电流 对于辐射状网，树状网和处于开环运行的环状网，判断故障区段，只须根据馈线沿线各开关是否流过故障电流就可以了，假设馈线上出现单一的故障，显然故障区段应当位于从电源侧到末梢方向最后一个经历了故障电流的开关和第一个未经历故障电流的开关之间的区段。 值得一提的是，由于配电网中的开关整定困难，经常在发生故障以后，距故障最近的开关尚未跳开，其上级开关却先分断的现象，因此在故障后，不能仅依据开关的跳开情况来判断故障区段，例如图 23 所示 的馈线，在 e 段故障， Q4 拒分， Q3 分断，根据开关位置不能判断故障区段，但根据是否经历了故障电流（图中标记“过流”）却能够作出正确判断（ Q1,Q2,Q3,Q4 均经历了故障电流，但 Q5未经历故障电流，从而得出故障区段 e段的结论）。 为了确定个开关是否经历了故障电流，需对安装于其上的各台 FTU 进行整定，由于从原理上不是通过对各台开关整定值的差别，来隔离故障区段，因此这种整定相当容易，多台开关甚至全部开关 可以采用同一组定值。 这样 即使增加馈线上的分段数目也不会带来任何影响。 xxxx 大学文华学院毕业设计 (论文 ) 7 3 基于 FTU 辐射状中低压电网 故障隔离 矩阵算法 算法基本原理 在实际运行的配电网络中 , 以常开型联络开关为界可以将配电网划分成 2 种基本类型的区域 :一种是双侧电源供电区域或处于闭环运行的配电网络环状区域。 另一种是单侧电源供电区域 , 例如辐射状、树状网和处于开环运行的环状区域。 对于配电网网络中单侧电源供电区域 , 例如辐射状 和 树状网 , 在判断故障区段时 , 只需根据沿着功率方向是否流过故障电流就可以判断故障区段。 每个 FTU 设置一故障状态变量 , 电流越限时 , 此状态变量为 1, 否则为 0。 当故障发生时 , FTU 主动把故障状态变量 1上 传并计算功率方向相邻两状态变量经异或的结果 , 若为 1, 则可以得出为内部故障。 若为 0, 可以判断出为外部故障。 采用上述方法后 ,可将 FTU 设置成 0或 1 工作模式。 在 0模式下 , FTU 只有在电流越限且功率方向为正时 , 上传故障状态变量。 在 1 模式下 , FTU 只要电流越限 , 就上传故障状态变量。 在单侧电源供电区域 , 例如辐射状 和 树状网 ,则线路上的 FTU 设置成 1 工作模式。 工作模式可由控制中心进行远方修改或由工作人员现场修改 , 以适应故障隔离后网络结构重构时 , 相应 FTU 工作模式的改变。 为使算法同样能适用于任 意多个电源 , 本算法基于文献 [8]在对网络拓扑描述时考虑了方向性。 首先 , 生成描述配电网拓扑结构的网络描述矩阵 D。 当发生故障时 , 根据配电管理系统数据库中计算库计算的结果 , 修正 D 矩阵中元素为 1 的值 , 修正后含故障信息的矩阵设为 P。 最后 , 根据 P 矩阵中是否有为 1 的元素 ,根据该元素在矩阵中位置判断故障区间。 网络描述矩阵 如图 4 所示，假定供电电源 A，节点编号顺序有意打乱，图中 A 为电源点， .为测控点， 为联络开关， 为馈线首端 FCB,箭头所示方向为假定正方向。 xxxx 大学文华学院毕业设计 (论文 ) 8 根据图 31, 网络描 述矩阵 D 如下所示。 称 D 中值为 1 的元素为矩阵故障信息元素 , 为 0 的元素为矩阵非故障信息元素。 只需修正矩阵故障信息元素 ,而非故障信息元素不变。 馈线节点故障信息矩阵 由图 31知道 , 以常开型联络开关 2 为界 , 配电网划分为 2部分。 根据工作模式设置原则 , 1, 3, 8, 11, 4， 9 FTU 的工作模式为 0。 2, 7, 5, 6, 10 FTU 工作模。 为 1， 当 1, 3, 8, 11, 4, 9 节点流过故障电流并且方向与网络正方向相同 , 则 FTU向控制中心上传信号 1而 2, 7, 5, 6, 10 节点在功率方向流过故障电流时 FTU就向控制中心上传信号 1。 假定图 4 馈线在节点 1, 3 之间出现单重故障与其对应的馈线节点故障信息矩阵如下 : xxxx 大学文华学院毕业设计 (论文 ) 9 故障判断矩阵 通过馈线节点故障信息矩阵中功率方向上相邻的 2 个节点进行异或运算求得的结果修正网络描述矩阵 D 中相应矩阵故障信息元素 , 修正后的矩阵为故障判断矩阵 , 即用 dij=giXORgj(i和 j为功率方向上相邻的 2 个节点 )修正 D 中的 dij。 通过观察故障判断矩阵中值为 1 的元素在矩阵中的位置即可判 断出故障所处区段 , 结果简单明了。 因为 d13,d27,d36,d38,d49,d62,d75,d8, 10,d8,11,d11,4 中的元素为 1, 所以结合馈线节点故障信息矩阵修正这些元素值。 d13=g1XORg3=1, d36, d38, d49, d62, d75, d8, 10,d8, 11, d11, 4 修正后全部为 0, 则故障判断矩阵为 考察值为 1 的元素所处位置为第 1 行第 3所以故障在节点 1 和 3 之间。 4 FTU介绍 FTU 的性能要求 FTU 通常安装在户外，因此要求它 在恶劣环境下仍能可靠地工作。 恶劣环境通常包括： 1）雷电：直接雷击或间接雷击造成的过电压是极其有害的。 因此，必须考虑充分的防雷措施，包括加装避雷、可靠接地和电气防雷等。 需要防雷击的部分常有低压电源进线（采用低压交流线路馈电）、有线通信电缆、无线通信天线系统和 10KV 线路（采用TV 获取低压电源），要在这些与 FTU接口的部位考虑可靠的防雷措施。 xxxx 大学文华学院毕业设计 (论文 ) 10 2）环境温度：一般 FTU应能在 25~+65℃ 的环境下正常工作，对于一些特殊地区，甚至会有更高要求。 如在吐鲁番，夏天的会出现高达 50℃以上的高温，而在大庆，冬天的环境温度全低于 35 ℃通常设备在低温下仍能连续运行，这是由于器件自身因损耗发出热量维持芯片工作的，一旦在严寒环境下停机一段时间，往往就会造成设备重新起动困难。 这使得 FTU的重要部件不得不选择工业品级芯片。 3）防雨、防湿：具有导电性的雨水是一切电子设备的大敌，因此 FTU 应当具有可靠的防雨手段值得注意的是，通常操作箱的防雨设计是不能满足 FTU 需要的，因为 FTU的印刷线路板布局很密，不用说雨水，即使是过大的湿度也会对设备运行造成威胁。 因此，必须采取更加周密的防雨、防湿（ FTU应能在湿度达 95%的环境下工作） 措施。 电力线载波通信的结合设备的结构是很值得参考的。 4）风沙 :风沙也是户外设备的大敌，风沙加上雨水会浸蚀设备的一切保护材料。 此外，风沙对于 FTU的引线和固定结构也是会造成冲击，威胁其安全。 5）振动 :由于安装于户外，来往车辆，大风原因等会对 FTU造成振动，若将 FTU装入开关本体构成一体化的设备，则开关动作和贮能电机运转时，也会对 FTU 造成振动，若设计不当，会导致 FTU 中印刷板上的器件脱落或接触不良以及接插件松动等，导致设备故障。 为此，制作 FTU 时，应尽量考虑考虑采用单板机的一体化结构必要的接插件应选用质地 好而且可靠的，并尽可能在结构上采取紧固措施。 6)电磁干扰：随着。