10kV中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置的分析與設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

- 0 -1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)研究?jī)?nèi)容故障檢測(cè)裝置安裝在架空線(xiàn)、環(huán)網(wǎng)柜、箱變、電纜、電纜分支箱里，用來(lái)指示故障電流的通路。線(xiàn)路發(fā)生故障后，巡線(xiàn)人員可以借助檢測(cè)裝置的報(bào)警顯示，快速確定發(fā)生故障區(qū)段 ，找出故障點(diǎn)。與此同時(shí)，故障檢測(cè)裝置能夠做到實(shí)時(shí)檢測(cè)線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障的地點(diǎn)，比如送電、停電、接地、短路、過(guò)流等。在線(xiàn)路運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)迅速告知值班人員，做出處理決定，可以極大地提高供電可靠性、提高用戶(hù)的滿(mǎn)意度 。配電網(wǎng)系統(tǒng)中，線(xiàn)路分支很多，運(yùn)行方式較復(fù)雜，線(xiàn)路的管理、維護(hù)工作量很大。發(fā)生故障時(shí)檢查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致供電可靠性較低。而故障檢測(cè)裝置能夠彌補(bǔ)上述輸電故障查詢(xún)的不足，省時(shí)省力，為快速查詢(xún)故障點(diǎn)，快速恢復(fù)供電提供有力的保障。研制適用于 10 KV 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的，能夠正確反映接地故障、短路故障的故障檢測(cè)裝置，采用故障檢測(cè)裝置和零序互感器組合方式，反映零序電流突變，并和繼電檢測(cè)接地動(dòng)作和線(xiàn)路重合閘相匹配，確保系統(tǒng)接地故障引起跳閘后，故障檢測(cè)裝置能夠正確動(dòng)作，能自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位。我國(guó)生產(chǎn)故障檢測(cè)裝置的企業(yè)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展歷史都不長(zhǎng)，但是，在科技高速發(fā)展的推動(dòng)下，故障檢測(cè)裝置的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，產(chǎn)品技術(shù)含量越來(lái)越高，能針對(duì)用戶(hù)的需求生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品，新產(chǎn)品的推出頻率也越來(lái)越高，有些產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平。（1）通過(guò)科技論文、技術(shù)資料的檢索，調(diào)研 10kV 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的運(yùn)行方式，了解中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)及地故障特征和檢測(cè)方法；（2）分析中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地故障特征，給出仿真分析波形，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)裝置樣機(jī)；（3）通過(guò)分析確定裝置的設(shè)計(jì)的方案，并制定技術(shù)路線(xiàn)；（4）通過(guò)仿真驗(yàn)證方案的可行性，制作控制器樣機(jī)并給出初步的試驗(yàn)結(jié)果。研究重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)（1）了解電壓電流互感器的結(jié)構(gòu)及原理，掌握高電壓大電流的精確檢測(cè)采集及數(shù)據(jù)處理方法；（2）掌握 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集功能，熟悉微處理器的基本功能；（3）了解斷路器的結(jié)構(gòu)及原理特性，控制驅(qū)動(dòng)電路使裝置能夠檢測(cè) 0-30A 零序電流出現(xiàn)的故障并動(dòng)作。- 1 -難點(diǎn)（1）電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的狀況，有正常和不正常的，電流也比較復(fù)雜，要區(qū)分正常運(yùn)行的電流電壓特性、合閘操作的電流電壓特性和故障的電流電壓特性；（2）裝置在復(fù)雜的電磁環(huán)境下工作應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，使保護(hù)裝置能在正常操作下不動(dòng)作以及在故障狀態(tài)下可靠動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行。- 2 -2.準(zhǔn)備情況（查閱過(guò)的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等）查閱過(guò)的文獻(xiàn)資料1 王承玉，海濤，陳勇等.配電網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備M.北京：中國(guó)電力出版社，2007.101-1092 高研,畢銳, 楊為, 等. 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電檢測(cè)的影響J. 電網(wǎng)與清潔能源, 2009,25(4):3 Muench, F.J.Wright,G.A.Fault Indicators: Types, Strengths & ApplicationsJ. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems,1984,VolPAS-103 （12）:3688 3693.4 曾育彬.變壓器中性點(diǎn)接地短路分析J.電機(jī)電器技術(shù),2004,(4):23-26.5 陳鴻基中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的一種消諧方法J.廣東電力，1999,12(4):31-32.6 施偉斌基于 10kV 小電阻接地系統(tǒng)的架空線(xiàn)路接地故障指示器J.低壓電器,2007, 13:34-36.7 穆大慶，尹項(xiàng)根，甘正寧.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)的新原理探討J.長(zhǎng)沙 電力學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,20(01):6-9.8 Yasin Zuhaila Mat, Rahman Titlik Khawa Abdul. Influence of distributed generation on distributionnetwork performance during network reconfiguration for service restorationC. First InternationalPower and Energy Conference, (PEC on 2006) Proceedings, Putrajaya Malaysia, 2006: 566-5709 牟龍華, 孟慶海. 供配電安全技術(shù)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003, 8-11.10 張明君, 林敏. 電力系統(tǒng)微機(jī)檢測(cè)M. 第 2 版. 北京, 冶金工業(yè)出版社, 2011.11 楊國(guó)福. 電力系統(tǒng)繼電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J. 電氣制造, 2007, (7): 36-38.12 宋建成, 梁翼龍等. 礦用隔爆型真空饋電開(kāi)關(guān)中的過(guò)電流檢測(cè)J. 繼電器, 1999, (9).調(diào)研情況隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力需求迅猛增長(zhǎng)，電力網(wǎng)絡(luò)也在不斷的擴(kuò)大，更多的配電設(shè)備應(yīng)用在電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)以及電力設(shè)備的安全運(yùn)行顯的越來(lái)越重要，如今電網(wǎng)普遍使用各種檢測(cè)保護(hù)裝置來(lái)保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。故障檢測(cè)裝置是一種安裝在架空線(xiàn)路上、電力電纜及開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)排上，用于指示故障電流通路的裝置。一旦線(xiàn)路發(fā)生短路，巡線(xiàn)人員可借助指示器上的紅色報(bào)警顯示，迅速確定故障區(qū)段、分支、及故障點(diǎn)。短路故障以檢測(cè)線(xiàn)路相電流越限作為判斷依據(jù)，接地故障以檢測(cè)線(xiàn)路零序電流越限作為判斷依據(jù)，均通過(guò)指示儀表上的指示燈顯示。指示儀表上的接地指示燈亮，表明發(fā)生單相接地故障；指示儀表上的短路指示燈亮，表明發(fā)生了相間短路故障。- 3 -通過(guò)查閱科技文獻(xiàn)及調(diào)研，了解 10KV 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障的類(lèi)型及其特點(diǎn)，以及目前配電網(wǎng)中故障指示器的使用情況，結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求，以單片機(jī)系統(tǒng)為核心，通過(guò)對(duì)三相電流和零序電流信號(hào)的采集、處理，然后判斷出是否為故障電流，控制燈光給出相應(yīng)的指示?，F(xiàn)有設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件個(gè)人計(jì)算機(jī)、51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板、示波器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬(wàn)用表，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。3.實(shí)施方案、進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料實(shí)施方案10kV 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置設(shè)有三個(gè)短路故障傳感器，一個(gè)接地故障傳感器，一個(gè)讀數(shù)儀表連接導(dǎo)線(xiàn)是電纜或光纜，讀數(shù)儀表中配有時(shí)間復(fù)位電路及賦值電路接地故障由一個(gè)閃光 LED 燈指示，每根電纜上的短路故障由一個(gè)閃光的 LED燈指讀數(shù)儀表配有測(cè)試/復(fù)位按鈕，每一個(gè)傳感器由檢測(cè)短路及接地故障引起脈沖電流的線(xiàn)圈組成。如圖 1 是整體設(shè)計(jì)框架圖。如圖 2 是模擬樣機(jī)的信號(hào)采集與處理過(guò)程示意圖。模擬樣機(jī)用電流信號(hào)發(fā)生器來(lái)模擬產(chǎn)生電流互感器二次側(cè)的正常運(yùn)行電流和故障電流，然后經(jīng)濾波整流，I/V 轉(zhuǎn)換保持，A/D 采樣，單片機(jī)處理，根據(jù)采樣的值與各種狀況相應(yīng)的值對(duì)比得出電路運(yùn)行狀況，如果判斷是是系統(tǒng)故障，則立即啟動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)控制電路給出故障顯示并跳閘切斷電路。圖 1.整體設(shè)計(jì)框架電池 單片機(jī)系 統(tǒng) 指示牌電場(chǎng)、磁場(chǎng) 感應(yīng)裝置電源 電池 發(fā)光及翻牌信號(hào)模擬信號(hào)輸入 單片機(jī)系 統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換 器采樣保持低通濾波 器電壓形成- 4 -圖 2 模擬樣機(jī)的信號(hào)采集與處理過(guò)程框圖進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃第一階段（2015 年 12 月 28 日至 2016 年 3 月 06 日）：查找文獻(xiàn)、資料，深入學(xué)習(xí) 10KV 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置的相關(guān)知識(shí)，完成開(kāi)題報(bào)告。第二階段（2016 年 3 月 07 日至 2016 年 3 月 13 日）：翻譯四萬(wàn)字符與畢業(yè)設(shè)計(jì)題目相關(guān)的英文文獻(xiàn)。第三階段（2016 年 3 月 14 日至 2016 年 3 月 20 日）：根據(jù)故障檢測(cè)裝置方案進(jìn)行器件選型，硬件電路原理仿真，用 MATLAB 進(jìn)行故障檢測(cè)裝置的仿真、分析，解決出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行方案的優(yōu)化。第四階段（2016 年 3 月 21 日至 2016 年 4 月 04 日）：根據(jù)硬件原理圖繪制 PCB圖，制作硬件并調(diào)試。第五階段（2016 年 4 月 05 日至 2016 年 5 月 22 日）：軟件編程，并與硬件進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)課題任務(wù)與要求，做出可供調(diào)試的模擬樣機(jī)，并進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。第六階段（2016 年 5 月 23 日至 2016 年 5 月 30 日）：完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，提交論文。預(yù)交畢業(yè)設(shè)計(jì)資料1) 兩萬(wàn)字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；2) 四萬(wàn)字符以上的指定英文資料翻譯一份（附英文原文） ；3) 可供演示的系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置樣機(jī)一臺(tái)；4) 本系統(tǒng)軟件源代碼、硬件原理圖紙等資料一套。5) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)說(shuō)明系統(tǒng)方案的工作原理，給出兩套各有特點(diǎn)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，并選擇其中之一進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)電路、精密全波整流電路、低通濾波器電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路等的工作原理、系統(tǒng)硬件電路的工作原理和元器件參數(shù)的計(jì)算選擇過(guò)程、控制算法并附上全部程序代碼。詳細(xì)說(shuō)明系統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中的調(diào)試過(guò)程和結(jié)果。- 5 -指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師（簽字）：2016 年 3 月日開(kāi)題小組意見(jiàn)開(kāi)題小組組長(zhǎng)（簽字）：2016 年 3 月日院（系、部）意見(jiàn)- 6 -主管院長(zhǎng)（系、部主任）簽字：2016 年 3 月日