基于矩阵束算法的相控开断及应用研究.pdfVIP

摘要

随着电力系统规模不断扩大和电压等级的提升，短路电流增大问题日益突出，传统

的限制短路电流措施已经难以满足现代电力系统的需求，可能对系统稳定性构成威胁。

电力系统对短路开断容量的提高，由于现阶段开关技术和控制理论的进步促进相控开关

技术的快速发展。相控开关能有效减小燃弧时间，从而提高开断能力和使电气开关的损

坏率上升。同时能够增加运行系统的可靠性及安全性，所以近年来是智能化电器领域炙

手可热的方向。

本文首先对电力系统中接地短路故障模型进行分析，由此推导了单相接地的短路电

流的数学模型，然后在Simulink电气仿真软件建立电力线路的故障系统，通过建立的仿

真电路产生的故障数据和实际故障录波的数据进行对比，表明建立出的电力线路系统的

可行性。之后利用Simulink搭建简易模型仿真分析了电压初相角和时间常数对故障电流

过零点的影响。

接着提出了故障电流相控开断总体方案，分析几种常见短路故障电流参数识别算法

的基本原理，并从原理中分析影响几种算法求解目标零点的其他因素，后对几种算法在

不同情况下进行仿真分析，仿真结果表明这几种算法受到噪声或谐波的影响，对比分析

几种算法优缺点及适用场合，后提出了一种性能更为优良的矩阵束算法。

最后对矩阵束算法原理进行了详细推导和算法实现进行阐述并在MATLAB编写.m

文件。提出基于矩阵束算法的故障选相方法，结果表明能有效判别出故障类型和故障相，

另外在目标零点预测上在通过改变采样频率、噪声、谐波、时间常数和电压初相角等不

同情况下对矩阵束算法进行仿真分析，仿真结果表明矩阵束算法波形还原度高，过零点

误差小，验证算法了算法的有效性。再利用CCS软件编写矩阵束算法C语言程序，利

用不同DSP芯片对算法求解，从计算速度和计算精度上验证算法工程实用性，表明了

矩阵束算法的可行性和实用性，适合作为故障相控开断算法。

关键词：短路电流；故障相控开断；DSP；矩阵束；目标零点

Abstract

Withthecontinuousexpansionofpowersystemscaleandtheimprovementofvoltage

level,theproblemofincreasingshortcircuitcurrentisbecomingmoreandmoreprominent.

Thetraditionalmeasurestolimitshortcircuitcurrentaredifficulttomeettheneedsofmodern

powersystem,whichmayposeathreattothestabilityofthesystem.Theimprovementof

short-circuitbreakingcapacityofpowersystempromotestherapiddevelopmentof

phase-controlledswitchingtechnologyduetotheprogressofswitchingtechnologyand

controltheory.Thephase-controlledswitchcaneffectivelyreducethearctime,thereby

improvingthebreakingabilityandincreasingthedamagerateoftheelectricalswitch.Atthe

sametime,itcanincreasethereliabilityandsafetyoftheoperatingsystem,soinrecentyears,

itisahotdirectioninthefieldofintelligentelectricalappliances.

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