低压配电系统多层级选择性保护的短路电流预测方法研究

By breaking through the principle and its limitations of traditional selective protection, a new concept method is bought forward for a full range of multi-level selectivity coordination protection to low-voltage distribution system( LVDS). Following theoretical research and experimental verification work are carried out. The fault transient process of LVDS is analyzed, especially early fault characteristics of transient process. An effective filtering mathematical model is established. With early fault detection mathematical model, theoretical method of the early fault identification is researched for multi-level low-voltage distribution system (MLLVDS). Short-circuit current peak forecasting mathematical model is set up on the basis of limited early fault sampling data and its features. The digital signal processor(DSP) device is developed to bring about mathematical models above. The experiment for DSP device applied in short circuit on-line monitoring for LVDS, is carried out both to verify the validity of theory, models and analysis method, also to test the real-time quickness and accurate reliability for fault current forecast. Research work in this project lays theoretical foundation for MLLVDS and promotes the theory study to intelligent distribution network protection.

突破传统低压配电选择性保护原理及其局限性，提出低压配电系统多层级全范围选择性协调保护的新的系统概念方法。项目开展以下理论研究与实验验证工作：分析研究低压配电短路故障暂态过程，尤其是早期故障的暂态过程特性规律；根据低压配电系统存在的白噪声与随机脉冲噪声，建立有效的短路故障信号滤波数学模型；建立多层级低压配电系统各类短路早期故障检测的数学模型，研究低压配电系统早期故障辨识的理论方法；基于短路早期故障有限的采样数据及其故障特征，建立短路电流峰值预测数学模型；并研究上述数学模型的DSP实时实现及其在低压配电系统的在线监测短路故障实验的验证分析，以验证项目研究成果的理论、模型和分析的正确性以及故障电流预测的实时快速性与准确可靠性。项目研究为多层级低压配电系统全范围选择性保护奠定理论基础，将促进智能配电网保护的理论研究。

传统的低压配电系统采用按分段时间原则实现选择性的故障隔离，以牺牲保护快速性为代价来获取保护的选择性，易发生越级跳闸无法实现多层级协调保护。.本项目突破传统低压配电选择性保护原理及其局限性，提出低压配电系统多层级全范围选择性协调保护的新的系统概念方法，取得以下理论研究成果及实验结果：分析研究低压配电短路故障暂态过程，尤其是早期故障的暂态过程特性规律；根据低压配电系统存在的白噪声与随机脉冲噪声，建立有效的短路故障信号滤波数学模型；建立多层级低压配电系统各类短路早期故障检测的数学模型，研究低压配电系统早期故障辨识的理论方法；基于短路早期故障有限的采样数据及其故障特征，建立灰色方法的短路电流峰值预测数学模型；形成单相/双相/三相不同层级、不同类型负载的短路故障早期检测技术，在0.3ms 内实现全相角范围的短路故障早期实时检测辨识；形成基于灰色模型的预测技术，并实现全相角范围3ms内基于早期检测的实时在线峰值预测；开发了多层级低压交流配电系统的选择性保护机制及其技术实现；形成了交直流短路故障早期检测的快速分断抑制技术，实验验证5ms内可有效分断2000A以内的交直流短路电流，且不会产生过大的过电压。.本项目发表论文43篇，其中，在《中国电机工程学报》、《电工技术学报》、《电网技术》等EI期刊发表论文22篇；获得授权发明专利15项，其中1项德国专利。此外，培养了2名博士生与11名硕士研究生。.本项目研究为多层级低压配电系统全范围选择性保护奠定理论基础，提出的基于短路故障峰值预测的多层级选择性保护是智能低压配电网运行坚强性保证的关键技术。