[发明专利]一种多层级选择性低压短路保护实验系统

说明书

本发明涉及一种多层级选择性低压短路保护实验系统。包括具有三层级且可供短路故障的实验配电系统、前端设备、多层级短路故障测控系统；所述实验配电系统包括配电实型线路、电源柜、控制柜、短路柜，实现一体化的多层级实际短路故障发生与控制、故障类型切换、线路类型切换、负载类型切换；所述多层级短路故障测控系统包括信号采集、信号滤波处理、信号分析、故障报警模块。本发明实验系统可以实现对实际多层级低压配电系统正常工作状态和各类负载不同层级部位的单相、双相、三相短路故障发生控制及其早期检测与辨识以及选择性保护，本发明可提供真实多样可靠的实验数据依据，为低压系统多层级全范围选择性协调保护技术的研究奠定技术基础。

技术领域

本发明属于智能电器及在线监测技术领域，特别是涉及低压配电系统多层级各类短路故障的发生与控制以及短路故障的早期检测与辨识的一种多层级选择性低压短路保护实验系统。

背景技术

随着智能电网建设的发展与需求的不断提高，电网中大功率负荷迅速增长，大容量机组不断投入运行，电网的层级和短路电流的规模也在不断增长。不断增强的短路电流对线路、设备及保护电器本身的动热稳定性以及相互配合的协调性均提出了更高要求，也对智能电网供电的可靠性与持续性提出了更大挑战。对于智能配电系统而言，保障电网正常工作的重要手段之一是采用选择性保护。而在低压配电系统中，传统的选择性保护方式是过电流保护。不论是采用传统的还是智能型的短路保护电器，大多都仍采用全电流值是否大于其整定值来作为保护动作的判定依据。在这种情况下，距故障发生时刻已过了一定的时间，保护的快速性得不到保障；若通过的短路电流很大，还可能造成上下级同时跳闸或上级先跳闸的情况，保护的可靠性同样受到限制。传统的保护方式已不能满足实际应用需求，实现多层级全范围的选择性协调保护已成为低压选择性保护技术方向。

迄今，低压配电系统全范围选择性保护的机理尚未得到解决，故而始终无法得到更完善的选择性保护方法。中外学者始终都在不断进行着低压短路选择性保护方面的实验，但这些实验共同存在的最大问题就是仅针对其研究的某个问题进行实验，并没有形成完整的实验系统，短路故障与选择性保护的研究二者难以兼顾。外国学者提出了以阻抗矩阵来定位短路发生时刻，形成了一套实验平台，但也仅限于对短路的研究，而没有研究选择性保护。一些学者进行的短路保护实验研究旨在对保护电器或保护策略进行改进,提升了断路器的分断能力和分断速度，但亦没有研究多级保护的协调配合。许多学者对选择性保护的实验研究依赖于断路器产品的自身特性，仍然是以全电流值是否大于整定值作为判据，侧重于上下级断路器间的相互配合，缺乏配电系统、断路器和负载之间的协调配合，这样的实验结果对多层级配电系统的全范围选择性保护显然也是不适用的。许多企业进行的短路实验只为研究三段式保护，依靠这样的实验数据来对断路器产品进行整定，只适用于上下级断路器，缺乏多层级的协调能力。而一些检测机构所做的短路型式实验，也只适用于对单个断路器产品的短路电流分断能力的检测。本发明提供一套完整的多层级选择性低压短路保护实验系统，集不同层级不同位置的短路故障发生与控制、短路故障早期检测与辨识以及短路故障选择性保护于一身，克服了现有实验系统短路故障研究与选择性保护研究不能兼顾的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层级选择性低压短路保护实验系统，通过该实验系统可以实现对实际多层级低压配电系统正常工作状态和各类负载不同层级部位的单相、双相、三相短路故障发生控制及其早期检测与辨识

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多层级选择性低压短路保护实验系统，包括具有三层级且可供短路故障的实验配电系统、前端设备、多层级短路故障测控系统；

所述实验配电系统，包括电源柜、配电实型线路、控制柜、短路柜，所述配电实型线路分别连接至电源柜、控制柜及短路柜；所述实验配电系统用于模拟实际低压配电系统的正常运行状态，并可发生和控制各层级不同位置的任意类型短路故障；