基于Matlab/Simnulink的用戶分界開關仿真研究

梁英+劉建華+柳海濱

摘 要 基于Matlab/Simulink仿真平臺，搭建了用戶分界開關仿真系統(tǒng)，通過單相接地短路和兩相短路兩種仿真場景，驗證了用戶分界負荷開關隔離故障的實效性。

關鍵詞 配電網(wǎng)；用戶分界開關；Matlab/Simulink；仿真

中圖分類號 TM7

文獻標識碼 A

文章編號 1674-6708（2016） 154-0088-02

隨著智能電網(wǎng)發(fā)展進入快車道，城市配電網(wǎng)可靠性的要求也日益增高。當架空線路發(fā)生故障后，需要電力搶修人員迅速對故障點進行定位，同時趕到現(xiàn)場進行故障清除，以免擴大故障波及范圍。針對該問題，越來越多的供電企業(yè)通過在lOkV配電線路的產(chǎn)權責任分界點處安裝用戶分界開關來消除故障隱患。本文基于Matlab/Simulink對用戶分界開關進行了仿真分析研究。

1 用戶分界開關工作原理

當用戶區(qū)內的線路發(fā)生單相接地故障時，分界開關檢測到零序電流超過保護定值，控制器啟動延時計時信號，若整個延時計時持續(xù)時間段內檢測到的零序故障電流均大于定值，則判定線路發(fā)生單相接地故障，并發(fā)出分閘控制信號。如果故障發(fā)生在用戶區(qū)外時，分界開關檢測到的零序電流將遠遠小于設置的零序電流限值，開關不動作。

當用戶區(qū)內的線路發(fā)生相間短路故障時，分界開關檢測到相間短路電流超過定值，啟動控制器記錄該電流狀態(tài)，同時變電站出線斷路器跳閘。若分界開關檢測到的線路電壓、電流均小于預設閉鎖值則啟動分閘計時，當計時結束且檢測到線路無壓無流時，則控制器發(fā)出命令控制分界開關分閘，隔離故障。當變電站出線斷路器重合閘后，用戶分界開關已經(jīng)分閘，從而使相間短路故障得到有效隔離。

2 仿真分析

在Matlab/Simulink仿真平臺搭建含兩用戶的分界開關仿真模型。

單相接地短路。在用戶1的區(qū)內設置永久單相（C相）接地短路故障，分界開關零序保護電流定值設置為0. 6A，延時定值為2s，設定2s時故障發(fā)生，所得仿真結果如圖1和圖2所示。

由圖l（a）、圖2（a）可知，2s時用戶1區(qū)內C相永久接地短路，用戶1和用戶2的A相電壓升高√3倍。圖l（b）和圖2（b）分別為兩用戶的零序電流波形，用戶1零序電流大約為0.7A，超過了零序保護電流定值0.6A，而用戶2零序電流幾乎為O，可見，零序電流的大小可作為區(qū)內和區(qū)外故障的有效判別依據(jù)。圖1（c）和圖2（c）分別為兩用戶的分界開關動作信號波形，由于用戶1的分界開關檢測到零序電流超過定值，經(jīng)延時2s后發(fā)出跳閘信號，完成對用戶1區(qū)內故障的切斷隔離，用戶2的分界開關未動作，此時，由圖2（a）可以看到，用戶2的A相電壓恢復正常。

兩相短路故障。在用戶1的區(qū)內設置永久兩相（A、B相）短路故障，分界開關相間保護電流定值設置為120A，電源側斷路器速斷電流保護定值為1000A，延時定值為0.Is，重合閘時間為Is，仿真結果如圖3、圖4所示。

由圖3可知，故障時電源側斷路器檢測到A相電流幅值超過速斷電流保護定值1000A，延時0.Is后保護動作自動斷閘，由圖4可知，用戶1分界開關檢測到電流超過定值120A，并在檢測無壓、無流后負荷開關分閘，完成對用戶1區(qū)內相間故障的切斷隔離，再看圖3，電源側斷路器延時Is后進行重合閘操作，由于故障已經(jīng)切除，重合閘成功。

3 結論

在Matlab/Simulink平臺搭建用戶分界開關仿真模型，驗證了其準確、有效隔離故障的能力，為用戶分界開關的進一步研究提供了建模依據(jù)。