《二次系统课程设计》
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专业：电气工程及其自动化 班级：
摘要
本报告主要是进行配电网络的监测、保护和控制实现方案设计。了解并掌握电力系统二次系统的概念、组成和功能，掌握二次系统和一次系统的本质区别。通过查阅文献资料，自主完成二次系统主要功能中监测、控制和保护的概念以及常用的实现方法。本报告主要分成以下三个部分：
电网监测。选择配电网的电压电流互感器，并分析互感器采集数据的误差来源。设计去噪算法并编写去噪程序，对含高次谐波的信号进行去噪工作。
电网故障区域判断实现。为区域子网设置故障点，通过网络描述矩阵、故障信息矩阵、故障判断矩阵的形式对故障区域进行判断。
配电网络优化重构方案设计。设计重合器和电压时间型分段器的X时限整定、Y时限整定。设置故障点，为子网区域设计合理的负荷转带方案。
关键词：电网监测，故障判断，自动化，时间参数整定，网络优化重构
第一章电网监测
一次系统是指由发电机、送电线路、变压器、断路器等，发电、输电、变电、配电等设备组成的系统。它们是电力系统的主体，其功能是将发电机所发出的电能，经过输变电设备，逐级降压送到配电系统，而后再由配电线路把电能分配到用户。
二次系统是指由继电保护、安全自动控制、系统通讯、调度自动化、DCS自动控制系统等组成的系统。二次系统是电力系统不可缺少的重要组成部分，它是实现人与一次系统的联系监视、控制，使一次系统能安全经济地运行。
1.1电网监测的意义和任务
智能配电网作为智能电网的重要部分，对其实行在线监测有着举足轻重的作用。它对于确保配电网安全可靠运行、了解配电网实时运行状况具有十分重要的意义。
配网检测的任务包括：1、运行状态。包括配电变压器，10kV馈线上各开关的状态，故障指示信息，配电网网架结构、状态和线路运行状态参数的显示。2、潮流。包括配电变压器及馈线的负荷信息，监视馈线可能的过负荷信息，并提供给网架重构软件。3、实时变量。对电流、电压、功率的实时变量进行在线监测。
1.2互感器
互感器是按比例变换电压或电流的设备。互感器的功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。
互感器分为电压互感器和电流互感器两大类，其主要作用有：将一次系统的电压、电流信息准确地传递到二次侧相关设备；将一次系统的高电压、大电流变换为二次侧的低电压（标准值）、小电流（标准值），使测量、计量仪表和继电器等装置标准化、小型化，并降低了对二次设备的绝缘要求；将二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面很好地隔离，从而保证了二次设备和人身的安全。
1.2.1电压互感器
1、按电压等级分：低压互感器、高压互感器、超高压互感器 2、按用途分：测量保护用电压互感器、计量用电压互感器 3、按绝缘类型分：全封闭电压互感器、半封闭电压互感器 4、按变压原理分：电磁式电压互感器、电容式电压互感器
5、按安装地点可分 为户内式和户外式。35kV及以下多制成户内式；35kV以上则制成户外式。
6、按相数可分为单相和三相式，35kV及以上不能制成三相式。
7、按绕组数目可分为双绕组和三绕组电压互感器，三绕组电压互感器除一次侧和基本二次侧外，还有一组辅助二次侧，供接地保护用。
8、按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式，干式浸绝缘胶电压互感器结构简单、无着火和爆炸危险，但绝缘强度较低，只适用于6kV以下的户内式装置；浇注式电压互感器结构紧凑、维护方便，适用于3kV～35kV户内式配电装置；油浸式电压互感器绝缘性能较好，可用于10kV以上的户外式配电装置；充气式电压互感器用于SF6全封闭电器中。
此外，还有电容式电压互感器，电容式电压互感器实际上是一个单相电容分压管，由若干个相同的电容器串联组成，接在高压相线与地面之间，它广泛用于110kV～330kV的中性点直接接地的电网中。
电压互感器工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。
电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。
测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压（如电力系统的线电压），可以单相使用，也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。 正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。
线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。为此，这种三相电压互感器采用旁轭式铁心（10KV及以下时）或采用三台单相电压互感器。对于这种互感器，第三线圈的准确度要求不高，但要求有一定的过励磁特性（即当原边电压增加时，铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏）。
1.2.2电压互感器的选择原则
电压互感器的选择和配置应按下列条件： 1、一次电压U1：1.1Un?U1?0.9Un，式中：Un——电压互感器额定一次线
电压（10KV），其允许波动范围为?10%Un，即?1KV。
2、二次电压U2n：电压互感器二次电压，应根据使用情况选择，通常取100V。 3、准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。
4、二次负荷S2：S2?Sn，式中：S2——二次负荷；Sn——对应于在测量
仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。
1.2.3电流互感器
1、按安装方式分：
贯穿式电流互感器。用来穿过屏板或墙壁的电流互感器。 支柱式电流互感器。安装在平面或支柱上，兼做一次电路导体支柱用的电流互感器。
套管式电流互感器。没有一次导体和一次绝缘，直接套装在绝缘的套管上的一种电流互感器。
母线式电流互感器。没有一次导体但有一次绝缘，直接套装在母线上使用的一种电流互感器。
2、按用途分
测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组。在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息。
保护用电流互感器（或电流互感器的保护绕组。在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息。
3、按绝缘介质分
干式电流互感器。由普通绝缘材料经浸漆处理作为绝缘。 浇注式电流互感器。用环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型的电流互感器。 油浸式电流互感器。由绝缘纸和绝缘油作为绝缘，一般为户外型。目前我国在各种电压等级均为常用。
气体绝缘电流互感器。主绝缘由气体构成。 4、按电流变换原理分
电磁式电流互感器。根据电磁感应原理实现电流变换的电流互感器。 光电式电流互感器。通过光电变换原理以实现电流变换的电流互感器，目前还在研制中。
1.2.4电流互感器的选择原则
电流互感器的选择和配置应按下列条件： 1、型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。
2、一次回路电压：ug?un 3、一次回路电流：Ig?max?Im
4、准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。
1.2.5互感器的选择结果
通常专供测量用的低电压互感器是干式，绝大多数产品是单相的，我国多在10kV及以下电压等级采用电磁式电压互感器，经查询可选择型号为 JDZX10-10