配電網(wǎng)饋線終端保護的研制課件

1、配電網(wǎng)饋線終端保護的研制 答辯人：徐 峰 導(dǎo) 師 ： 秦立軍 教授一、饋線終端保護的意義1.1 饋線終端保護實施的必要性電力用戶對電能依賴程度和質(zhì)量要求越來越高。 配電網(wǎng)供電故障事故中約10%是由用戶端的用電設(shè)備故障引起的波及事故，用戶事故中主開關(guān)電源側(cè)的事故約占70%，而且，電源側(cè)事故的70%是接地事故。為了防止這種波及事故，一般架空引入線的用戶，需要在第1根電線桿的責(zé)任分界點處，或者在靠近責(zé)任分界點不怕事故波及的地方，設(shè)置開關(guān)設(shè)備，防止事故波及到電力公司的配電線路。 饋線終端保護裝置的結(jié)構(gòu)圖 1.2 國內(nèi)外類似產(chǎn)品的比較傳統(tǒng)的電磁式過流繼電器無需外接電源，但可靠性低，過流保護選擇性差，已逐

2、漸被淘汰，需要高性能的微機繼電保護來取代。 我國配電網(wǎng)中性點過去為不接地系統(tǒng)，而近來大城市開始采用經(jīng)小電阻（如10）接地系統(tǒng)，國外產(chǎn)品直接用于我國接地保護不匹配。 當(dāng)用戶側(cè)發(fā)生單相接地故障時，使用饋線終端保護進行處理，與微機選線裝置相比有以下幾個顯著的優(yōu)點：電氣特征量的選取上實現(xiàn)了多樣化。在中性點不接地系統(tǒng)中 ，可以采用零序電流作為單相接地保護的判據(jù)。 僅僅使本支路停電，而對干線及干線上的其他分支線路的供電沒有任何影響，從而大大縮小了停電范圍。 二、饋線終端保護功能的配置2.1 終端保護的功能配置過電流保護 由于發(fā)生過負荷或短路故障，在負荷開關(guān)上流過超過閉鎖電流值的電流時,閉鎖開關(guān)，同時記憶下

3、過電流事故。當(dāng)變電所的開關(guān)跳閘線路無電后，負荷開關(guān)跳閘打開把事故點切除。接著電力公司再送電的時候，線路健全區(qū)段正常供電，非故障用戶恢復(fù)正常。單相接地保護 負荷開關(guān)的負荷側(cè)發(fā)生接地故障時，接地繼電器動作，開關(guān)跳閘打開。由于在電力局的開關(guān)跳閘以前可靠的切除故障點，可不構(gòu)成波及事故 。 使用無方向性開關(guān)時電纜的最大使用長度如下表所示 ： 為避免上述情況，有必要引入保護安裝處的零序電壓與零序電流共同組成方向性零序電流保護，來檢出事故線路 。標(biāo)稱截面積（mm2）設(shè)定為0.2A時電纜最大可能長度（m）CV及CVT電纜50Hz226038516043100352.3 仿真分析 下圖為一典型的10KV配電網(wǎng)系

4、統(tǒng)。 假設(shè)S5所在的支路上發(fā)生單相接地故障，過渡電阻為100歐，用EMTP進行仿真，結(jié)果如下表所示 ：2.4 結(jié)論 綜合上面的分析比較，我們可以采取如下的單相接地故障處理方案：中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)：實質(zhì)上仍是大電流接地系統(tǒng)，因此仍然可采用零序過流原理構(gòu)成保護判據(jù)。中性點不接地系統(tǒng)及經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：為消除三相負荷、三相CT不平衡及噪聲干擾的影響，可采用零序電流突變量作為保護判據(jù)。三、一次側(cè)的分界負荷開關(guān) 斷路器參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造均按條件最苛刻但卻又極少發(fā)生的短路保護的要求進行，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜、選材嚴格、造價昂貴。而采用SF6負荷開關(guān)很好的避免了這種情況。分界負荷開關(guān)采用SF6絕緣的結(jié)

5、構(gòu)，同時內(nèi)置CT（包括零序CT）和PT。四、裝置控制器的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 控制器硬件的整體設(shè)計4 20 mA電流輸出回路 由于壓力傳感器安裝在負荷開關(guān)處，而終端保護裝置距離負荷開關(guān)比較遠。又壓力傳感器是以電壓的形式輸出的，而電壓信號經(jīng)過長距離的傳輸衰減比較大。因而要將壓力傳感器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號才能進行傳送。利用一個抽真空的裝置測試了傳感器的壓力電流曲線（如下圖所示）。 超級電容的儲能原理 采用比表面積很大的多孔性碳和具有準(zhǔn)電容特性的RuO2xH2O按一定的比例做成電極材料，使用38%硫酸或膠體高分子聚合物作為電解質(zhì)，將玻璃聚丙烯隔膜夾在陽極和每片陰極箔之間，組成電極基片，再由此

6、基片組裝成超級電容器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 超級電容器特點極長的充放電循環(huán)壽命 很高的功率密度 非常短的充電時間 貯存壽命極長 可靠性高 超級電容在終端保護中的應(yīng)用 根據(jù)饋線終端保護所需備用電源的特點：裝置要在檢出停電狀態(tài)0.5秒后，把開關(guān)打開。超級電容器組的充、放電曲線五、 保護裝置的軟件系統(tǒng)設(shè)計 5.1 系統(tǒng)軟件的整體結(jié)構(gòu) 在程序結(jié)構(gòu)安排上，我們把諸如報文處理、自檢等對實時性要求不高的部分放在主程序中來處理。 而采樣計算、軟時鐘計數(shù)、故障處理等對實時性要求較高的部分放在定時中斷服務(wù)程序中來處理。主程序流程圖：定時器定時采樣中斷模塊 定時器采樣中斷是通過定時器設(shè)置的每隔5/6ms的采樣間隔中斷

7、一次，每周采樣24點。定時器采樣中斷是最高級別的中斷。 采樣中斷處理程序框圖 5.2 系統(tǒng)軟件的優(yōu)化 在嵌入式系統(tǒng)中，實時性是一個核心問題，所以程序的執(zhí)行速度是衡量一個嵌入式實時系統(tǒng)優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)。具體優(yōu)化方法如下：利用查表、排序等方法提高程序中分支跳轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的效率；函數(shù)和函數(shù)調(diào)用的優(yōu)化 ；把較小的for循環(huán)展開，利用順序執(zhí)行的語句代替循環(huán)語句 ；利用移位代替乘除操作。六、結(jié)論通過對配電網(wǎng)用戶側(cè)故障的統(tǒng)計分析，得出需要在供電公司與用戶之間安裝故障隔離裝置來防止波及事故的影響。通過對配電網(wǎng)故障的仿真分析，得出饋線終端保護應(yīng)具備的保護功能和具體的實現(xiàn)方式。通過對配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的比較，選擇了合適的負荷開關(guān)作為故障隔離的開關(guān)設(shè)備。針對配網(wǎng)自