課程設計--配電網(wǎng)網(wǎng)絡重構及分段器時限整定設計

1、<p>　　課程設計（實訓）報告</p><p><b>　　電氣工程學院</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　注：1、發(fā)題日期為每學期第1周周一，完成日期根據(jù)實際情況填寫（一般不超過進度安排）。</p><p>　　2、頁面不夠可附加頁<

2、/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章引言1</b></p><p>　　1.1重合器的分類和功能1</p><p>　　1.2分段器的分類和功能2</p>

3、<p>　　1.3重合器與電壓-時間型分段器配合實現(xiàn)故障隔離3</p><p>　　第二章配電網(wǎng)自動化開關整定的配電網(wǎng)模型3</p><p>　　2.1 配電網(wǎng)簡化建模3</p><p>　　2.2面向配電自動化開關整定的配電網(wǎng)分層模型4</p><p>　　第三章 分段開關整定方法6</p><

4、p>　　第四章 聯(lián)絡開關整定方法7</p><p>　　4.1手拉手聯(lián)絡開關整定7</p><p>　　4.2 多臺聯(lián)絡開關整定9</p><p>　　第五章 整定模型及任務設計書的求解10</p><p>　　5.1任務書任務一10</p><p>　　5.2劃分子網(wǎng)10</p>&l

5、t;p>　　5.3分段器的X時限整定11</p><p>　　5.4聯(lián)絡開關的XL時限整定12</p><p>　　5.5采用計算機算法對聯(lián)絡開關進行整定13</p><p>　　5.6對任意配電網(wǎng)聯(lián)絡開關整定15</p><p><b>　　參考文獻資料15</b></p><p&g

6、t;<b>　　摘要</b></p><p>　　當前重合器和電壓－時間型分段器配合饋線自動化系統(tǒng)的應用越來越廣泛，本文研究其參數(shù)整定問題，提出了配電網(wǎng)的分層模型，以故障判定過程中任何時刻只能有1臺分段開關合閘為原則，論述了分段開關的 X–時限的整定方法，通過設置第一第二營救策略，提出了配電網(wǎng)的聯(lián)絡開關XL–時限的整定方法。然后對這種整定方法的優(yōu)缺點進行了討論，給出優(yōu)化方案。最后用Matla

7、b編寫程序?qū)崿F(xiàn)了本課程設計的拓撲圖的分層、劃分子網(wǎng)以及分段開關、聯(lián)絡開關時限的整定，在這一步的基礎上實現(xiàn)對任意電網(wǎng)的時限整定。程序結果表明了該方法的可行性。</p><p>　　關鍵詞 整定 分段開關 聯(lián)絡開關 Matlab</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　饋線自動化(feeder automation，F(xiàn)A)系統(tǒng)

8、能夠隔離故障區(qū)域和恢復受故障影響的健全區(qū)域供電，對于提高供電可靠性，減小停電面積、縮短停電時間具有重要意義。重合器與電壓–時間型分段器配合的饋線自動化系統(tǒng)是無主站饋線自動化系統(tǒng)的典型代表，具有造價較低、動作可靠等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到較好地推廣應用[1]。該系統(tǒng)適合于輻射狀、“手拉手”環(huán)狀和多分段多連接的簡單網(wǎng)格狀配電網(wǎng)，一般不宜用于更復雜的網(wǎng)架結構。應用該系統(tǒng)的關鍵在于重合器和電壓–時間型分段器參數(shù)的恰當整定，若整定不當，不僅會擴大故障隔

9、離范圍，也會延長健全區(qū)域恢復供電的時間。因此本文分別論述了分段器以及聯(lián)絡開關的整定方法，針對本課程設計給出的拓撲圖，進行了實際計算，結果具有一定的參考價值。</p><p>　　下面介紹分段開關、聯(lián)絡開關以及重合器，分別對應拓撲圖中的三個符號。有三種典型的配電自動化開關設備的相互配合實現(xiàn)饋線自動化的模式：即重合器和重合器配合模式、重合器和電壓-時間型分段器配合模式以及重合器和過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。本文研究

10、的是第二種方法。</p><p>　　1.1重合器的分類和功能</p><p>　　重合器（Reclose）是一種自具控制及保護功能的開關設備，它能按預定的開端和重合順序自動進行開斷和重合操作，并在其后自動復位或閉鎖。重合器的分類如下圖所示</p><p><b>　　油</b></p><p>　　按絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)

11、分類 真空</p><p><b>　　SF6</b></p><p><b>　　液壓控制</b></p><p>　　分離元件控制電路 </p><p>　　按控制裝置分類 電子控制 集成電路控制電路</p><p><b>　　微處理機控制電路&l

12、t;/b></p><p>　　重合器 電子液壓混合控制</p><p><b>　　單相</b></p><p><b>　　按相數(shù)分類</b></p><p><b>　　三相</b></p><p>&l

13、t;b>　　柱上</b></p><p>　　按安裝方式分類 地面</p><p><b>　　地下</b></p><p>　　重合器的功能是當事故發(fā)生后，如果重合器經(jīng)歷了超過設定值得故障電流，則重合器跳閘，并按預定整定的動作順序做若干次合、分的循環(huán)操作，如重合成功則自動終止后續(xù)動作，并經(jīng)一段延時后恢復到預先的整定狀態(tài)，

14、為下一次故障做好準備，若重合失敗則閉鎖在分閘狀態(tài)，只有通過手動復位才能解除閉鎖。</p><p>　　一般重合器的動做特性可以分為瞬動特性和延時動作特性兩種。瞬動特性是指重合器按照快速動作時間-電流特性跳閘；延時動作特性則是指重合器按照某條慢速動作時間-電流特性跳閘。通常重合器的動作特性課整定為“一快二慢”、“二快二慢”、“一快三慢”等。</p><p>　　1.2分段器的分類和功能<

15、;/p><p>　　分段器是一種與電源側(cè)前級開關配合，在失壓或無電流的情況下自動分閘的開關設備。當發(fā)生永久故障時，分段器在預定次數(shù)的汾河操作后閉鎖于分閘狀態(tài)，從而達到分離故障狀態(tài)的目的。若分段器未完成預定次數(shù)的分和操作，故障就將被其他設備切除了，則其將保持在合閘狀態(tài)，并經(jīng)一段延時后恢復到預先的整定狀態(tài)，為下一次故障做準備。分段器一般不能斷開短路故障電流。</p><p>　　分段器的關鍵部件是

16、故障檢測繼電器。根據(jù)判斷故障方式的不同，憤怒短期可分為電壓-時間型分段器和過流脈沖計數(shù)型分段器兩類。</p><p><b>　　電壓-時間型分段器</b></p><p>　　電壓-時間型分段器是憑借加壓、失壓的時間長短來控制其動作的，失壓后分閘，加壓后合閘或閉鎖。電壓-時間型分段器即可用于輻射狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)，又可用于環(huán)狀網(wǎng)。</p><p>

17、　　電壓-時間型分段器有兩個重要參數(shù)需要整定。其一為X時限，它是指從分段器電源側(cè)加壓至該分段合閘的時延；另一個參數(shù)為Y時限，又稱為故障檢測時間，它的含義是：若分段器合閘后再未超過Y時限的時間內(nèi)又失壓，則該分段器分閘并被閉鎖在分閘狀態(tài)，待下一次再得電時也不再自動重合。其有兩套功能，一套是面向處于常閉狀態(tài)的分段開關；另一套是應用于常開狀態(tài)的聯(lián)絡開關，這兩套功能可以通過一個操作手柄相互切換。</p><p>　　電壓-

18、時間型分段器又稱為重合分段器，由開關本體(SW)、兩個單相電源變壓器(SPS)和故障檢測繼電器(FDR)三部分組成，原理圖如下圖所示：</p><p>　　故障發(fā)生時，做為電源開關的重合器跳閘，隨后沿線分段器因失壓而分閘，經(jīng)延時后重合器第一次重合，作為分段開關的電壓–時間型分段器設置在第一套功能，在一側(cè)帶電后延時 X–時限自動合閘，當合到故障點時，引起重合器和分段器第二輪跳閘。并由于與故障區(qū)段相連的分段器維持合閘

19、時間未超過 Y–時限，而將其閉鎖在分閘狀態(tài)。與此同時，與故障區(qū)段相連的下游分段器依靠殘壓閉鎖機理也閉鎖在分閘狀態(tài)。經(jīng)一段延時后，重合器第二次重合即可恢復故障線路電源側(cè)的健全區(qū)段供電。做為聯(lián)絡開關的電壓－時間型分段器設置在第二套功能，發(fā)生故障時，其故障側(cè)失壓，經(jīng)過 XL–時限后自動合閘，恢復故障線路非電源側(cè)的健全區(qū)段供電。若聯(lián)絡開關兩側(cè)帶電時間未超過YL–時限，則該聯(lián)絡開關不重合。</p><p>　　殘壓閉鎖機理

20、是為避免隔離環(huán)網(wǎng)故障區(qū)段時，聯(lián)絡開關合閘后，導致對側(cè)電源開關分閘，致使全線健全區(qū)域停電，擴大故障范圍而研發(fā)的。其具體做法為：當分段器一側(cè)加壓后，若立即檢測到其任何一側(cè)出現(xiàn)高于額定電壓 30%的異常低電壓的時間超過150ms 時, 該分段器將被閉鎖在分閘狀態(tài)。</p><p>　　過流脈沖計數(shù)型分段器</p><p>　　過流脈沖計數(shù)型分段器通常與前級的重合器或斷路器配合使用，它不能開斷短路

21、故障電流，但有一段時間內(nèi)，記憶前級開關設備開斷故障電流動作次數(shù)的能力，在預定的記錄次數(shù)后，在前級的重合器或斷路器，將線路從電網(wǎng)中短時切除的無電流間隙內(nèi)，過流脈沖計數(shù)型分段器分閘達到隔離故障區(qū)段的目的。若前級開關設備未達到預定動作次數(shù)，則過流脈沖計數(shù)型分段器在一定的復位時間后會清零并恢復到預先整定的初始狀態(tài)，為下一次故障做準備。</p><p>　　1.3重合器與電壓-時間型分段器配合實現(xiàn)故障隔離</p>

22、;<p>　　如下圖所示的情況，若分段器2下線發(fā)生永久性故障，則： 重合器分閘；分段器1、2、3、4感應到失壓后，分閘，重合器第一次重合閘 ，分段器1感應到電壓后，按預先設定的合閘順延合閘。分段器2感應到電壓后，延時7S后合閘，關合到故障線路上。重合器感應到故障電流，再次分閘；分段器1、2感應到失壓后也再次分閘，其中分段器2在檢測時限內(nèi)檢測到電壓又失去電壓，因此分閘后閉鎖；分段器3、4仍保持在分閘狀態(tài)。</

23、p><p>　　配電網(wǎng)自動化開關整定的配電網(wǎng)模型</p><p>　　2.1 配電網(wǎng)簡化建模</p><p>　　配電網(wǎng)的簡化模型將配電網(wǎng)看作是一種賦權圖，將母線、開關節(jié)點、電源點和T接點（不包括各種負荷）當作節(jié)點，節(jié)點的權為流過該節(jié)點的負荷。將相鄰節(jié)點間的配電饋線和負荷綜合當作邊。本課程設計采用等長鄰接表來描述配電網(wǎng)的簡化模型，以達到減小占用空間和縮短處理時間的目的。

24、將配電網(wǎng)的饋線當作無向圖，對于N 節(jié)點的配電網(wǎng)，可以定義 N 行 5 列的網(wǎng)基結構DT為</p><p>　　DT 中的第一列元素 di,1描述各節(jié)點的類型，其取值可以為0，1，2 或3，分別表示該節(jié)點是普通節(jié)點、T節(jié)點、電源點或末梢節(jié)點。 DT 中的第二列元素 di,2描述各節(jié)點是否過負荷，如果頂點vi過負荷，則di,2=1，如果頂點vi不過負荷，則di,2=0。DT 中的第三列元素至第五列元素描述和各頂點鄰接

25、的頂點的序號，如果頂點 vi和頂點vk、vm和vn相鄰接，則di,3=k，di,4=m，di,5=n；在鄰接表 DT 中的空閑位置的元素填-1，在填寫過程中，若節(jié)點 vi有一個相鄰節(jié)點，則填入 di,3；若有兩個相鄰節(jié)點，則分別填入 di,3和di,4；若有三個相鄰節(jié)點，則分別填入 di,3、di,4和di,5。因此非T接點的第5 列元素均為-1。</p><p><b>　　如下圖所示</b&g

26、t;</p><p><b>　　建立DT表為</b></p><p>　　2.2面向配電自動化開關整定的配電網(wǎng)分層模型</p><p>　　絕大多數(shù)配電網(wǎng)都是開環(huán)運行的，其運行方式都可以看作是由許多以電源點為根、以末梢點和聯(lián)絡開關為終點的數(shù)組成的森林，對于這種輻射狀的配電子網(wǎng)可以建立分層模型，即分層模型的最里層是電源點，最外層為末梢點和聯(lián)絡開

27、關。</p><p>　　在分層模型中，定義沿著潮流的方向，從一個開關節(jié)點i到另一個開關節(jié)點j 所途徑</p><p>　　的開關節(jié)點數(shù)目num再加上 1 為從開關節(jié)點 i 到開關節(jié)點 j 的間距（distance）, 記作：</p><p>　　Dis(i,j)=num+1(2.1)</p><p>　　定義與節(jié)點k 的間距為 m 的所有

28、開關節(jié)點(如節(jié)點 a,b,…,f )處于以 k 為根的第 m 層</p><p><b>　　記作：</b></p><p>　　Hie(a,b,…,f||k)=m(2.2)</p><p>　　定義第 m-n 層中與第 m 層節(jié)點相連的節(jié)點為第 m 層節(jié)點的上 n 層父節(jié)點，相應的第 m</p><p>　　層節(jié)點為

29、第m-n 層相應節(jié)點的下n層子節(jié)點。</p><p><b>　　如下圖所示</b></p><p>　　該配電網(wǎng)共分為5層，6為第一層，13 為第二層，10、1、15、14為第三層，以此類推。節(jié)點10是節(jié)點2的父節(jié)點，節(jié)點14是節(jié)點16和節(jié)點9的父節(jié)點。</p><p>　　圖2.1 配電網(wǎng)分層模型流程圖</p><p&g

30、t;　　第三章 分段開關整定方法</p><p>　　從重合器與分段器配合實現(xiàn)故障區(qū)段的隔離中可以看出，重合器與電壓-時間型分段器配合方式的整定的關鍵條件是不能在同一個時刻有兩臺及兩臺以上的分段開關同時合閘，只有這樣才能避免對故障的誤判。因此，在對線路分叉處以及其后面的分段開關進行整定時，必須特別注意。分段開關整定方法如下：</p><p>　　確定分段器合閘時間間隔，并從聯(lián)絡開關處將配電

31、網(wǎng)分割成若干以電源開關為根的樹狀）配電子網(wǎng)絡。</p><p>　　定義沿著潮流的方向，從某個開關節(jié)點到電源節(jié)點所途經(jīng)的開關數(shù)目加1為該開關節(jié)點的層數(shù)，依此原則對各個配電子網(wǎng)分層。</p><p>　　對各個配電子網(wǎng)從第一層依次向外將各臺開關排好順序。</p><p>　　確定每臺分段開關的絕對合閘延時時間，計算方法是：各臺開關按照所排的順序，以確定的分段開關合閘時

32、間間隔依次遞增。</p><p>　　某臺分段器的X-時限等于該開關的絕對合閘延時時間減去其同一條饋線上的上一層分段開關的絕對合閘延時時間（電源點的絕對合閘延時時間認為是0）。 </p><p>　　舉個簡單的例子如下:</p><p>　　圖3.1 示例配電網(wǎng)圖</p><p>　　在上圖所示的配電線路圖中，電源點 S 為重合器，分段開關

33、A、B、C、D 為電壓–</p><p>　　時間型分段器。A 處于第一層，B、C 處于第二層，D 處于第三層，設重合器的兩次重</p><p>　　合閘延時時間分別為15 s 和 5 s。電壓–時間型分段器均采用短時間間隔，即ΔT=7 s，Y–時限為5 s，按該法整定，結果如下表</p><p>　　開關B下游區(qū)域發(fā)生永久性故障，則故障發(fā)生時，重合器S速斷保護動作

34、跳閘，沿線分段開關 A、B、C、D 因失壓而分閘，如圖 3.2(a)所示。故障后 15s 重合器S 第 1 次重合閘啟動，將電送到分段開關 A，如圖 3.2(b)所示。再過 7s 即故障后 22s 分段開關A因一側(cè)帶電而合閘，將電送到分段開關B、C，如圖3.2(c)所示。再過7s 即故障后 29s 分段開關 B 合閘，因合到故障線路，致使重合器 S 再次跳閘，分段開關 A、B因失壓而再次分閘，因分段開關B維持合閘時間未能超過 Y–時限，

35、而閉鎖在分閘狀態(tài)，至此實現(xiàn)故障隔離，如圖 3.2(d)所示。故障后55s 重合器第2次重合，將電送到A、C段實現(xiàn)健全區(qū)域供電，如圖3.2(e)所示。</p><p>　　圖3.2 輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過程</p><p>　　第四章 聯(lián)絡開關整定方法</p><p>　　4.1手拉手聯(lián)絡開關整定</p><p>　　對聯(lián)絡開關的整定要遵從四個

36、原則：</p><p>　　原則一：重合器第一次重合引起的故障判定過程中任何時刻只能有 1臺分段開關合閘。 </p><p>　　原則二：聯(lián)絡開關 XL–時限大于其兩側(cè)配電線路發(fā)生永久故障后，經(jīng)重合器與分段開關的第一次重合將電送到故障區(qū)段導致重合器再次跳閘的最長持續(xù)時間 。 </p><p>　　原則三：由故障所在線路的電源恢復盡可能多的區(qū)段供電，與之相聯(lián)絡的線路每

37、條最多為故障線路的某個區(qū)段提供電源。 </p><p>　　原則四：多分段多聯(lián)絡方式的饋線上的各個聯(lián)絡開關應具有相同的 XL–時限。</p><p>　　做為聯(lián)絡開關的電壓–時間型分段器設置在第二套功能，其YL–時限由電壓–時間型。</p><p>　　分段器內(nèi)部設置，僅需整定XL–時限。當 XL–時限采用短間隔(ΔTL=15 s)時，YL–時限自動設為5 s，當

38、XL–時限采用長間隔(ΔTL=20 s)時，YL–時限自動設為 10 s。XL－時限共有6 檔：在采用短間隔時分別為 45、60、75、90、105、120 s；在采用長間隔時分別為 80、100、120、140、160、180 s。</p><p>　　對于“手拉手”的環(huán)狀配電網(wǎng)，即只有一臺聯(lián)絡開關參與故障處理的情形，計算方法如下：</p><p>　　分別計算出假設該聯(lián)絡開關兩側(cè)與該聯(lián)

39、絡開關相連的區(qū)域故障時，從故障發(fā)生到與故障相連的分段開關比所在分裝狀態(tài)所需的延時時間和，取其中較大的一個記作，則時限的設置應該大于。下面具體闡述這種方法：</p><p>　　對于聯(lián)絡開關一側(cè)的配電線路，其絕對合閘延時最長的分段開關下游區(qū)域發(fā)生永久故障后，重合器第一次重合到再次跳閘的持續(xù)時間最長，即</p><p><b>　　（4.1）</b></p>

40、<p>　　式中為重合器的第一次重合閘延時時間，絕對合閘延時最長的分段開關合閘延時時間。類似地，可以計算出該聯(lián)絡開關另一側(cè)的配電線路發(fā)生永久故障后，重合器第一次重合到重合器再次跳閘的持續(xù)時間，由此得出：</p><p><b>　　（4.2）</b></p><p><b>　?。?.3）</b></p><p&g

41、t;　　式中，為重合器保護繼電器的動作時間（含過流情況）最大值；為為重合器和各分段器整定時間的誤差，一般可取；為各聯(lián)絡開關的-時限。</p><p>　　聯(lián)絡開關合閘的目的是故障隔離后實現(xiàn)故障側(cè)健全區(qū)域的供電，但又必須確保配電網(wǎng)開環(huán)運行，即不形成環(huán)網(wǎng)，所以聯(lián)絡開關可以在故障側(cè)饋線完全實現(xiàn)隔離，且電源側(cè)健全區(qū)域已恢復供電后合閘。該方法雖能滿足要求，但聯(lián)絡開關的合閘時限必須大于重合器兩次啟動后實現(xiàn)健全區(qū)域供電的時間，

42、整定時限較長。</p><p>　　由于重合器一次重合到再次跳閘即可判斷出故障區(qū)段并對其進行隔離，所以聯(lián)絡開關可以在故障區(qū)段隔離后合閘，即原則二，聯(lián)絡開關的XL–時限要大于兩側(cè)絕對合閘延時最長的分段開關下游區(qū)域發(fā)生永久性故障后，重合器第一次重合到再次跳閘的最長持續(xù)時間。</p><p>　　對于暫時性故障，重合器第一次重合后，聯(lián)絡開關在XL–時限內(nèi)檢測到其兩端帶電，</p>

43、<p>　　時間計數(shù)器歸零，不合閘。設重合器的兩次重合閘延時時間分別為15 s 和 5 s。電壓–時間型分段器均采用短時間間隔。</p><p>　　圖4.1 典型手拉手環(huán)狀配電網(wǎng)</p><p>　　對于圖4.1所示的配電網(wǎng)，假設BC處發(fā)生暫時性故障，則電源開關S1處斷路器跳閘，沿線分段開關A、B、C、M、N、L、P 因失壓而分閘，聯(lián)絡開關 D 因一側(cè)失壓而啟動合閘計數(shù)器，故障

44、后 29s 分段開關B合閘，由于暫時性故障已排除，故電源開關不跳閘。故障后43s 分段開關C合閘，將電送到聯(lián)絡開關D，聯(lián)絡開關檢測到兩端帶電后，合閘計數(shù)器歸零，不合閘。故障后64s 分段開關N合閘，至此完全實現(xiàn)了健全區(qū)域恢復供電。</p><p>　　對于永久性故障，若發(fā)生在主干線路上，XL時間內(nèi)已實現(xiàn)故障隔離，且聯(lián)絡開關一側(cè)始終失壓，XL–時限后聯(lián)絡開關即可合閘，實現(xiàn)健全區(qū)域供電，而不致造成閉環(huán)。對于圖4.1所

45、示配電網(wǎng)，假設BC 處發(fā)生永久性故障，則電源開關S1 處斷路器跳閘，沿線分段開關 A、B、C、M、N、L、P 因失壓而分閘，聯(lián)絡開關 D 因一側(cè)失壓而啟動合閘計數(shù)器，故障后 29s 分段開關B合閘，由于故障并未排除，分段開關 B因合閘后維持時間未超過 Y–時限而閉鎖在分閘狀態(tài)，同時故障對側(cè)分段開關 C 因殘壓閉鎖功能也被閉鎖在分閘狀態(tài)，至此完全實現(xiàn)了故障隔離。故障后 34s 重合器第二次合閘對故障上游健全區(qū)域進行供電。故障后60s 聯(lián)絡

46、開關D因計數(shù)時間到而合閘，對故障下游健全區(qū)域進行供電。若故障發(fā)生在分支線路上，XL時間內(nèi)重合器一次重合將電送到聯(lián)絡開關，聯(lián)絡開關檢測到兩側(cè)帶電后時間計數(shù)器歸零，當合到故障線路后重合器再次跳閘，聯(lián)絡開關重新記數(shù)，由于第二次重合閘的延時時間小于第一次重合閘的延時時間，即可保證在 XL時間內(nèi)聯(lián)絡開關檢測到兩端帶電，不合閘。對于圖 4.1所示配電網(wǎng)，假設分段開關P下游區(qū)域發(fā)生故障，則電源開關S1 處斷</p><p>　

47、　4.2 多臺聯(lián)絡開關整定</p><p>　　多臺聯(lián)絡開關按照如下方法進行整定：</p><p>　　第一步：分別計算出這些聯(lián)絡開關兩側(cè)與其相連的區(qū)域故障時，從故障發(fā)生到與故障區(qū)域相連的分段開關閉鎖在分閘狀態(tài)所需的延時時間，取其中最大者記為。</p><p>　　第二步：設置第一營救策略；</p><p>　　第三步：第二營救策略，

48、 , （4.4）</p><p>　　上述中 表示從聯(lián)絡開關i合閘到將電送到聯(lián)絡開關j的時間。若這里讀者不太明白，可以參考《配電化系統(tǒng)》第二版（劉健、倪鍵立、鄧永輝編著）的第71頁。</p><p>　　下面以圖4.2為例，說明聯(lián)絡開關E、H時限的確定方法。</p><p>　　圖4.2 多臺聯(lián)絡開關示意圖</p>&l

49、t;p>　　第一步：假設d區(qū)域故障，從故障發(fā)生到D開關閉鎖在分閘狀態(tài)所需延時時間：10s+5s+5s+5s=25s;假設e區(qū)域故障，從故障發(fā)生到F開關閉鎖在分閘狀態(tài)所需延時時間：10s+5s=15s;假設g區(qū)域故障，從故障發(fā)生到G開關閉鎖在分閘狀態(tài)所需延時時間：10s+5s+5s+10s=30s;假設h區(qū)域故障，從故障發(fā)生到M開關閉鎖在分閘狀態(tài)所需延時時間：10s+5s=15s;則=30s。</p><p>

50、;　　第二步：確定E合閘為第一營救策略，則</p><p>　　第三步：設置H合閘為第二營救策略，則</p><p>　　第五章 整定模型及任務設計書的求解</p><p>　　本任務課程設計的配電網(wǎng)拓撲圖如圖5.1所示</p><p>　　圖5.1 配電網(wǎng)絡拓撲圖</p><p><b>　　5.1任務書任

51、務一</b></p><p>　　題目要求任意假定一故障，給出完成供電恢復的合理網(wǎng)絡重構方案</p><p>　　在這里，建設29、30之間線路發(fā)生故障，根據(jù)第一章可知道，供電回復的重構方案有很多下面列舉兩種：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　分段開關29、30 閉鎖，其余分

52、段開關全部合閘；聯(lián)絡開關28合閘，其余全部處于分閘狀態(tài)，這樣既隔離了故障又恢復了全部區(qū)域的供電。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　分段開關29、30 閉鎖，其余分段開關全部處于合閘狀態(tài)；聯(lián)絡開關20合閘，其余全部處于分閘狀態(tài)，這樣既隔離了故障又恢復了全部區(qū)域的供電。</p><p><b>　　方案三

53、：</b></p><p>　　分段開關29、30 閉鎖，其余分段開關全部處于合閘狀態(tài)；聯(lián)絡開關53合閘，其余全部處于分閘狀態(tài)，這樣既隔離了故障又恢復了全部區(qū)域的供電。</p><p><b>　　5.2劃分子網(wǎng)</b></p><p>　　配電網(wǎng)子網(wǎng)的定義：由電源開關開始至聯(lián)絡開關或者線路末梢截止，沿潮流方向所經(jīng)過的所有分段器均屬

54、于一個子網(wǎng)。根據(jù)本定義，子網(wǎng)劃分結果如圖5.2如下：</p><p>　　圖5.2 子網(wǎng)劃分結果</p><p>　　表 5.1 子網(wǎng)劃分結果</p><p>　　5.3分段器的X時限整定</p><p>　　根據(jù)第三章分段開關時限整定方法，可得各個分段開關的X時限：</p><p>　　表5.2 子網(wǎng)A的分段開關時限

55、整定</p><p>　　表5.3 子網(wǎng)B的分段開關時限整定</p><p>　　表5.4 子網(wǎng)C的分段開關時限整定</p><p>　　表5.5 子網(wǎng)D的分段開關時限整定</p><p>　　表5.6 子網(wǎng)E的分段開關時限整定</p><p>　　表5.7 子網(wǎng)F的分段開關時限整定</p><p&

56、gt;　　表5.8 子網(wǎng)G的分段開關時限整定</p><p>　　5.4聯(lián)絡開關的XL時限整定</p><p>　　針對本題目，聯(lián)絡開關50應該始終處于閉鎖狀態(tài)，無需整定，否則一旦聯(lián)絡開關閉合，否則電源46、59、55之間至少有兩者會形成環(huán)網(wǎng)運行，所以要整定的開關為{5、10、20、33、53}。本題首先在子網(wǎng)A里面根據(jù)式（4.1）（4.2）求得，根據(jù)式（4.3）求得5號聯(lián)絡開關的XL時限

57、，設5號聯(lián)絡開關為第一營救策略，10號開關設置為第二營救策略，根據(jù)第四章里描述的方法，求得10號開關的整定值，緊接著在子網(wǎng)C里面設置10號開關為第一營救策略，33號開關為第二營救策略，可以求出28、33號開關的整定值，檢驗28號和33號開關是否符合式（4.4），不符合調(diào)整33號開關的時間整定值。然后在子網(wǎng)D里面以28號開關為第一營救策略，20、53為第二營救策略，求得20、53的聯(lián)絡開關整定值，根據(jù)式（4.4）校驗53、20，不符合，調(diào)

58、整53號開關整定值，再校驗5,20之間是否符合式（4.4）,不符合調(diào)整5號聯(lián)絡開關整定值，這樣，整個網(wǎng)絡所有聯(lián)絡開關全部整定完畢。</p><p>　　Step1：從子網(wǎng)A開始整定，5、10號聯(lián)絡開關會參與故障5號開關左側(cè)=21+10=31s, 右側(cè) =84+10=94s同理可以計算出10、33、28、20、53號聯(lián)絡開關兩側(cè)的時間=31s，=52s =52s =59s =52s =94s =94s =94s =

59、41s =94s所以最終=94s。</p><p>　　Step2：選擇5為第一營救策略，XL5=104s>=94s,設置10為第二營救策略XL10> XL5+t5,10=104+7=111s,取XL10=112s,然后設置10為第一營救策略，28、33為第二營救策略XL28> XL10+t28,10=112+7+14=133s,XL33>XL10+t33,10=112+7=119s，此時

60、|XL28 -XL33|=t33,28，不符合要求可令XL28=134s;接著設置28號為第一營救策略，20、53號聯(lián)絡開關為第二營救策略，XL20>XL28+t28,20=134+14=148s，取XL20=149s ,XL53>XL28+t28,53=134+14+21=169s，此時|XL20 –XL53|<t20,53，不合要求，取XL53=170s。</p><p>　　所以聯(lián)絡開關最

61、終整定結果為XL5=104s、XL10=112s、XL28=134s、XL33=120s、XL20=149s、XL53=170s。</p><p>　　5.5采用計算機算法對聯(lián)絡開關進行整定</p><p>　　采用計算機算法對聯(lián)絡開關整定的流程圖如下：</p><p>　　圖5.3聯(lián)絡開關整定流程圖</p><p>　　這個流程圖展示的就是

62、5.4節(jié)描述的方法，在整定聯(lián)絡開關之前，必須要先算各個分段開關的時限整定值，即表5.2至表5.8的內(nèi)容，采用第三章的方法對配電網(wǎng)建模，在編程時，需要定義一個DT表，其大小為59行8列的矩陣，如下圖所示，詳情見附錄。</p><p>　　在整個矩陣中，第一列表示開關標號，第二列表示開關類型，1表示電源開關，2表示分段器，3表示聯(lián)絡開關。</p><p>　　編程主要分為五個子過程：①配電網(wǎng)建

63、模 ②劃分子網(wǎng) ③每個子網(wǎng)分段開關分層④分段開關時限整定⑤聯(lián)絡開關時限整定</p><p>　　分層以及分子網(wǎng)均采用BFS算法，下面給出BFS偽代碼</p><p><b>　　1．初始化隊列Q</b></p><p>　　2．訪問頂點v;visited[v]=1;定點v入隊Q;</p><p>　　3．While(隊列

64、Q非空)3.1 v=隊列Q的隊頭元素；3.2 w=頂點v的第一個相鄰點；3.3 While(w存在) 3.3.1 如果w未被訪問，則訪問頂點w；visited[w]=1;頂點w如隊列Q 3.3.2 w=頂點v的下一個臨接點</p><p>　　基于上面的描述，給出分子網(wǎng)的偽代碼：</p><p><b>　　1．初始化隊列Q</b></

65、p><p>　　2．訪問電源開關頂點v;visited[v]=1;定點v入隊Q;</p><p>　　3．While(隊列Q非空)3.1 v=隊列Q的隊頭元素；3.2 w=頂點v的第一個相鄰點；3.3 While(w存在) 3.3.1如果w為聯(lián)絡開關，不訪問w,并且w不加入隊列Q。否則如果w未被訪問，則訪問頂點w；visited[w]=1;頂點w加入隊列Q 3.3.2

66、 w=頂點v的下一個臨接點</p><p><b>　　下面是分層偽代碼：</b></p><p><b>　　1．初始化隊列Q</b></p><p>　　2．訪問電源開關頂點v;visited[v]=1;定點v入隊Q;層數(shù)Count=0;</p><p>　　3．While(隊列Q非空)3.1

67、 v=隊列Q的隊頭元素；3.2 w=頂點v的第一個相鄰點；3.3 While(w存在) 3.3.1如果w為聯(lián)絡開關，不訪問w,并且w不加入隊列Q否則w未被訪問，則訪問 頂點w；visited[w]=1; Count=Count+1；w加入隊列Q 3.3.2 w=頂點v的下一個臨接點</p><p>　　根據(jù)以上方法用Matlab進行編程，得到結果如下：</p><

68、p>　　XL5=104s、XL10=112s、XL28=134s、XL33=120s、XL20=149s、XL53=170s</p><p>　　本文采用Matlab進行編程，代碼見附錄</p><p>　　5.6對任意配電網(wǎng)聯(lián)絡開關整定</p><p>　　對任意電網(wǎng)整定，關鍵的地方是可以輸出任意兩個節(jié)點間的路徑，本人采用DFS算法實現(xiàn)了任意路徑的輸出。DF

69、S算法偽代碼如下：</p><p>　　訪問頂點v;visited[v]=1；</p><p>　　w=頂點v的第一個鄰接點；</p><p>　　while(w存在)3.1 if(w未被訪問過) 從頂點w出發(fā)遞歸執(zhí)行該算法；3.2 w=頂點v的下一個鄰接點；</p><p>　　根據(jù)上述描述，本人用Matlab編寫了BFS.m的函數(shù)，在

70、Matlab窗口輸入BFS(a,b,c)即可返回從a至b的路徑，從而可以計算ta,b;其中a代表始節(jié)點，b代表末節(jié)點，c代表，a、b所在子網(wǎng)編號。</p><p>　　由于本人時間有限以及網(wǎng)絡復雜性，僅僅完成了這個函數(shù)，在此抱歉,希望其他人可以在我的基礎上實現(xiàn)任一點網(wǎng)整定。代碼請見附錄。</p><p><b>　　參考文獻資料</b></p><

71、p>　　[1] 張偉.重合器和電壓–時間型分段器配合的饋線自動化系統(tǒng)的參數(shù)整定.電網(wǎng)技術.2006,30(16):1</p><p>　　[2]劉健、倪建立、鄧永輝《配電自動化系統(tǒng)》第二版 中國水利水電出版社2003.1（71）</p><p>　　[3]王紅梅、胡明、王濤《數(shù)據(jù)結構（C++版）》第一版 清華大學出版社 2005.7（192-201）</p><p

72、><b>　　附錄</b></p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　% time:2015.10.27</p><p>　　%修改時間：2015.12.14</p><p><b>　　% 建立鄰接表</b></p><p>

73、;<b>　　%DT表原則 </b></p><p>　　%Auther :王立有</p><p>　　%Email :1085066875@qq.com</p><p>　　% 第二列 1表示電源開關、2代表分段開關、3代表聯(lián)絡開關</p><p>　　% 3 4 5列表示與該節(jié)點相連的節(jié)點標號，若沒有，則用-1表示

74、</p><p><b>　　% 第一列表示編號</b></p><p><b>　　% </b></p><p><b>　　clc;</b></p><p>　　clear all;</p><p>　　global DT;</p>&

75、lt;p>　　global ChildNetLianluo;</p><p>　　global ChildNet;</p><p>　　DT=[1 1 2 -1 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　2 2 1 3 -1 -1 -1 -1;%分段器</p><p>　　3 2 2 4 10 -1 -1 -1;</p>

76、<p>　　4 2 3 5 10 -1 -1 -1;</p><p>　　5 3 4 6 14 -1 -1 -1;%聯(lián)絡開關</p><p>　　6 2 5 7 14 18 -1 -1;</p><p>　　7 2 6 8 18 21 -1 -1;</p><p>　　8 2 7 21 9 -1 -1 -1;</p>

77、<p>　　9 1 8 -1 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　10 3 3 4 11 12 13 -1;</p><p>　　11 2 10 13 12 -1 -1 -1;</p><p>　　12 2 11 10 33 26 27 13;</p><p>　　13 2 11 12 10 -1 -1 -1;<

78、/p><p>　　14 2 5 6 15 16 -1 -1;</p><p>　　15 2 14 16 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　16 2 14 15 17 19 -1 -1;</p><p>　　17 2 16 19 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　18 2 6 7 20 -1 -1 -

79、1;</p><p>　　19 2 16 17 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　20 3 18 40 29 30 -1 -1;</p><p>　　21 2 7 8 23 22 -1 -1;</p><p>　　22 2 21 23 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　23 2 21 22 -1

80、 -1 -1 -1;</p><p>　　24 1 25 -1 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　25 2 24 26 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　26 2 25 12 27 33 -1 -1;</p><p>　　27 2 26 12 33 28 -1 -1;</p><p>　　28

81、3 27 29 37 -1 -1 -1;</p><p>　　29 2 28 37 20 30 40 -1;</p><p>　　30 2 29 20 40 31 41 -1;</p><p>　　31 2 30 41 32 -1 -1 -1;</p><p>　　32 1 31 -1 -1 -1 -1 -1;</p><

82、p>　　33 3 12 26 27 34 35 36;</p><p>　　34 2 33 36 35 -1 -1 -1;</p><p>　　35 2 34 33 36 48 49 56;</p><p>　　36 2 34 33 35 -1 -1 -1;</p><p>　　37 2 28 29 38 39 -1 -1;</p

83、><p>　　38 2 37 39 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　39 2 37 38 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　40 2 20 29 30 53 -1 -1;</p><p>　　41 2 30 31 42 43 -1 -1;</p><p>　　42 2 41 43 -1 -1 -1

84、 -1;</p><p>　　43 2 41 42 44 45 -1 -1;</p><p>　　44 2 43 45 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　45 2 43 44 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　46 1 47 -1 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　47 2 46 4

85、8 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　48 2 35 49 56 47 -1 -1;</p><p>　　49 2 35 48 56 50 -1 -1;</p><p>　　50 3 49 51 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　51 2 50 53 52 -1 -1 -1;</p><p>　

86、　52 2 51 53 54 -1 -1 -1;</p><p>　　53 3 40 51 52 -1 -1 -1;</p><p>　　54 2 52 55 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　55 1 54 -1 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　56 2 48 35 49 -1 -1 -1;</p>

87、<p>　　57 2 50 58 -1 -1 -1 -1;</p><p>　　58 2 57 59 -1 -1 -1 -1</p><p>　　59 1 58 -1 -1 -1 -1 -1];</p><p><b>　　%下面是搜索子網(wǎng)</b></p><p>　　[hang lie]=size(DT);&

88、lt;/p><p>　　Source=find(DT(:,2)==1);%子網(wǎng)個數(shù)，同時又是源頭</p><p>　　Count= length(Source);</p><p>　　ChildNet = cell(1,Count);%用來存儲答案</p><p>　　ChildNetLianluo = cell(1,Count);%用來記錄聯(lián)

89、絡開關與子網(wǎng)的關系</p><p>　　for k=1:Count</p><p>　　% k=1;</p><p>　　Begin=Source(k);%開始的源頭</p><p>　　NotOver=1;</p><p>　　Visit = Source(k);</p><p>　　

90、LianSwitch=[];</p><p>　　while NotOver</p><p>　　LastVisit=length(unique(Visit));</p><p>　　Temp = DT(Begin,3:8);</p><p>　　[m n]=size(Temp);</p><p>　　NextVisi

91、t = reshape(Temp,1,m*n);</p><p>　　for i=1:m*n</p><p>　　if NextVisit(i)==-1</p><p>　　NextVisit(i)=0;%刪掉--1項</p><p><b>　　end</b></p><p><b>

92、　　end</b></p><p>　　NextVisit(find(NextVisit==0))=[];</p><p>　　for i=1:length(NextVisit)</p><p>　　if DT(NextVisit(i),2)==3</p><p>　　LianSwitch=[LianSwitch NextVisi

93、t(i)];</p><p>　　NextVisit(i)=0;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　NextVisit(find(NextVisit==0))=[];</p><p>　　Begin=u

94、nique(NextVisit);%與Begin相連的節(jié)點</p><p>　　Visit=[Visit Begin];%store the value have visited</p><p>　　NewVisit=length(unique(Visit));</p><p>　　if LastVisit==NewVisit</p><p&g

95、t;　　NotOver=0;%子網(wǎng)劃分結束</p><p>　　ChildNet(k)={unique(Visit)};%調(diào)用的時候用cell2mat(ChildNet)</p><p>　　ChildNetLianluo(k)={unique(LianSwitch)};%每個子網(wǎng)對應的聯(lián)絡開關</p><p><b>　　end</b><

96、;/p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　% 顯示結果</b></p><p>　　for i=1:length(ChildNet)</p><p>　　cell2mat(ChildN

97、et(i));</p><p><b>　　end</b></p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%子網(wǎng)編號完成，下面是對子網(wǎng)進行分層%%%%%%%</p><p>　　% 思想幾乎與上面的思想一致，基于訪問的思想</p><p>　　ChileNetNumber=cell(1,Count);%用來存儲分層編號&

98、lt;/p><p>　　Number=zeros(1,hang);%這里存儲了分層結果</p><p>　　Visit1=zeros(1,hang);</p><p>　　for i=1:length(ChildNet)</p><p>　　TempNumber=cell2mat(ChildNet(i));%這里面存的是編號</p>

99、<p><b>　　jj=0;</b></p><p>　　for i=1:length(TempNumber)</p><p>　　if DT(TempNumber(i),2)==1</p><p>　　Source=TempNumber(i);</p><p><b>　　end</b&g

100、t;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　Number(Source)=jj;</p><p>　　Visit1(Source)=1;</p><p>　　Begin=Source;</p><p>　　NotOver=1;</p><p>　　

101、while NotOver</p><p>　　Temp = DT(Begin,3:8);</p><p>　　[m n]=size(Temp);</p><p>　　NextVisit = reshape(Temp,1,m*n);</p><p>　　for i=1:m*n</p><p>　　if NextVisi

102、t(i)==-1</p><p>　　NextVisit(i)=0;%刪掉--1項</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　NextVisit(find(NextVisit==0))=[];</p><p>

103、　　for i=1:length(NextVisit)</p><p>　　if DT(NextVisit(i),2)==3</p><p>　　NextVisit(i)=0;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p&

104、gt;　　NextVisit(find(NextVisit==0))=[];</p><p>　　for i=1:length(NextVisit)</p><p>　　if Visit1(NextVisit(i))==1%如果已經(jīng)訪問過了，不在訪問</p><p>　　NextVisit(i)=-1;</p><p><b>　　

105、end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　NextVisit(find(NextVisit==-1))=[];</p><p>　　Visit1(NextVisit)=1;</p><p><b>　　jj=jj+1;</b></p>

106、<p>　　Number(NextVisit)=jj;</p><p>　　Begin=NextVisit; </p><p>　　if sum(Visit1(TempNumber))==length(TempNumber) %都訪問過了</p><p>　　NotOver=0;</p><p><b>　　e

107、nd</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　%%%%%%%分層完畢%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　%%%%%%%%%%%計算分段器X時限%%%%%%%%%%%%</p>&l

108、t;p><b>　　detaT=7;</b></p><p>　　Result=cell(1,length(ChildNet));</p><p>　　for i=1:length(ChildNet)</p><p>　　NetNumber=cell2mat(ChildNet(i));</p><p>　　Ceng

109、Number=Number(NetNumber);</p><p>　　Temp=[NetNumber;CengNumber];</p><p>　　ANS=sortrows(Temp',2)';%這句話有問題</p><p>　　FenDuan=ANS(1,:);</p><p>　　Xtime=zeros(1,length

110、(FenDuan));</p><p>　　X_Answer=zeros(1,length(FenDuan));%X時限</p><p>　　for j=1:length(FenDuan)</p><p>　　X_Answer(j)=(j-1)*detaT;</p><p><b>　　end</b></p>

111、<p>　　SumSheet=[ANS(1,:);X_Answer;ANS(2,:)];%答案里的那個表，一目了然</p><p>　　for i1=2:length(FenDuan)%找父節(jié)點，跟它相連并且層數(shù)小于-1,命名不要重復 </p><p>　　PosibleFatherNode=find(Number==(SumSheet(3,i1)-1)); </p&

112、gt;<p>　　PossibleNode=DT(SumSheet(1,i1),:);</p><p>　　PossibleNode(1:2)=[];</p><p>　　PossibleNode(find(PossibleNode==-1))=[];</p><p>　　FatherNode=intersect(NetNumber,intersect

113、(PosibleFatherNode,PossibleNode));</p><p>　　[mm nn]=find(SumSheet==FatherNode);%返回父節(jié)點的位置</p><p>　　if length(find(mm==1))==1%避免出現(xiàn)錯誤</p><p>　　Xtime(i1)=SumSheet(2,i1)-SumSheet(2,nn(fi

114、nd(mm==1)));</p><p><b>　　else</b></p><p>　　disp('error');</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　SumS

115、heet=[SumSheet;Xtime];</p><p>　　Result(i)={SumSheet}; </p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　%這里顯示全部結果</b></p><p>　　% for i=1:length(Result)</p>

116、;<p>　　% cell2mat(Result(i))</p><p>　　% xlswrite('fenceng.xls', cell2mat(Result(i)),strcat('Sheet',num2str(i)));</p><p><b>　　% end</b></p><p

117、>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%X時限整定完畢%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%整定聯(lián)絡開關%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　LianLuo=find(DT(:,2)==3);%聯(lián)絡開關的編號</p><p>　　TimeFinal = 0;%初始化時時間,時間小一點比較好

118、</p><p>　　T_RI=10;%單位s 第一次重合閘所用時間</p><p><b>　　Tp=0.8;</b></p><p>　　for i=1:length(LianLuo)</p><p>　　ShouldFind=DT(LianLuo(i),:);</p><p>　　Shoul

119、dFind(1:2)=[];</p><p>　　ShouldFind(find(ShouldFind==-1))=[];</p><p>　　count=0;%這個值主要是為了進行程序優(yōu)化</p><p>　　for j=1:length(ChildNet)</p><p>　　NetNumber=cell2mat(ChildNet(j))

120、;</p><p>　　if length(intersect(NetNumber,ShouldFind)) ~= 0%證明在想要的子網(wǎng)里面</p><p>　　Temp=cell2mat(Result(j));</p><p>　　Time=max(Temp(2,:));%最大絕對時延</p><p>　　count=count+1;<