基于嵌入式系统的配电线路单相故障定位装置的研制

摘要

配电网线路故障快速检测与定位,可以有效缩短用户停电时间,提高供电可靠性,具有非常重要的意义。配电网中单相接地的故障出现的最多,由于我国中压配电网大多采用中性点不接地或经消弧线圈接地运行方式,在出现单相接地(小电流接地)故障时,一般很难自动检测故障点。经过多年的研究和实践,目前选线装置已经在现场大量的安装,并取得了较好的效果。故障定位是在选线基础上提出的,其中,离线定位方法已取得实质性进展并已应用,但由于该方法需要进行拉闸断电才能进行操作,因此降低了用户供电可靠性。随着智能电网的提出与推进,小电流故障的在线定位已经提到日程上来。
　　 本文将配电网中性点不接地系统作为研究对象,首先对单相接地故障产生的零序电流特征进行了分析总结,并研究了以零序功率方向法作为单相接地故障定位理论依据的有效性和可行性。随后,对小电流故障定位所涉及的相关关键技术和算法进行了探讨。在此基础上设计开发了一种基于嵌入式的小电流故障在线定位新型装置。该装置基于ARM Cortex-M3嵌入式处理器,利用GPS技术和软件跟频技术实现了配电网广域零序相量的获取,并通过CSD无线通信技术实现了远程数据传输。论文重点对小电流定位装置的软硬件设计进行了详细阐述。
　　 本文利用开发的两台小电流定位装置,在实验室10Kv物理模型上进行了仿真实验。在线路的零序电流测量节点处,将变压器母线测量的零序电压与本地的零序电流相位进行比较。通过基于零序功率的判据算法以及先进的嵌入式技术,定位装置较好的完成了故障点的定位。
　　 通过对实验结果分析得出,该定位装置可以较好完成信号同步测量与传输功能,能有效检测和定位中性点不接地系统单相接地故障,并在实验平台上验证了所研制的故障定位装置的有效性。文章的最后,提出了下一步继续要研究以及改进的地方。