基于拓扑划分的配电网短路故障隔离系统

摘要

随着国民经济的发展和人民物质生活水平的逐渐提高，电力需求越来越大，用户对供电质量的要求也越来越高。传统的技术和管理手段已经无法适应新的形势，配电自动化应运而生。配电网的故障定位和隔离是配电自动化的关键功能之一，也是目前国内外研究的热点。
　　 配电网的故障定位与配电网的拓扑模型密切相关。本文在充分挖掘配电网拓扑结构特点的基础上，提出一种配电网故障定位的新算法。将配电网根据电源的个数进行分区，基于图论快速识别电网拓扑，将同一电源供电区域内的节点以树的形式进行链接，先通过一次粗略定位找到存在故障的树，然后根据树中节点之间的链接关系，仅选择包含故障信息的支路，利用父子节点信息的不一致性完成二次定位，准确找到故障的发生区段。
　　 在该算法的基础上设计了故障隔离系统，包括控制中心服务器端的上位机软件(其上运行着故障定位算法)和嵌入式远程馈线终端(FTU)两部分组成。基于VC6.0开发的上位机软件具有人性化的用户图形操作界面，可以方便地实现电网布网和远程控制。FTU由控制单元、采样单元、存储模块、通讯模块及输入输出电路组成。控制单元根据采样单元得到的电流采样值计算有效值，并与设定的过流门限进行比较，当检测出相间短路大电流时，将故障信息通过通讯模块上传至上位机。FTU与上位机之间的通讯协议选择TCP/IP。服务器在综合了所有FTU的故障信息后，根据本文提出的算法准确定位短路故障，并控制故障区域两端的FTU将开关断开以实现故障隔离。
　　 通过算例模拟故障信息，从理论上验证所提算法的正确性和高效性，并在10kV配电网实验环境中，对系统的功能进行了验证。实验结果证明所设计的系统能在140ms内完成故障隔离。