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2低压配电系统多层级网络全范围选择性协调保护机制与仿真
为了实现低压配电系统多层级网络保护的快速性、选择性和协调性,需要以短路故障快速判断为基础,采用高速通信网络传输故障信息,并引入多层级网络节点与中控CPU的可靠交互机制。该机制应可协调各个节点的故障信息及选择出需要分断的故障支路,并提供后备保护。
2.1低压系统短路故障早期检测及峰值预测简介
文献[12-15]提出了形态小波滤除算法,将广义形态开滤波器作为多尺度三次B样条二进小波变换的前置滤波单元,形成一种新型的具有多结构元素的复合滤波算法,利用小波包细节分解分量,即小波变换第四尺度细节分量分解得到的高阶细节分量(dd5)有效解决了全相角范围内低压配电线路短路故障特征的早期检测,且结合快速分断机构可充分抑制且有效分断短路故障电流。
大量实验表明,形态小波早期检测技术可以实现0.2ms内的短路故障早期辨识。只有在短路故障得以快速判断的前提下,实现全范围选择性协调保护才有可能得以实现。
文献[6]将极端学习机(ExtremeLearningMachine,ELM)引入低压配电系统短路电流预测研究,建立短路电流峰值预测模型,实现全相角范围故障样本预测模型的训练与测试,实验结果表明,基于短路故障早期检测的ELM预测模型可有效地实现短路电流的峰值预测,其预测误差小于5%,且实现了采用FPGA(Field-ProgrammableGateArray)在短路故障发生后0.25ms内有效实现短路电流的早期检测及其峰值预测。
低压配电系统短路故障早期检测及其峰值快速预测的技术实现,为多层级低压配电系统的选择性协调保护提供了快速性的技术保障。
2.2低压系统多层级网络节点与中控CPU交互机制
本文作者提出了低压配电系统多层级网络全范围选择性协调保护技术[5-6],分析了短路故障早期检测现状及其关键技术问题,并以此为立足点对短路故障早期检测及其趋势预测进行深入研究,为低压系统全范围选择性协调保护提供新的理论研究方法,但对于多层级网络的节点与信息交换平台的交互机制尚待深入研究。
本文提出的低压配电系统全范围选择性协调保护的架构图如图1所示,包括本地处理装置、电流互感器、中控CPU、同步采样模块。其中,同步采样模块为各个层级的本地处理装置节点发送同步触发信号。本地处理装置通过电流互感器对所在层级支路的电流实时采样,并利用上述小波包细节高阶分量实时计算dd5。
当dd5大于设定的阈值时,则认为发生短路故障,并启动极端学习机算法对短路电流峰值进行预测。当预测出短路电流峰值时启动通信系统将数据即本地站号、dd5瞬时标幺值、短路电流峰值预测值、短路相,通过高速信道传输给中控CPU。
图1低压系统多层级短路故障选择性保护架构
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