基于Matlab/Simnulink的用户分界开关仿真研究

梁英+刘建华+柳海滨

摘 要 基于Matlab/Simulink仿真平台，搭建了用户分界开关仿真系统，通过单相接地短路和两相短路两种仿真场景，验证了用户分界负荷开关隔离故障的实效性。

关键词 配电网；用户分界开关；Matlab/Simulink；仿真

中图分类号 TM7

文献标识码 A

文章编号 1674-6708（2016） 154-0088-02

随着智能电网发展进入快车道，城市配电网可靠性的要求也日益增高。当架空线路发生故障后，需要电力抢修人员迅速对故障点进行定位，同时赶到现场进行故障清除，以免扩大故障波及范围。针对该问题，越来越多的供电企业通过在lOkV配电线路的产权责任分界点处安装用户分界开关来消除故障隐患。本文基于Matlab/Simulink对用户分界开关进行了仿真分析研究。

1 用户分界开关工作原理

当用户区内的线路发生单相接地故障时，分界开关检测到零序电流超过保护定值，控制器启动延时计时信号，若整个延时计时持续时间段内检测到的零序故障电流均大于定值，则判定线路发生单相接地故障，并发出分闸控制信号。如果故障发生在用户区外时，分界开关检测到的零序电流将远远小于设置的零序电流限值，开关不动作。

当用户区内的线路发生相间短路故障时，分界开关检测到相间短路电流超过定值，启动控制器记录该电流状态，同时变电站出线断路器跳闸。若分界开关检测到的线路电压、电流均小于预设闭锁值则启动分闸计时，当计时结束且检测到线路无压无流时，则控制器发出命令控制分界开关分闸，隔离故障。当变电站出线断路器重合闸后，用户分界开关已经分闸，从而使相间短路故障得到有效隔离。

2 仿真分析

在Matlab/Simulink仿真平台搭建含两用户的分界开关仿真模型。

单相接地短路。在用户1的区内设置永久单相（C相）接地短路故障，分界开关零序保护电流定值设置为0. 6A，延时定值为2s，设定2s时故障发生，所得仿真结果如图1和图2所示。

由图l（a）、图2（a）可知，2s时用户1区内C相永久接地短路，用户1和用户2的A相电压升高√3倍。图l（b）和图2（b）分别为两用户的零序电流波形，用户1零序电流大约为0.7A，超过了零序保护电流定值0.6A，而用户2零序电流几乎为O，可见，零序电流的大小可作为区内和区外故障的有效判别依据。图1（c）和图2（c）分别为两用户的分界开关动作信号波形，由于用户1的分界开关检测到零序电流超过定值，经延时2s后发出跳闸信号，完成对用户1区内故障的切断隔离，用户2的分界开关未动作，此时，由图2（a）可以看到，用户2的A相电压恢复正常。

两相短路故障。在用户1的区内设置永久两相（A、B相）短路故障，分界开关相间保护电流定值设置为120A，电源侧断路器速断电流保护定值为1000A，延时定值为0.Is，重合闸时间为Is，仿真结果如图3、图4所示。

由图3可知，故障时电源侧断路器检测到A相电流幅值超过速断电流保护定值1000A，延时0.Is后保护动作自动断闸，由图4可知，用户1分界开关检测到电流超过定值120A，并在检测无压、无流后负荷开关分闸，完成对用户1区内相间故障的切断隔离，再看图3，电源侧断路器延时Is后进行重合闸操作，由于故障已经切除，重合闸成功。

3 结论

在Matlab/Simulink平台搭建用户分界开关仿真模型，验证了其准确、有效隔离故障的能力，为用户分界开关的进一步研究提供了建模依据。