应用于低压配电自动化系统的用户端的故障管理系统.docx

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应用于低压配电自动化系统的用户端的故障管理系统

应用于低压配电自动化系统的用户端的故障管理系统

＊Ｍ．Ｍ．Ａｈｍｅｄ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ　ａｎｄ　＊＊Ｗ．Ｌ．Ｓｏｏ

电气工程及其自动化（４）班　沈宇强　０８０５０２０４２０

摘要：

描述了应用于运行和控制低压（LV）415/240V低压配电自动化系统（DAS）故障管理系统。

故障管理系统包括故障检测，故障定位，故障隔离，供电恢复和人工控制。

该系统装设自动装置来进行早期故障和过电流的检测。

一个嵌入式以太网控制器被作为人工和机器接口交换器的远方终端（RTU），作用于数字输入和输出模块。

数数据采集和监测系统（SCADA）是配电系统自动运行和控制的整合。

实验室结果与模拟仿真结果对比得出算法的最终合适的结果。

关键字：

开环配电，梯形逻辑，RTU，嵌入式以太网控制器，ELCB，操作时间，服务变电站，MCCB

1、引言

供电失败如过载会造成用户电力供应中断。

技术员已经在很长一段时间内进行人工定位故障点这种冗长乏味的工作。

在故障管理引进之后，故障通过如下方法来检测：

在配电线路上一个区域一个区域地通电直到故障区域的保护继电器的馈线电流断路器动作。

这种操作大多由人工操作或自动操作。

微处理器的出现和数字继电器的引入提高了故障管理系统的功能。

现今将故障电流记录在馈线配电站已成为可能，供电恢复过程也可自动启动并且发展迅猛。

在本文中，一个低压配电自动化系统的故障管理系统包括故障检测，故障定位，故障隔离，供电恢复。

算法基于梯形逻辑图。

实验室结果与模拟仿真结果相对比。

2、服务变电站

图1展示了一个被用作环网柜的小型变电站。

12KV，630A，20KVA的RMU输送电力到低压配电屏。

三相的1000KVA，11/0.433kＶ变压器在将电力输送到低压配电屏（ＬＶＦＰ）前将电压从１１ｋＶ逐步下降到４３３Ｖ。

输出的负载被保险丝保护，这种保险丝在故障发生后必须更换。

在这个研究中，保险丝被可以用人工或自动控制开关操作的电流断路器取代，且如图１所示不是频繁地替换。

图１中的仪表板采用功率因数计，电度表和三个安培表来提供功率因数，电度和三相电流值。

不同于采用不同类型的表来提供读数，这个研究采用一个单独的功率分析仪来提供相同的读书并运用通讯协议将数据传送到控制器。

在这次研究中，服务变电站的仪表板包括４个支线点，每条支线如图２方式连接到仪表板。

ＭＫ２２００由过电流继电器和接地故障继电器组成。

６３０Ａ，５０ｋＶＡ，４１５Ｖ　ＭＣＣＢ被用作是主ＭＣＣＢ。

ＭＣＣＢ由定制的螺线管开启或关闭。

３、ＭＩＫＲＯ２２００（ＭＫ２２００）－继电器

ＭＫ２２００是由过电流继电器和接地故障（ＥＦ）继电器组成的基于继电器的微型数字处理器。

ＭＫ２２００是专用的切断联系，不能被程序化控制。

及时接地故障或者过电流会刺激这种联系。

继电器保持在导通状态输出直到继电器被人为地或电力地重置。

通常说，继电器输出运用于保护装置的并联跳闸装置如可以隔离故障电流的ＣＢ。

ＭＫ２２００必须由断路器（CB）或熔断器辅助。

4、故障隔离方法

本研究基于开环配电系统上，即负荷连在两条馈线上并且馈线的任何部分都可以被隔离而不至于停电。

因此，平均停电时间变成了故障定位和必要的恢复供电的时间。

在本次研究中，这个转换可以由人工或自动完成。

逻辑程序如图3的流程图所示。

操作程序由流程图显示，有5个主要步骤，包括功率输入状态，模式状态，重置状态，执行逻辑加计数（ＯＬＵＣ）和执行逻辑减计数（ＯＬＤＣ）。

第一步检查电源输入看是开还是关。

这个电源输入相当于ＭＫ２２００的继电器输出。

如果ＭＫ２２００没有检测到故障情况，电源输入打开（常关（NC））。

当MK2200检测到故障情况，电源输入关闭（常开（NO））。

在此种情况下，MK2200由延时定时器重置并且电源输入自动打开。

有两种操做方式，人工模式和自动模式。

如果选择自动模式，当故障发生时，故障点被启动的“开始低压检查“和“开启高压检查”自动隔离。

“OLUC”和“OLDC”仅当故障被隔离并且未手感染点正常运行后生效。

一旦故障点正常运行，重置按钮被按下。

这个按钮将计数值恢复到初值并重行执行“开始低压检测”和“开始高压检测”

“OLUC”从左到右检测逻辑加计数器，“OLDC”从右到左检测逻辑减计数器。

如图4所示。

如果开启人工模式，当故障发生时，由操作员人工检测。

图形用户界面（GUI）的发展提供了转换负载的按钮。

图5阐明了这种方法在这个程序中的运用。

在正常状况下时，所有MCCBs被打开。

在OLUC中，低切断计数（CLT）和低电流计数（ＣＬＣ）两种计数器被使用。

ＣＬＴ是在故障时计数。

ＣＬＣ在每个时间点计数都提高。

ＯＬＤＣ中另两种计数器是高计数切断（CＨT）和高电流计数（ＣＨＣ）。

当故障发生时，所有的MCCBs被关闭。

ＯＬＵＣ将逐次打开每一区域直到到达故障区域。

一旦到达故障区域，切断发生并且所有的MCCBs被再次立刻关闭。

这时，ＣＬＣ被分配给ＣＬＴ来指示故障区域。

ＣＨＴ计算来自ＣＬＴ的值。

ＯＬＵＣ开始打开主ＭＣＣＢ和ＭＣＣＢ１，但是这时ＭＣＣＢ２仍关闭。

ＯＬＤＣ将打开ＭＣＣＢ３和ＭＣＣＢ４．图６和图７研究中计数法的流程。

５、结果

实验结果如表１所示。

通过实际实验获得控制螺线管操作的延时定时器。

通过做实验，获得了相电流波形，如图８图９所示。

Ａ、实验室结果

ＭＫ２２００继电器适应测验和重置按钮来执行继电器的测试和试运转。

使用测试按钮可以人工切断。

重置系统为所有ＭＣＣＢ恢复供电。

当主MCCB宰故障中时，实验表明所有的MCCB将不会被开启。

系统恢复到正常运行。

MCCB1被强迫跳断。

系统将打开主MCCB，MCCB2，MCCB3和MCCB4，但是MCCB1保持关闭。

实验如表1所示重复。

B、相电流波形

执行真实实验获得服务变电站中螺线管操作的合适的延时定时器。

表2表示了服务变电站仪表恢复供电的总时间。

在服务变电站仪表中，如果延时定时器速度太快，螺线管将不能开启和关闭MCCB。

最小延时时间为螺线管能够开启ＭＣＣＢ设为5秒。

这个延时定时器仅在该研究中用到的ＭＣＣＢ上测试过。

不同的ＭＣＣＢ类型将给出不同结果。

图８根据实验所得数据建立图８来表示服务变电站仪表上未连接到用户服务变电站的相电流的变化。

第一相电流波打开主ＭＣＣＢ。

接下来的相电流波打开ＭＣＣＢ１，ＭＣＣＢ２，ＭＣＣＢ３和ＭＣＣＢ４．在图８中，功率分析仪的读数和数字万用表的读数相比较。

在实验中，服务变电站的延时定时器设定为５秒。

在表３中，功率分析仪的读数低于数字万用表的读数。

图９显示了服务变电站仪表和一个用户服务变电站仪表相连的相电流。

在用户端用４０瓦特灯泡作为负载。

在图９中，服务变电站仪表的相电流和图８的相比有所改变。

持续时间１是系统识别负载是否是故障的所用时间。

持续时间２是系统隔离故障负载和为其他正常负载恢复供电的所用时间。

断电时间是用户检测中断供电时间。

重置时间是对所有负载（包括已修复的故障负载）恢复供电的总时间。

６、结论

该研究的贡献是提高了一个基于开环配电系统的完整故障隔离算法。

在开环配电系统中，两条馈线被用于向负载供电。

在故障情况下，可以在任意部分不被断电的情况下隔离馈线。

这种算法用于从馈线一部分起或ＯＬＵＣ法和重复另一个馈线部分或ＯＬＤＣ法检测故障点。

首先，算法必须通过在ＭＫ２２００检测出故障点后向个负载供电来阐明故障点。

当故障点被激活后，ＭＫ２２００检测故障并跳开设备。

这种算法将找到故障点并重置ＭＫ２２００来向负载恢复供电。

这时，只有未故障点被恢复。