（電氣工程專業(yè)論文）配電網(wǎng)故障檢測(cè)方法的研究與設(shè)計(jì).pdf

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化，是保證 電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。配電自動(dòng)化的核心是發(fā)生故障后的故障檢測(cè)、故障隔 離以及恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，其中故障檢測(cè)是最基礎(chǔ)、最基本的單元。如何高 效、準(zhǔn)確的采集故障時(shí)和故障后的電氣量，如何合理的分析和處理這些數(shù)據(jù)，是 提高故障檢測(cè)的重要依據(jù)和可靠保證。 本文介紹了目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的兩種故障檢測(cè)方式：一是基于電壓一時(shí)間原 理的電壓型故障檢測(cè)方式；一是基于檢測(cè)電流越限原理的電流型故障檢測(cè)方式。 在此基礎(chǔ)上深入分析這兩種方式下故障檢測(cè)的原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)出現(xiàn) 有配電網(wǎng)故障檢測(cè)方式存在的問(wèn)題。同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)配網(wǎng)的實(shí)際情況，提出了智能 型故障檢測(cè)方式，即主動(dòng)的檢測(cè)故障、主動(dòng)的判斷故障乃至主動(dòng)的處理故障，由 此并研究出了智能型故障檢測(cè)的具體實(shí)現(xiàn)原理。智能型故障檢測(cè)原理下的故障檢 測(cè)方式具有良好的處理方式和更好的符合配電自動(dòng)化原則，為配網(wǎng)自動(dòng)化提供了 性能更加優(yōu)越更加實(shí)用的方案，在配網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展上具有很高的前景。 為實(shí)現(xiàn)智能型故障檢測(cè)，本文深入研究了國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的饋線自動(dòng)化終端 ( f e e d e rt e r m i n a lu n i t 簡(jiǎn)稱f t u ) 的開(kāi)發(fā)技術(shù)和目前軟硬件的設(shè)計(jì)技術(shù)。在開(kāi)發(fā) 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能型故障檢測(cè)的f t u 的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)中，均使用了更加合理可 靠的分層化、模塊化設(shè)計(jì)思想。同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)里采用了嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作 系統(tǒng)，為智能型故障檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)提供了更好的系統(tǒng)平臺(tái)。由智能型故障檢測(cè)的原 理進(jìn)行分析，使用軟件建模進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，并編程實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行表明，開(kāi)發(fā)出 的f 1 - u 軟、硬件運(yùn)行良好，故障檢測(cè)準(zhǔn)確可靠，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；故障檢測(cè)；電流型；電壓型；智能型 3 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t w i t ht h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to fa u t o m a t i cc o n t r o lo np o w e rs y s t e m ， h o wt or e a l i z et h ea u t o m a t i o no fad i s t r i b u t i o nn e t w o r ki st h ek e yf a c t o r t oe n s u r et h es a f e ，r e l i a b l ew o r k i n go fp o w e rn e t w o r k d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o ni st h ec o r eo ff a u l td e t e c t i o n ，f a u l ti s o l a t i o n ，a n dp o w e r r e s t o r i n g f a u l td e t e c t i o ni st h em o s tb a s i c ，m o s tf u n d a m e n t a lu n i t h o w e f f i c i e n ta n da c c u r a t ec o l l e c t i o na n df a i l u r ea f t e rf a i l u r eo ft h e e l e c t r i c ，r e a s o n a b l ea n a l y s i sa n dh o wt od e a lw i t ht h e s ed a t a ，i st o i m p r o v ef a u l td e t e c t i o na n da ni m p o r t a n tb a s i sf o rar e l i a b l eg u a r a n t e e t h et h e s i sd e a l sw i t ht w ow i d e l ya p p l i e df a u l td e t e c t i o nt e c h n o l o g y i nt h eh o m e l a n da tp r e s e n t o n ei st h ev o l t a g ef a u l td e t e c t i o nt e c h n o l o g y ， a n dt h eo t h e ri st h ec u r r e n tt a u td e t e c t i o nt e c h n o l o g y b ya n a l y z i n gt h e t w ot e c h n o l o g ya d v a n t a g e sa n dd is a d v a n t a g e s ，an e wf a u l td e t e c tm o d en a m e d t h ea u t om o d ef a u l td e t e c t i o ni ss t u d i e di nt h i s p a p e r t h i sf a u l t d e t e c t i o n t e c h n o l o g y sp r i n c i p l e s a r ea c t i v ed e t e c t i o no ft h e m a l f u n c t i o n ，a c t i v ej u d g m e n to ft h em a l f u n c t i o n ，a n da c t i v eh a n d l eo ft h e m a l f u n c t i o n t h ea u t om o d ef a u l ta r es u i t a b l ef o re a c hs t a g eo fc i t yp o w e r n e t w o r kr e c o n s t r u c t i o na n dp r o v i d eam o r es u p e r i o ra n dm o r ep r a c t i c a l s c h e m ef o rd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n f o rt h er e a l i z a t i o no f i n t e l l i g e n t f a u l td e t e c t i o n ， i n d e p t h u n d e r s t a n d i n go ft h ed o m e s t i ct e r m i n a la tt h ep r e s e n ts t a g eo ft h ef e e d e r a u t o m a tio n ( f e e d e rt e r m in a lu n itr e f e r r e dt oa sf t u ) o ft h ec u r r e n t d e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g ya n dt h ed e s i g no fh a r d w a r ea n ds o f t w a r e t e c h n o l o g y i nt h ed e v e l o p m e n to ft h ef t ud e s i g nh a r d w a r es y s t e m sa n d s o f t w a r es y s t e m su s eal a y e r e d ，m o d u l a rd e s ig n a tt h es a m eti m e ，t h eu s e o fe m b e d d e dr e a l _ 。t i m em u l t i t a s k i n go p e r a t i n gs y s t e ms o f t w a r ef o rt h e d e s i g no ff a u l td e t e c t i o np r o v i d e sab e t t e rr e a l i z a t i o no ft h ep l a t f o r m 4 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 f a u l td e t e c t i o nb yt h ep r i n c i p l e so fa n a l y s i s ，t h eu s eo fm o d e l i n g s o f t w a r ef o rl o g i cd e s i g na n dp r o g r a m m i n g t h ee x p e r i m e n tp r o v e st h a tf t u h a sd e v e l o p e dh a r d w a r ea n ds o f t w a r et ow o r kw e l l ，a c c u r a t ea n dr e l i a b l e f a u l td e t e c t i o n ，t h a tt h ee x p e c t e dd e s i g no b j e c t i v eh a sb e e nr e a c h e d k e y w o r d s ：d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n ；f a u l td e t e c t i o n ；t h ec u r r e n tm o d ef a u l t d e t e c t i o n ；t h ev o l t a g em o d ef a u l td e t e c t i o n ；t h ea u t om o d ef a u l td e t e c t i o n 5 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指 導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的 內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě) 過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體， 均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名：丁毯e l 期：鯊互：! ! ： 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解山東大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和 電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)山東大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可 以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論 文。 ( 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 論文作者簽名：工殛導(dǎo)師簽名 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 引言 第一章緒論 電力生產(chǎn)和運(yùn)行過(guò)程由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等五大環(huán)節(jié)有機(jī)組成， 配電是電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配中直接面向電力用戶的重要環(huán)節(jié)。它是由饋線、變 壓器、斷路器、各種開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備構(gòu)成的配電網(wǎng)，和繼電保護(hù)、測(cè)量計(jì)量、控 制裝置等二次設(shè)備，共同組成一個(gè)配電系統(tǒng)，按一定的規(guī)則運(yùn)行，滿足電力用戶 的需求。就我國(guó)電力系統(tǒng)而言，配電網(wǎng)是指1 l o k v 以下電網(wǎng)，特別是指分布在城 市及農(nóng)村的l o k v 或3 5 k v 電網(wǎng)。配電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是電力生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 長(zhǎng)期以來(lái)由于配電網(wǎng)架的薄弱以及自動(dòng)化程度和管理水平低下，使得目前發(fā)電能 力不能得到充分發(fā)揮，用電負(fù)荷不能有效增長(zhǎng)，已經(jīng)制約了電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行。 國(guó)家電力公司明確提出了供電可靠性要達(dá)到9 9 9 6 的目標(biāo)。配網(wǎng)自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn) 這一目標(biāo)的重要保證。d a 就是配電自動(dòng)化( d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n ) 。在配 電自動(dòng)化的早期發(fā)展過(guò)程中，人們把配電自動(dòng)化理解為利用自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)配電線路 上故障區(qū)域的及時(shí)隔離和恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，所以把配電線路上故障的自動(dòng) 化處理功能稱作d a 。配電自動(dòng)化包括運(yùn)行在饋線上的饋線自動(dòng)化和運(yùn)行在開(kāi)閉 所、配電室等室內(nèi)的開(kāi)閉所自動(dòng)化。 配電網(wǎng)中最常見(jiàn)的故障是短路故障和接地故障，此外還有斷線故障等等。對(duì) 這些故障的正確檢測(cè)，作為底層的饋線終端，f t u 的故障檢測(cè)功能是實(shí)現(xiàn)d a 的 關(guān)鍵。本文主要對(duì)饋線自動(dòng)化中的這些故障如何檢測(cè)和診斷進(jìn)行論述。 1 2 配網(wǎng)故障檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從無(wú)通信通道到有通信通道，從適應(yīng)于簡(jiǎn)單輻 射型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)到復(fù)雜多電源的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從慢速的故障處理到快速故障處理的過(guò) 程。伴隨著配網(wǎng)自動(dòng)化，配網(wǎng)故障檢測(cè)技術(shù)先后出現(xiàn)了電壓型故障檢測(cè)技術(shù)和電 流型故障檢測(cè)技術(shù)。 6 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 1 電壓型故障檢測(cè)技術(shù) 電壓型故障檢測(cè)技術(shù)，即完全靠控制器檢測(cè)正常運(yùn)行時(shí)電壓的存在和故障時(shí) 電壓的消失為主的故障檢測(cè)技術(shù)。電壓型故障檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于電壓模式，也 稱作電壓一時(shí)間模式，是有對(duì)電壓的檢測(cè)和延時(shí)重合的方法來(lái)進(jìn)行故障的判斷和 處理，最早出現(xiàn)在5 0 年代的日本。有電壓型故障檢測(cè)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的電壓模式 饋線自動(dòng)化是比較傳統(tǒng)的饋線自動(dòng)化模式，在發(fā)達(dá)國(guó)家的早期和我國(guó)得到了應(yīng) 用。 電壓模式不需通信信道，但要更換變電站出線開(kāi)關(guān)為重合器，并且要多次重 合才能隔離故障。電壓模式雖然實(shí)現(xiàn)了故障隔離、非故障區(qū)段供電恢復(fù)，整體減 少了停電范圍，縮短了停電時(shí)間，但故障判斷、隔離、非故障供電恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)， 大約需要1 分多鐘，而且電網(wǎng)受到多次沖擊，且不能遠(yuǎn)方遙控。尤其是環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)，由于從另一個(gè)電源恢復(fù)供電時(shí)，頂跳了非故障線路的出線開(kāi)關(guān)，停電面積 大，對(duì)電網(wǎng)和用戶的沖擊大，連帶了許多非故障區(qū)域。該模式雖然實(shí)現(xiàn)了故障得 到了隔離，非故障區(qū)段恢復(fù)了供電，但無(wú)謂地增加了短時(shí)的停電范圍，使沒(méi)有故 障電流流過(guò)的開(kāi)關(guān)跳閘。該模式在配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展中是一種早期，且不太符合 當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化要求的模式，因此在我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展中沒(méi)有占據(jù)主導(dǎo)地 位。但由于不需要通訊等相對(duì)優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)村輻射線路的饋線自動(dòng)化是比較適用的。 1 2 2 電流型故障檢測(cè)技術(shù) 電流型故障檢測(cè)技術(shù)，即靠控制器檢測(cè)正常運(yùn)行時(shí)電流的存在和故障時(shí)電流 超過(guò)一定限值的增大為主，輔助檢測(cè)電壓得失的故障檢測(cè)技術(shù)。當(dāng)線路發(fā)生故障 時(shí)，從電源點(diǎn)到故障點(diǎn)會(huì)流過(guò)比正常運(yùn)行時(shí)的電流大很多的故障電流，因此可以 通過(guò)f t u 等設(shè)備檢測(cè)饋線各開(kāi)關(guān)是否流過(guò)故障電流就可以判斷出故障。電流型故 障檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于電流模式，電流模式是隨著通訊技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái) 的，最早出現(xiàn)在7 0 年代的美國(guó)。 電流模式是一種集中控制模式，它靠f t u 檢測(cè)各分段開(kāi)關(guān)處的過(guò)流信號(hào)，主 站根據(jù)各f 1 u 的過(guò)流信息和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行故障判斷、故障隔離和非故障區(qū)段 供電恢復(fù)。電流模式是基于通訊的饋線自動(dòng)化模式，該技術(shù)較電壓模式新穎，對(duì) 饋線的監(jiān)控更加全面，也是一種比較成熟和廣泛采用的技術(shù)。 7 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 有電流型故障檢測(cè)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的電流模式，適合任何復(fù)雜的配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié) 構(gòu)，故障區(qū)域的隔離與非故障區(qū)域供電恢復(fù)在1 5 秒左右即可完成，而且不受網(wǎng) 絡(luò)的復(fù)雜程度限制，并可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。該模式對(duì)于實(shí)現(xiàn)故障的處理， 實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化是比較合適的。但該模式需要架設(shè)通訊線路，饋線自動(dòng)化過(guò)程需 要配電子站或主站的參與，系統(tǒng)比較龐大，投資也比較大。同樣，做為實(shí)現(xiàn)配網(wǎng) 自動(dòng)化，其基本的三遙功能和潮流分析、d m s 等高級(jí)需求仍然需要通訊的配合， 因此這些相對(duì)于電壓型的劣勢(shì)也不是必要的不足。 1 3 本文的主要工作 本文通過(guò)介紹和分析目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的電壓型故障檢測(cè)方式和電流型故 障檢測(cè)方式下的原理，同時(shí)分析國(guó)內(nèi)配網(wǎng)的實(shí)際情況下，提出并設(shè)計(jì)基于智能型 故障檢測(cè)原理下的故障檢測(cè)模式，即主動(dòng)的檢測(cè)故障、主動(dòng)的判斷故障乃至主動(dòng) 的處理故障的故障檢測(cè)模式。為此，主要做了以下方面的工作： 1 、分析國(guó)內(nèi)配網(wǎng)目前存在的電壓型故障檢測(cè)方式和電流型故障檢測(cè)方式故 障檢測(cè)的運(yùn)行方式，進(jìn)而深入分析它們故障檢測(cè)的原理，并研究出各自特點(diǎn)的優(yōu) 勢(shì)和不足。 2 、分析實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的最終原則，在綜合國(guó)內(nèi)配網(wǎng)目前存在的壓型故障 檢測(cè)方式和電流型故障檢測(cè)原理各自優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，研究出新的故障檢測(cè)原理即智 能型故障檢測(cè)原理。并對(duì)照配網(wǎng)自動(dòng)化的原則，分析基于智能型故障檢測(cè)原理下 的故障檢測(cè)方式的特點(diǎn)。 3 、深入了解目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的饋線自動(dòng)化終端( f t u ) 的開(kāi)發(fā)技術(shù)，在新的 f t u 的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用分層化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，并 在軟件設(shè)計(jì)里運(yùn)用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能型故障檢測(cè)的系統(tǒng)平臺(tái) 設(shè)計(jì)。 4 、使用軟件建模，并運(yùn)用邏輯時(shí)序設(shè)計(jì)智能型故障檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)。 5 、搭建運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性和可靠性。 8 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章電壓型故障檢測(cè)原理及分析 2 1 電壓型故障處理方式 所謂電壓型配電自動(dòng)化，是指基于電壓、時(shí)間配合工作原理，其正常工作和 對(duì)事故的判斷處理均是以電壓為基本判據(jù)，通過(guò)各個(gè)區(qū)段投入的延時(shí)逐級(jí)送電， 來(lái)判斷故障區(qū)間。電壓型配電自動(dòng)化的故障處理方式稱之為電壓型故障處理方 式。 選取常見(jiàn)的手拉手開(kāi)環(huán)運(yùn)行的線路拓?fù)鋱D，如下圖2 1 。c x i 和c x 2 為兩個(gè) 變電站的出線開(kāi)關(guān)；k g l 到k g 6 為線路上開(kāi)關(guān)，其中k g 5 為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，k g 3 為分 支線開(kāi)關(guān)，其余為分段開(kāi)關(guān)。正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)出口c x i 開(kāi)關(guān)依次經(jīng)過(guò)k g i 、k g 2 、 k g 3 和k g 4 開(kāi)關(guān)給線路送電，通過(guò)出口c x 2 開(kāi)關(guān)依次經(jīng)過(guò)k g 6 、k g 5 開(kāi)關(guān)給線路 送電，整條線路處在開(kāi)環(huán)運(yùn)行狀態(tài)?，F(xiàn)假設(shè)在開(kāi)關(guān)k g 2 與k g 4 之間的某處g 點(diǎn)發(fā) 生永久故障時(shí)，整條線路動(dòng)作時(shí)序圖。具體如下： 1 、線路正常運(yùn)行時(shí)線路拓?fù)洌渲衚 g 5 為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，正常運(yùn)行為分狀態(tài)， 線路開(kāi)環(huán)運(yùn)行。 圖2 1 線路正常運(yùn)行 2 、線路g 點(diǎn)處發(fā)生故障，出線開(kāi)關(guān)c x i 檢測(cè)到故障，保護(hù)動(dòng)作c x i 跳開(kāi)， 線路上的開(kāi)關(guān)k g l 、k g 2 、k g 4 以及k g 3 因失電自動(dòng)跳開(kāi)。 9 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 2g 點(diǎn)發(fā)生故障 3 、出線開(kāi)關(guān)c x l 保護(hù)帶有一次重合閘功能，經(jīng)過(guò)重合閘延時(shí)( 5 s ) 后，出 線開(kāi)關(guān)c x l 重合，線路開(kāi)關(guān)k g l 得電進(jìn)入其得電確認(rèn)的x 時(shí)限。 圖2 3 出口c x l 重合 4 、開(kāi)關(guān)k g lx 時(shí)限延時(shí)結(jié)束，如果開(kāi)關(guān)k g l 依舊得電，k g l 合閘，進(jìn)入合閘 確認(rèn)的y 時(shí)限；同時(shí)線路開(kāi)關(guān)k g 2 得電進(jìn)入其得電確認(rèn)x 的時(shí)限。 圖2 4 開(kāi)關(guān)k g l 合閘 5 、開(kāi)關(guān)k g 2x 時(shí)限延時(shí)結(jié)束，如果開(kāi)關(guān)k g 2 依舊得電，k g 2 合閘，進(jìn)入合閘 確認(rèn)的y 時(shí)限；同時(shí)線路開(kāi)關(guān)k g 3 和開(kāi)關(guān)k g 4 得電后分別進(jìn)入其得電確認(rèn)的x 時(shí)限。 1 0 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 5 開(kāi)關(guān)k g 2 合閘 6 、如果g 點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性故障，開(kāi)關(guān)k g 3x 時(shí)限延時(shí)結(jié)束， k g 3 依舊得電， 合閘進(jìn)入其合閘確認(rèn)的y 時(shí)限。 i_ k g 3 i = ! 竺= k g 4k g 5k g 6；c x 2 厶廣 廣 1i1 l 圖2 6 開(kāi)關(guān)k g 3 合閘 7 、依次，開(kāi)關(guān)k g 4x 時(shí)限延時(shí)結(jié)束，k g 4 依舊得電，合閘進(jìn)入其合閘確認(rèn) 的y 時(shí)限。y 確認(rèn)時(shí)限到后，合閘成功。至此，g 點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性故障處理結(jié)束。 圖2 7 開(kāi)關(guān)k g 4 合閘 8 、如果g 點(diǎn)發(fā)生永久性故障，開(kāi)關(guān)k g 2 合閘到故障上，出線開(kāi)關(guān)c x l 保護(hù) 檢測(cè)到故障，保護(hù)動(dòng)作c x l 跳開(kāi)，線路開(kāi)關(guān)k g l 和k g 2 失電自動(dòng)跳開(kāi)。同時(shí)，k g 2 開(kāi)關(guān)根據(jù)在合閘確認(rèn)的y 時(shí)限內(nèi)失電，確認(rèn)故障再其線路拓?fù)浜竺?，跳開(kāi)后閉鎖； k g 4 在開(kāi)關(guān)k g 2 得電后進(jìn)入得電確認(rèn)的x 時(shí)限內(nèi)失電，由此確認(rèn)故障再其線路拓 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 撲前面，也進(jìn)入閉鎖。至此有發(fā)生永久性故障的g 點(diǎn)被隔離。 圖2 8 開(kāi)關(guān)k g 2 和k g 4 閉鎖 9 、出口開(kāi)關(guān)c x l 保護(hù)帶有兩次重合閘功能，經(jīng)過(guò)延時(shí)( 5 s ) 后，出線開(kāi)關(guān) c x l 再次重合，線路開(kāi)關(guān)k g l 得電進(jìn)入其得電確認(rèn)的x 時(shí)限。 圖2 9 出口c x l 二次重合 1 0 、開(kāi)關(guān)k g lx 時(shí)限延時(shí)結(jié)束，如果開(kāi)關(guān)k g l 依舊得電，k g l 合閘，進(jìn)入合 閘確認(rèn)的y 時(shí)限。由于后續(xù)開(kāi)關(guān)k g 2 閉鎖。至此恢復(fù)了非故障區(qū)域c x l 到k g 2 之間的供電。 圖2 1 0 開(kāi)關(guān)k g l 合閘 1 1 、同時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)k g 5 由于一側(cè)失電進(jìn)去其合閘確認(rèn)x 時(shí)限，x 時(shí)限延時(shí) 到依舊一側(cè)失電，k g 5 合閘，進(jìn)入合閘確認(rèn)的y 時(shí)限。由于后續(xù)開(kāi)關(guān)k g 4 閉鎖， 1 2 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 至此恢復(fù)了非故障區(qū)域k g 5 和k g 4 區(qū)域的供電。 圖2 1 1 聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)k g 5 合閘 備注： _ 表示開(kāi)關(guān)處于合狀態(tài) 圖 表示開(kāi)關(guān)分狀態(tài)，并閉鎖 表示開(kāi)關(guān)處于分狀態(tài) x 時(shí)限表示開(kāi)關(guān)檢測(cè)到電壓確認(rèn)電壓有效的時(shí)限 y 時(shí)限表示開(kāi)關(guān)合閘后確認(rèn)合閘成功的時(shí)限 時(shí)序圖描述的為g 點(diǎn)發(fā)生永久性故障。 至此，線路( 圖2 1 ) 在g 點(diǎn)發(fā)生永久性故障時(shí)，整個(gè)線路拓?fù)涞碾妷盒凸?障處理方式結(jié)束并得到了相應(yīng)的處理結(jié)果。 2 2 電壓型故障檢測(cè)的原理 從電壓型故障檢測(cè)的方式可以看出，電壓型故障處理是依靠變電站出口動(dòng)作 產(chǎn)生在線路上電壓的得失作為判斷依據(jù)，再配合合理的時(shí)間延時(shí)來(lái)檢測(cè)發(fā)生的故 障。由此，對(duì)于一個(gè)電壓型故障檢測(cè)的節(jié)點(diǎn)，在整個(gè)動(dòng)作時(shí)序中，主要完成了如 下的功能： 1 、x 時(shí)限投入：在正常狀態(tài)( 無(wú)閉鎖) 下，f t u 檢測(cè)到電壓，開(kāi)始進(jìn)入x 時(shí)限延時(shí)等待。延時(shí)完畢后，開(kāi)關(guān)合閘。在x 時(shí)限延時(shí)中，發(fā)生z 時(shí)限以內(nèi)的 失電，不影響x 時(shí)限延時(shí)。 2 、y 時(shí)限確認(rèn)：開(kāi)關(guān)合閘后，為確認(rèn)合閘到正常線路，檢測(cè)合閘后另一側(cè) 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 電壓的穩(wěn)定，進(jìn)入y 時(shí)限延時(shí)確認(rèn)。 3 、x 時(shí)限閉鎖：在x 時(shí)限內(nèi)發(fā)生在檢測(cè)到瞬間的電壓，( 額定電壓的3 0 ， 1 5 0 m s ，s ) ，超過(guò)z 時(shí)限的失電時(shí)，f t u 進(jìn)入x 時(shí)限閉鎖狀態(tài)。 4 、y 時(shí)限閉鎖：開(kāi)關(guān)合閘后，在y 時(shí)限內(nèi)發(fā)生超過(guò)z 時(shí)限的失電時(shí)，f t u 進(jìn)入y 時(shí)限閉鎖狀態(tài)。 2 3 電壓型故障檢測(cè)方式的分析 以電壓型故障檢測(cè)原理為基礎(chǔ)的電壓型故障檢測(cè)方式，雖然實(shí)現(xiàn)了故障隔 離、非故障區(qū)段供電恢復(fù)，整體減少了停電范圍，縮短了停電時(shí)間，但故障判斷、 隔離、非故障供電恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，大約需要1 分多鐘，而且電網(wǎng)受到多次沖擊， 且不能遠(yuǎn)方遙控。尤其是手拉手網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由于從另一個(gè)電源恢復(fù)供電時(shí)，頂跳 了非故障線路的出線開(kāi)關(guān)，停電面積大，對(duì)電網(wǎng)和用戶的沖擊大，連帶了許多非 故障區(qū)域。 同時(shí)，該模式?jīng)]有遵從本文提出的配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)原則，造成了開(kāi)關(guān)動(dòng)作次 數(shù)多，雖然使故障得到了隔離，非故障區(qū)段恢復(fù)了供電，但無(wú)謂地增加了短時(shí)的 停電范圍，使沒(méi)有故障電流流過(guò)的開(kāi)關(guān)跳閘。但該方式中，分段開(kāi)關(guān)可以選擇負(fù) 荷開(kāi)關(guān)，投資相對(duì)較小，但變電站出線開(kāi)關(guān)需更換成重合器。同樣，電壓型故障 檢測(cè)方式不依賴通訊的處理方式，比較適合在農(nóng)網(wǎng)等中的輻射線路的配網(wǎng)自動(dòng) 化。 1 4 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章電流型故障檢測(cè)原理及分析 3 1 電流型故障處理方式 電流型故障檢測(cè)方式是基于通信的配網(wǎng)自動(dòng)化模式，它靠f ，i u 檢測(cè)各分段開(kāi) 關(guān)處的過(guò)流信號(hào)，主站根據(jù)各f t u 的過(guò)流信息和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行故障判斷、故 障隔離和恢復(fù)非故障區(qū)段供電。電流模式是基于通訊的饋線自動(dòng)化模式，該技術(shù) 較電壓模式新穎，對(duì)饋線的監(jiān)控更加全面，也是在國(guó)內(nèi)一種比較成熟和廣泛采用 的技術(shù)。 依舊選取圖2 1 一樣的手拉手開(kāi)環(huán)運(yùn)行的線路拓?fù)鋱D，如下圖3 1 。c x l 和 c x 2 為兩個(gè)變電站的出線開(kāi)關(guān)；k g l 到k g 6 為線路上開(kāi)關(guān)，其中k g 5 為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)， k g 3 為分支線開(kāi)關(guān)，其余為分段開(kāi)關(guān)。正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)出口c x l 開(kāi)關(guān)依次經(jīng)過(guò) k g l 、k g 2 、k g 3 和k g 4 開(kāi)關(guān)給線路送電，通過(guò)出口c x 2 開(kāi)關(guān)依次經(jīng)過(guò)k g 6 、k g 5 開(kāi)關(guān)給線路送電，整條線路處在開(kāi)環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。現(xiàn)假設(shè)在開(kāi)關(guān)k g 2 與k g 4 之間的 某處g 點(diǎn)發(fā)生永久故障時(shí)，整條線路動(dòng)作時(shí)序圖。具體如下： 1 、線路正常運(yùn)行時(shí)線路拓?fù)?，其中k g 5 為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，運(yùn)行為分狀態(tài)，線路 開(kāi)環(huán)運(yùn)行。 圖3 1 線路正常運(yùn)行 2 、線路g 點(diǎn)處發(fā)生故障，出口開(kāi)關(guān)c x l 檢測(cè)到故障，保護(hù)動(dòng)作c x l 跳開(kāi)， 線路從c x l 到k g 4 以及k g 3 失電。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 -_ k g 3 k g lk g 2 k g 4k g 5k g 6 i c x 2 ：- _ 一- - _ _ 一 厶_ _ r 1 _ 一 ：_ i l 圖3 2g 點(diǎn)發(fā)生故障 3 、出口開(kāi)關(guān)c x l 保護(hù)帶有一次重合閘功能，經(jīng)過(guò)重合閘時(shí)限后，出口開(kāi)關(guān) c x l 重合，線路從c x l 到k g 4 以及k g 3 得電。如果g 點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性故障，c x l 重 合成功，線路恢復(fù)正常。 圖3 3 出口c x l 重合 4 、如果g 點(diǎn)發(fā)生永久性故障，出現(xiàn)開(kāi)關(guān)c x l 重合到故障上，保護(hù)再次動(dòng)作 c x l 再次跳開(kāi)并閉鎖，線路從c x l 到k g 4 以及k g 3 再次失電。同時(shí)線路上的f t u 根據(jù)線路上的電壓得失和電流越限信息，k g l 和k g 2 的f t u 檢測(cè)并判斷出有故障 電流流過(guò)，并將此信息通過(guò)通信系統(tǒng)上報(bào)給調(diào)度中心。 1 6 -l k g 3 ! k g 4 k g 5 k g 6 ； c x 2 i 厶- 一廣 - i - 一l 圖3 4 開(kāi)關(guān)k g l 、k g 2 檢測(cè)到故障 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 、調(diào)度中心通過(guò)通信系統(tǒng)收集到的出口開(kāi)關(guān)c x l 的保護(hù)動(dòng)作和線路開(kāi)關(guān)k g l 和k g 2 檢測(cè)出的故障信息，依據(jù)線路拓?fù)潢P(guān)系，判斷出故障點(diǎn)在k g 2 與k g 4 之間。 并通過(guò)遙控命令，拉開(kāi)k g 2 和k g 4 開(kāi)關(guān)，隔離故障。 _ k g 3 k g 4 k g 5k g 6c x 2 厶r 1 | 一1 _ _ o- _ _ _ il 一一一一l 圖3 5 開(kāi)關(guān)k g 2 、k g 4 隔離故障 6 、調(diào)度中心隔離故障成功后，再次下發(fā)命令，依次將出口開(kāi)關(guān)c x l 和聯(lián)絡(luò) 開(kāi)關(guān)k g 5 合上，恢復(fù)c x i 到k g 2 之間和k g 5 到k g 4 之間的非故障區(qū)域供電。 _ k g 3 l 蘭= = k g 4k g 5k g 6 ； c x 2 左廣 一一 一i 圖3 6 恢復(fù)非故障區(qū)域供電 備汪： _ 表示開(kāi)關(guān)處于合狀態(tài) 圖 表示開(kāi)關(guān)檢測(cè)到故障 表示開(kāi)關(guān)處于分狀態(tài) 表示開(kāi)關(guān)分狀態(tài)，隔離故障。 時(shí)序圖播沭的為g 占館牛永久件曲瞳。 至此，線路( 圖3 1 ) 在g 點(diǎn)發(fā)生永久性故障時(shí)，電流型故障檢測(cè)方式下的 整個(gè)線路拓?fù)涞奶幚矸绞浇Y(jié)束并得到了相應(yīng)的處理結(jié)果。 1 7 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 2 電流型故障檢測(cè)的原理 從電流型故障檢測(cè)的方式可以看出，電流型故障處理是依靠檢測(cè)各分段開(kāi)關(guān) 處的過(guò)流信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)變電站出口的動(dòng)作產(chǎn)生在線路上電壓電流的得失作為判 斷依據(jù)來(lái)檢測(cè)故障。當(dāng)線路g 點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，線路上有關(guān)的節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到電流突 然增大并超限達(dá)到故障電流。持續(xù)一段時(shí)間確認(rèn)后，由于出口開(kāi)關(guān)的保護(hù)動(dòng)作， 節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到故障電流和電壓消失。出口重合閘后，節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到電壓恢復(fù)和電 流得到，如果是瞬時(shí)性故障，電流沒(méi)有達(dá)到限值，線路恢復(fù)正常；如果是永久性 故障，電流再次越限，出口再次保護(hù)動(dòng)作，節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到故障電流和電壓消失并 以次確認(rèn)發(fā)生永久性故障。 由此，對(duì)于一個(gè)電流型故障檢測(cè)的節(jié)點(diǎn)，在整個(gè)動(dòng)作時(shí)序中，體現(xiàn)了如下的 關(guān)鍵檢測(cè)： 1 、主動(dòng)的檢測(cè)到故障過(guò)流( 或短路) ，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)檢測(cè)，確認(rèn)過(guò) 流( 或短路) 有效。 2 、確認(rèn)過(guò)流( 或短路) 后檢測(cè)到電壓電流消失一段時(shí)間，確認(rèn)出口保護(hù)動(dòng) 作，以通過(guò)出口保護(hù)證實(shí)永久性故障發(fā)生。 3 、通過(guò)檢測(cè)故障后電壓電流是否恢復(fù)，區(qū)分出線路發(fā)生的故障是瞬時(shí)性故 障還是永久性故障。 3 3 電流型故障檢測(cè)方式的分析 電流型故障檢測(cè)方式是基于通信的配電自動(dòng)化模式，該技術(shù)較電壓模式新 穎，對(duì)饋線的監(jiān)控更加全面，也是一種比較成熟和廣泛采用的技術(shù)。以電流型故 障檢測(cè)原理為基礎(chǔ)的電流型故障檢測(cè)方式，適合任何復(fù)雜的手拉手網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，故 障區(qū)域的隔離與非故障區(qū)域供電恢復(fù)在1 5 秒左右即可完成，而且不受網(wǎng)絡(luò)的復(fù) 雜程度限制，并可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 該方式對(duì)于實(shí)現(xiàn)故障的處理，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化是比較合適的。但該模式需要 架設(shè)通訊線路，通訊的好壞直接影響了配電自動(dòng)化的可靠性。同時(shí)為保證發(fā)生故 障后線路停電時(shí)的正常運(yùn)行還需要蓄電池等后備電源的支持。另外配電自動(dòng)化過(guò) 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 程需要配電子站或主站的參與，系統(tǒng)比較龐大，投資也比較大。 1 9 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第四章智能型故障檢測(cè)方式 4 1 目前存在方式的分析 配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從無(wú)通信通道到有通信通道，從適應(yīng)于簡(jiǎn)單輻 射型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)到復(fù)雜多電源的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從慢速的故障處理到快速故障處理的過(guò) 程。實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)是用斷路器或負(fù)荷開(kāi)關(guān)將饋線分成若干區(qū)段，實(shí)現(xiàn)對(duì) 斷路器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)的處的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制。實(shí)施配電自動(dòng)化的目的在于能對(duì)配 電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行快速地故障定位、故障隔離、非故 降區(qū)域供電恢復(fù)，在于最大限度地減少故障引起的停電范圍、縮短故障恢復(fù)時(shí)間。 要減少故障引起的停電范圍，就必須使線路合理分段，故障時(shí)只跳開(kāi)靠近故障區(qū) 段的上游開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)動(dòng)作引起的停電范圍最小。另外，在進(jìn)行故障隔離和供電 恢復(fù)的過(guò)程中，盡量使開(kāi)關(guān)不做不必要的動(dòng)作，以減少開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)，延長(zhǎng)開(kāi) 關(guān)的使用壽命。由此d a 功能的主要目的是整個(gè)配電網(wǎng)在事故情況下能盡快確定 事故點(diǎn)，及時(shí)分隔事故，對(duì)非故障部分盡快供電。 基于此，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化要遵循以下幾個(gè)原則： 1 ) 盡可能快的檢測(cè)出故障、隔離故障、恢復(fù)非故障區(qū)域供電。 d a 的功能就是最大限度地減少故障引起的停電范圍、縮短故障恢復(fù)時(shí)間。盡 可能快的檢測(cè)出故障的類型，瞬時(shí)性故障立即恢復(fù)線路運(yùn)行，永久性故障立即隔 離，并恢復(fù)非故障區(qū)域供電。 2 ) 變電站出線開(kāi)關(guān)不跳或少跳。 變電站出線開(kāi)關(guān)跳閘，將影響出線供電的全部供電區(qū)域，停電面積最大。在 設(shè)計(jì)饋線自動(dòng)化方案時(shí)，最好是不讓出線開(kāi)關(guān)跳閘，或者至少要使出線開(kāi)關(guān)少跳 閘。 3 ) 盡量使靠近電源側(cè)的開(kāi)關(guān)少動(dòng)作。 靠近電源側(cè)越近的開(kāi)關(guān)，其跳閘引起的停電范圍也越大，這不符合饋線自動(dòng) 化的目的。在設(shè)計(jì)饋線自動(dòng)化方案時(shí)，應(yīng)盡量使靠近電源側(cè)的開(kāi)關(guān)少動(dòng)作乃至不 動(dòng)作。 4 ) 短路電流沒(méi)有流過(guò)的開(kāi)關(guān)盡量不動(dòng)作。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 主干線故障時(shí)，支路分段開(kāi)關(guān)和下游分段開(kāi)關(guān)沒(méi)有短路電流流過(guò)，不應(yīng)讓其 跳閘。開(kāi)關(guān)動(dòng)作將會(huì)影響開(kāi)關(guān)的使用壽命。在設(shè)計(jì)饋線自動(dòng)化方案時(shí)，應(yīng)盡量 使短路電流沒(méi)有流過(guò)的開(kāi)關(guān)盡量不動(dòng)作。 由此，我們?cè)俅螌?duì)目前存在的以電壓型故障檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的電壓模式和以 電流型故障檢測(cè)為基礎(chǔ)的電流模式的在饋線自動(dòng)化上實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析、比 較：見(jiàn)表4 1 。 條件電壓型故障檢測(cè)方式電流型故障檢測(cè)方式 l 故障檢測(cè)依賴出口故障跳閘和重合閘動(dòng) 主動(dòng)檢測(cè) 作 2瞬時(shí)性故障恢 依賴出口的一次重合閘依賴出口的一次重合閘 復(fù)供電 3 永久性故障的依賴出口的第二次保護(hù)跳閘主站遙控命令 隔離 4 永久性故障的依賴出口的第兩次重合閘 主站遙控命令 非故障區(qū)域恢 復(fù)供電 5 故障檢測(cè)的原依賴電壓一時(shí)間的配合，由此整故障電流的流過(guò)，幾乎不需要檢 理個(gè)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，不依賴通訊系測(cè)時(shí)間，但依賴通訊上報(bào)信息 統(tǒng)。 6故障處理的原依賴特殊的開(kāi)關(guān)。實(shí)際應(yīng)用受到主站遙控命令。需要后備電源 理限制，但不需要后備電源。 7 其他 主要在日本使用，開(kāi)放性不好，為大多廠家和用戶所使，一次和 設(shè)備選擇范圍?。憾卧O(shè)備可選擇范圍大； 要求電網(wǎng)運(yùn)行方式同定；依賴通訊； 表4 1 電壓型和電流型故障檢測(cè)方式特點(diǎn)分析 對(duì)照d a 原則，電壓型故障檢測(cè)方式在實(shí)現(xiàn)了故障檢測(cè)和處理的同時(shí)，但需 要對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有線路和運(yùn)行模式做比較大的改動(dòng)，處理時(shí)間上也比較長(zhǎng)，故障處理 2 1 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 的局限性比較大。而電流型檢測(cè)方式在實(shí)現(xiàn)了故障檢測(cè)和處理的同時(shí)，卻不得不 依賴通訊，同時(shí)需要后備電源的支持，而目前通訊和作為后備電源使用的蓄電池 在戶外( 一2 0 7 0 度) 范圍內(nèi)可靠性不高，這是很大的制約。 4 2 智能型故障檢測(cè)方式 4 2 1 智能型故障檢測(cè)方式的目標(biāo) 隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)、電子工業(yè)和機(jī)械、材料工業(yè)的發(fā)展，配電系統(tǒng)的一次和二 次設(shè)備也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。以前制約電壓型和電流型方式的技術(shù)也得到了長(zhǎng)足 的發(fā)展，不在成為瓶頸。為此，我們提出了智能型故障檢測(cè)方式，在同樣的d a 原則下，實(shí)現(xiàn)了如下的目標(biāo)：見(jiàn)表4 2 條件智能型故障檢測(cè)方式 1 故障檢測(cè) 主動(dòng)檢測(cè)，并主動(dòng)區(qū)分瞬時(shí)j 陛故障和永久性故障 2 瞬時(shí)性故障恢復(fù)供電主動(dòng)合閘 3 永久性故障的隔離主動(dòng)跳閘 4永久性故障的非故障 如果存在非故障區(qū)域，主動(dòng)恢復(fù)或通過(guò)主站遙控命令 區(qū)域恢復(fù)供電 5 故障檢測(cè)的原理故障電流的流過(guò)，類似電流型，幾乎不需要檢測(cè)時(shí)間 6 故障處理的原理主動(dòng)動(dòng)作，類似電壓型，不需要后備電源 7 其他線路開(kāi)關(guān)需要為斷路器型 表4 2 智能型故障檢測(cè)方式目標(biāo) 4 2 2 智能型故障檢測(cè)方式 從智能型故障檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)看，智能型故障檢測(cè)方式依靠主動(dòng)的檢測(cè) 故障時(shí)檢測(cè)到比正常運(yùn)行時(shí)的電流大很多的故障電流，并主動(dòng)的進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作以 定位故障并隔離故障，也可以稱作電流電壓復(fù)合模式。與電壓型故障檢測(cè)方式相 比，也是不需要架設(shè)通信線路，靠自身的配合關(guān)系，就能實(shí)現(xiàn)故障隔離和非故障 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 區(qū)域的供電恢復(fù)。與電流型故障檢測(cè)方式相比，時(shí)間更加縮短，整個(gè)故障隔離和 非故障區(qū)域供電恢復(fù)時(shí)間為3 s 以內(nèi)。 再次選取圖2 1 或圖3 1 同樣的的線路拓?fù)鋱D，如下圖4 1 。c x i 和c x 2 為 兩個(gè)變電站的出線開(kāi)關(guān)；k g i 到k g 6 為線路上開(kāi)關(guān)，其中k g 4 為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，k g 3 為分支線開(kāi)關(guān)，其余為分段開(kāi)關(guān)。正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)出口c x i 開(kāi)關(guān)依次經(jīng)過(guò)k g i 、 k g 2 、k g 3 和k g 4 開(kāi)關(guān)送電，通過(guò)出口c x 2 開(kāi)關(guān)依次經(jīng)過(guò)k g 6 、k g 5 開(kāi)關(guān)送電，整 條線路處在開(kāi)環(huán)運(yùn)行狀態(tài)?，F(xiàn)假設(shè)在開(kāi)關(guān)k g 2 與k g 4 之間的某處g 點(diǎn)發(fā)生永久故 障時(shí)，整條線路動(dòng)作時(shí)序圖。具體如下： 1 、線路正常運(yùn)行時(shí)線路拓?fù)洌渲衚 g 5 為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，運(yùn)行為分狀態(tài)。 圖4 1 線路正常運(yùn)行 2 、線路g 點(diǎn)處發(fā)生故障，出線開(kāi)關(guān)c x i 和線路開(kāi)關(guān)k g i 、k g 2 均檢測(cè)到故障， 由于k g 2 設(shè)置的動(dòng)作時(shí)間比c x i 和k g 2 短，在c x i 和k g 2 動(dòng)作之前，k g 2 跳開(kāi)， 隔離故障。 圖4 2g 點(diǎn)發(fā)生故障 3 、故障后分段開(kāi)關(guān)k g 4 檢測(cè)到電壓消失，失壓跳開(kāi)；k g 3 作為分支線開(kāi)關(guān)， 無(wú)需動(dòng)作。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 _l k g 3 i c x ii 蘭攀l k g 4k g 5 k g 6 i c x 2 厶廣 廣 - ；一j 圖4 3k g 4 失壓跳開(kāi) 4 、經(jīng)過(guò)延時(shí)( 1 s ) 后，線路開(kāi)關(guān)k g 2 重合，線路開(kāi)關(guān)k g l 得電進(jìn)入其得電 確認(rèn)的x 時(shí)限( 5 s ) 的得電確認(rèn)時(shí)限。 il k g 3 l = 竺竺 k g 4k g 5k g 6 i c x 2 厶廣 廣 - 一：- l 圖4 4k g 2 重合 5 、如果g 點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性故障，x 時(shí)限延時(shí)結(jié)束后開(kāi)關(guān)k g 2 依舊得電，合閘 成功。，同時(shí)k g 4 得電后進(jìn)入得電合閘并合閘成功。至此，g 點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性故障 處理結(jié)束。 _ k g 3 i 蘭；竺竺 k g 4k g 5k g 6 ； c x 2 厶_ _ _ 一r 1 - _ 一 ：_ _ il 圖4 5k g 2 、k g 4 重合成功 6 、如果g 點(diǎn)發(fā)生永久性故障，開(kāi)關(guān)k g 2 合閘到故障上，出線開(kāi)關(guān)c x l 和線 路開(kāi)關(guān)k g l 、k g 2 均檢測(cè)到故障，由于k g 2 設(shè)置的動(dòng)作時(shí)間比c x l 和k g 2 短，在 c x l 和k g 2 動(dòng)作之前，k g 2 跳開(kāi)后閉鎖；k g 4 在開(kāi)關(guān)k g 2 得電后進(jìn)入得電確認(rèn)的x 2 4 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 時(shí)限內(nèi)失電，由此確認(rèn)故障再其線路拓?fù)淝懊妫策M(jìn)入閉鎖。至此有發(fā)生永久性 故障的g 點(diǎn)被隔離。 _ k g 3 i c x i | = 盟 k g 4k g 5k g 6；c x 2 么嘲嘲廣 i iil 圖4 6k g 2 、k g 4 隔離故障 7 、同時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)k g 5 由于一側(cè)失電進(jìn)去其合閘確認(rèn)x 時(shí)限，x 時(shí)限延時(shí)到 依舊一側(cè)失電，k g 5 合閘，進(jìn)入合閘確認(rèn)的y 時(shí)限。由于后續(xù)開(kāi)關(guān)k g 4 閉鎖， 至此恢復(fù)了非故障區(qū)域k g 5 和k g 4 區(qū)域的供電。 _l k g 3 i c x l 竺三 k g 4k g 5k g 6ic x 2 厶嘲嘲ii ；il 圖4 7 恢復(fù)非故障區(qū)域供電 備注： _ 表示開(kāi)關(guān)處于合狀態(tài) 匿盈 表示開(kāi)關(guān)分狀態(tài)，并閉鎖 表示開(kāi)關(guān)處于分狀態(tài) 時(shí)序圖描述的為g 點(diǎn)發(fā)生永久性故障。 至此，在智能型故障檢測(cè)方式下的，整個(gè)線路拓?fù)? 圖4 1 ) 在g 點(diǎn)發(fā)生永 久性故障時(shí)的處理方式結(jié)束并得到了相應(yīng)的處理結(jié)果。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 3 智能型故障檢測(cè)的原理 從智能型故障檢測(cè)方式可以看出，智能型故障檢測(cè)設(shè)備依靠主動(dòng)的檢測(cè)故障 時(shí)檢測(cè)到比正常運(yùn)行時(shí)的電流大很多的故障電流，當(dāng)確認(rèn)為故障電流時(shí)，主動(dòng)的 進(jìn)行開(kāi)關(guān)跳閘以隔離故障。并利用重合閘功能檢測(cè)故障的類型，當(dāng)故障為瞬時(shí)性 故障時(shí)，重合閘成功：當(dāng)故障為永久性故障時(shí)，再次跳閘隔離永久性故障。同時(shí)， 故障后的開(kāi)關(guān)依靠檢測(cè)到瞬時(shí)的電壓恢復(fù)為依據(jù)跳開(kāi)開(kāi)關(guān)隔離故障，這點(diǎn)類似與 電壓型故障檢測(cè)方式。 智能型故障檢測(cè)方式不需架設(shè)通信通道，不需改變變電站出線開(kāi)關(guān)和保護(hù)配 置，配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)靠智能設(shè)備控制開(kāi)關(guān)的保護(hù)延時(shí)級(jí)差相互配合，由距離故 障點(diǎn)最近的開(kāi)關(guān)通過(guò)檢測(cè)到本身過(guò)流保護(hù)跳閘來(lái)隔離故障。由此，在整個(gè)智能型 故障檢測(cè)方式動(dòng)作下，智能型故障檢測(cè)需要實(shí)現(xiàn)以下的功能： 1 ) 過(guò)流保護(hù)跳閘功能 根據(jù)流過(guò)的故障電流比正常電流大的多的依據(jù)，檢測(cè)到故障后，迅速主動(dòng)跳 開(kāi)開(kāi)關(guān)，隔離故障區(qū)域。 2 ) 重合閘功能 隔離故障后，經(jīng)過(guò)1 s 左右的延時(shí)智能設(shè)備控制開(kāi)關(guān)主動(dòng)進(jìn)行重合閘操作， 如重合閘成功，則確認(rèn)故障為瞬時(shí)性故障，則通過(guò)這次重合閘操作迅速處理瞬時(shí) 性故障。 3 ) 合閘后加速功能 重合閘后，如果再次檢測(cè)到比正常電流大的多的電流，則確認(rèn)為此次故障為 永久性故障。對(duì)于永久性故障，啟動(dòng)后加速功能，立即跳開(kāi)開(kāi)關(guān)，隔離永久性故 障。 4 ) 有壓延時(shí)合閘功能 檢測(cè)到開(kāi)關(guān)一側(cè)帶電，延時(shí)確認(rèn)電壓恢復(fù)有效，則進(jìn)行合閘操作。這一點(diǎn)類 似于電壓型故障檢測(cè)原理，不過(guò)實(shí)際只用于線路拓?fù)渲泄收虾蠓枪收蠀^(qū)域恢復(fù)供 電，而不再用于檢測(cè)故障。 5 ) 無(wú)壓延時(shí)跳閘功能 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 檢測(cè)到開(kāi)關(guān)失電后，跳開(kāi)開(kāi)關(guān)。類似于電壓型故障檢測(cè)原理，不過(guò)實(shí)際只用 于線路拓?fù)渲泄收虾箝_(kāi)關(guān)隔離故障，在電壓型故障檢測(cè)中用于檢測(cè)故障的功能弱 化。 6 ) 檢測(cè)到瞬時(shí)電壓閉鎖合閘功能 發(fā)生在檢測(cè)到瞬間的電壓，( 額定電壓的3 0 ， 1 5 0 m s ， 5 s ) ，超過(guò)z 時(shí)限的失電時(shí)，f t u 進(jìn)入閉鎖狀態(tài)。這點(diǎn)主要用在故障隔離，同時(shí)防止在手拉 手線路中另一側(cè)恢復(fù)非故障區(qū)域供電時(shí)送電到故障區(qū)域去。 從以上智能型故障檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看，智能型故障檢測(cè)的原理就是實(shí)現(xiàn)了 主動(dòng)的檢測(cè)故障，主動(dòng)的動(dòng)作辨別故障并主動(dòng)的處理故障。這一點(diǎn)是綜合了電壓 型故障檢測(cè)原理和電流型故障檢測(cè)原理的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也避免了他們?cè)淼牟蛔恪?在配網(wǎng)故障檢測(cè)技術(shù)上具有了明顯的提高和進(jìn)步。 4 4 智能型故障檢測(cè)方式特點(diǎn) 從智能型故障檢測(cè)方式和智能型故障檢測(cè)的原理可以看出，智能型故障檢測(cè) 方式綜合了電壓型故障檢測(cè)方式和電流型故障檢測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)。 1 ) 變電站出口不需跳閘和重合閘。 這是智能型故障檢測(cè)方式最大的優(yōu)點(diǎn)。故障發(fā)生后，非故障區(qū)域停電無(wú) 論幾十秒還是1 秒左右，對(duì)于工業(yè)用戶來(lái)講都是一次停電。而智能型故障檢 測(cè)方式發(fā)生故障時(shí)，對(duì)于位于線路拓?fù)渲泄收锨暗阶冸娬境隹诘挠脩羰遣恍?要停電的。這完全符合了d a 的原則。 2 ) 瞬時(shí)性故障處理迅速。 瞬時(shí)性故障處理類似與電流型故障檢測(cè)方式，利用重合閘實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)性故 障的隔離，這點(diǎn)比電壓型故障檢測(cè)方式提高了很多 3 ) 隔離故障、恢復(fù)非故障區(qū)域不依賴通訊 隔離故障依靠故障前開(kāi)關(guān)的后加速保護(hù)動(dòng)作，故障后開(kāi)關(guān)的檢測(cè)瞬時(shí)性 電壓得失。同樣恢復(fù)非故障區(qū)域，類似于電壓型故障檢測(cè)方式。 4 ) 整個(gè)故障處理時(shí)間接近甚至短于電流型故障檢測(cè)方式 2 7 = ：= = ：些圣奎蘭望竺壘壘鱉一 用于采用主動(dòng)故障檢測(cè)和處理方式，在目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)配網(wǎng)線路中， 故障處理的時(shí)間一般在5 s 以內(nèi)，比起電流型故障檢測(cè)方式也有一定的優(yōu)勢(shì)。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第五章智能型故障檢測(cè)的系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì) 配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)要有配電自動(dòng)化終端( 即f t u ) 作支撐，f t u 與斷路器、 負(fù)荷開(kāi)關(guān)等柱上開(kāi)關(guān)設(shè)備及環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所等開(kāi)關(guān)設(shè)備配套使用，共同協(xié)同工作， 實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化。 所以，為實(shí)現(xiàn)智能型故障檢測(cè)的方式，需設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)f t u 。除具有智能型故障 檢測(cè)功能外，f t u 還需要具有數(shù)據(jù)測(cè)量、信號(hào)監(jiān)視、遠(yuǎn)方就地控制、遠(yuǎn)方通信 等基本功能。 5 1f t u 硬件設(shè)計(jì) f ，r u 的硬件設(shè)計(jì)采用模塊化的技術(shù)，按不同的功能劃分模塊，模塊之間用母 線相連，以減少配線，便于生產(chǎn)和調(diào)試，提高裝置可靠性。主要模塊有：電源模 塊、主控模塊、開(kāi)關(guān)接口模塊等模塊。由于設(shè)備是戶外使用，應(yīng)具有寬溫性能， 因此在硬件的設(shè)計(jì)中所有芯片的選擇全部要求工業(yè)級(jí)乃至軍品級(jí)芯片。 5