10kV中性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置的分析與設(shè)計
10kV中性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置的分析與設(shè)計,10,kv,中性,接地,配電網(wǎng),系統(tǒng)故障,檢測,裝置,分析,設(shè)計,中性點接地,配電網(wǎng)系統(tǒng)
第 I 頁 摘 要 配電網(wǎng)系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)在不同運行的條件下有以下幾種分類,分別是:正常運行狀態(tài)、不正常運行狀態(tài)和故障狀態(tài)。配電網(wǎng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時,會出現(xiàn)各種類型的不正常運行狀態(tài)和故障,常見的故障為短路故障,短路故障分為三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相短路接地故障四種類型。 針對以上的狀況,本文通過對配電網(wǎng)系統(tǒng)的過流故障的分析,設(shè)計線路故障檢測裝置,使 10性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)更加智能化。線路一旦發(fā)生故障,巡線人員可以立即查看故障檢測裝置的警報,快速定位故障區(qū)段位置,從而減少巡線工作人員檢修時的工作量。本文詳細介紹硬件設(shè)備的整體設(shè)計方案和整體設(shè)計過程,給出電路圖和詳細的原理圖。通過模擬樣機的設(shè)計檢驗了設(shè)計理論的正確性以及裝置判據(jù)的可靠性。 首先通過對短路而產(chǎn)生的過流故障進行分析,給出線路對應(yīng)的故障判斷依據(jù)。針對不同的故障類型設(shè)計出不同樣的解決方案。其次再利用單片機編寫程序, 使設(shè)計電路簡潔且有效。利用故障檢測裝置的工作原理,更好的分辨出系統(tǒng)的故障類型。硬件設(shè)計電路用 部的 10 位 A/D 采集電路,實現(xiàn)對短路情況的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。通過單片機發(fā)送數(shù)字信號來顯示其故障,再經(jīng)工作人員快速檢測維修電路,以確保用戶能正常使用電。最后,在完成整體設(shè)計的基礎(chǔ)上,通過使用模擬樣機的運行,來進行相關(guān)的試驗。詳細分析其中的參數(shù)和工作條件。結(jié)果表明,檢測裝置在各種條件下,都能以較好的工作達到預(yù)期要求。 關(guān)鍵詞: 中性點;配電網(wǎng)系統(tǒng);故障檢測裝置;接地故障;短路故障 第 in of at be of is is In of of in to so as to of a to as as of of of by of 51is By of of is 0 , of 1to a to by to in to on of of by of of in a of 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 目錄 目 錄 摘 要 . I . 緒論 . 1 題背景,目的和意義 . 1 言 . 1 計目的 . 1 計意義 . 2 內(nèi)外系統(tǒng)故障檢測裝置研究近況 . 2 展歷史 . 2 展方向 . 3 章小節(jié) . 3 2 配電網(wǎng)系統(tǒng)故障基本特征分析 . 4 電網(wǎng)中性點不接地方式原理介紹 . 4 性點不接地方 . 4 性點單相接地故障 . 5 性點不接地系統(tǒng)的中性點位移 . 6 性點不接地系統(tǒng)的特點 . 6 性點不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 . 7 性點不接地系統(tǒng)暫態(tài)特征分析 . 7 性點接地 方式性能分析 . 8 性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置 . 9 電網(wǎng)系統(tǒng)短路故障的危害 . 9 電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置工作原理 . 9 電網(wǎng)故障檢測裝置的特點 . 10 電網(wǎng)系統(tǒng) 相間短路分析 . 10 電網(wǎng)故障檢測裝置的安裝事宜 . 11 電網(wǎng)系統(tǒng)故障的的一般類型 . 12 流互感器工作原理 . 12 3 配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置硬件設(shè)計 . 14 路板制作過 程 . 14 片機系統(tǒng) . 14 片機系統(tǒng)概述 . 14 件部分的功能流程分析 . 14 件部分的整體設(shè)計 . 15 統(tǒng)核心電路設(shè)計 . 16 源電路模塊設(shè)計 . 16 流互感器和精密整流濾波處理模塊 . 17 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 目錄 片機芯片的選用及顯示電路的設(shè)計 . 19 片機最小系統(tǒng) . 19 位電路和系統(tǒng)時鐘電路 . 20 晶顯示模塊 . 20 模擬樣機部分的制作與調(diào)試 . 21 4 配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置的軟件設(shè)計 . 24 件部分 設(shè)計 . 24 統(tǒng)軟件整體設(shè)計 . 24 ,目的和意義 言 配電網(wǎng)系統(tǒng)運行方式較為繁雜,存在的分支特別多,這就會對每天的系統(tǒng)管理,還有后期維護工作造成影響。配電網(wǎng)系統(tǒng)的精密程度決定了系統(tǒng)在發(fā)生短路故障時定位相對會麻煩,為了提高定位精確度。國內(nèi)外的工程師們提出了許多種不同的解決處理方案。同時,一旦系統(tǒng)發(fā)生故障,人工檢測起來時既辛苦又費時,還使得供電可靠性大大降低了。而且在電網(wǎng)系統(tǒng)運行的過程中,工程師們也發(fā)現(xiàn)一些存在的問題,比如檢測故障不能夠及時顯示,系統(tǒng)運行不符合額定值等。 供電企業(yè)的最基本責任之一是努力提高配電可靠性,參照網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表明,電網(wǎng)客戶停電事故 90%都是因為 配電網(wǎng)系統(tǒng)故障照成的。所以,高效、精準地進行故障檢測定位。能夠使停電時間有效縮短,使得企業(yè)和用戶的損失減少,這對于電力系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟性、準確性的提高具有積極意義。 計目的 在面對上訴這些問題,電網(wǎng)企業(yè)工程師們就要組建更加完善的故障檢測裝置,以保證電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及電網(wǎng)控制的科學嚴謹性,加強企業(yè)設(shè)備管理等級,最終實現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置的良好發(fā)展。用了改進過后的故障檢測裝置,可以填補以上系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時,檢測功能上的不完整,更好地提高效率,還能加快檢測的速度,最短的過程查找到故障區(qū)段,為客 戶迅速恢復供電提供了強有力的保障。 優(yōu)良的故障檢測裝置可以實現(xiàn)每時每刻都能顯示出線路的工作情況,指出出現(xiàn)故障的區(qū)段,這些裝置安裝在箱變、電纜、電纜分支箱、架空線、環(huán)網(wǎng)柜里,用來顯示故障電流發(fā)生時的區(qū)段,包括停止供電、供電、過流故障、短路故障、接地故障等等。安裝了這些裝置還可以對電網(wǎng)設(shè)備實現(xiàn)整體有效監(jiān)控。這在傳統(tǒng)的設(shè)備管理中,各大企業(yè)往往都是通過工人來檢修,使得電力企業(yè)的運營成本增加,而且也會加大后勤人員的工作壓力。 10性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)能準確顯示單相接地短路故障和兩相短路故障,選用故障檢測裝置和零 序互感器兩兩結(jié)合的方法,來顯示零序電流發(fā)生突變的故障,以保證配電網(wǎng)系統(tǒng)接地故障引起的斷路器跳閘后,故障檢測裝置能夠正確給出顯示,讓工作人員能迅速地排除故障并且復位。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 2 頁 共 41 頁 計意義 10電網(wǎng)系統(tǒng)存在于生活生產(chǎn)的各個方面,中性點接地方式的選擇應(yīng)用對電網(wǎng)向客戶供電的穩(wěn)定性有著積極的意義。 10市配電網(wǎng)系統(tǒng)是這當中規(guī)模屬于最大的 ,它的應(yīng)用面也最為廣泛的,此系統(tǒng)的好壞程度早已經(jīng)成為了一項重要的指標,是對電力系統(tǒng)的供電能力、供電穩(wěn)定性以及電能輸出程度等硬性指標的最終體現(xiàn)?,F(xiàn)如今 ,我國國內(nèi)企業(yè)正在加大建設(shè) 電網(wǎng)設(shè)施和升級器件 ,其結(jié)構(gòu)日漸成熟可靠 ,與此同時系統(tǒng)也更加復雜化 ,電網(wǎng)系統(tǒng)不可避免的要受到故障的影響。比如說大面積的停電事故 ,就會影響到日常生活生產(chǎn) ,軍隊的日常訓練和國防安全等。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)調(diào)查得出 ,電力系統(tǒng)中 78%的故障事故都是來源于配電網(wǎng)系統(tǒng) ,由此可以知道對配電網(wǎng)故障的分析與研究是非常有意義的。 現(xiàn)如今,我國國內(nèi)企業(yè)正在加大建設(shè)電網(wǎng)設(shè)施和升級器件,其結(jié)構(gòu)日漸成熟可靠,與此同時系統(tǒng)也更加復雜化,電網(wǎng)系統(tǒng)不可避免的要受到故障的影響。比如說大面積的停電事故,就會影響到日常生活生產(chǎn),軍隊的日常訓練和國防安全等。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)調(diào)查得出,電力系統(tǒng)中 78%的故障事故都是來源于配電網(wǎng)系統(tǒng),由此可以知道對配電網(wǎng)故障的分析與研究是非常有意義的。 為了電力企業(yè)更好的對配電網(wǎng)系統(tǒng)起到管理與監(jiān)控,必須要通過使用故障檢測裝置,來提高電網(wǎng)電路的運行效率,從而做到安全的生產(chǎn)工作。企業(yè)的值班人員也可以利用線路上的報警顯示,一旦某個區(qū)域發(fā)生了運行狀態(tài)的變化,就可以及時的判斷出位置,做到快速給出處理方案,使供電線路可靠性、用戶滿意度得到更好的提升。在實際的生產(chǎn)工作中,電纜和架空配電網(wǎng)絡(luò)的短路故障、接地故障經(jīng)常因為種種原因而發(fā)生。因此高效地、準確 地、安全地找出出現(xiàn)故障的區(qū)域,對于電力工程公司來說是非常重要的。 內(nèi)外系統(tǒng)故障檢測裝置研究近況 展歷史 現(xiàn)如今我國生產(chǎn)的配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置的公司以及發(fā)展這些技術(shù)的時間,相對來說都比較短暫。隨著我國國內(nèi)有關(guān)技術(shù)的不斷進步,生產(chǎn)故障檢測裝置的企業(yè)越來越多,技術(shù)也日趨成熟,規(guī)模不斷擴大,已經(jīng)能基本上實現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)的故障檢測、通信方式以及管理技術(shù)的密切有效結(jié)合 1,最終提升了電力系統(tǒng)的運行情況,實現(xiàn)對電網(wǎng)電力公司的快速發(fā)展。 在我國,最開始使用的配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置是一種簡單的帶有開合功能的閉合鐵心,輸電線路從鐵心的下方穿過。當經(jīng)過的電流大于額定的值時,鐵心關(guān)閉,顯示為此處有故障,短路電流從下方流過,故障點就在這里。但是,這類產(chǎn)品還不夠成熟,有著不智能的缺點,它必須通過尋線工人的手去人工復位開合,這就給實際的生產(chǎn)工作帶來了不方便,不能得到普及和多數(shù)企業(yè)的使用。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 3 頁 共 41 頁 自從上個世紀配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置被發(fā)明以后就被各個國家電網(wǎng)公司所重視,不斷加大研究研發(fā)力度,從而進入到了一個飛快發(fā)展進步的時期。我國也是從 1990 年以后派遣優(yōu)秀工程師渠道國外學習了配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測器的原理,以及相關(guān)的自動復位顯示器裝置技術(shù),回到國內(nèi)后,經(jīng)過不斷創(chuàng)新研究再結(jié)合我國配電網(wǎng)線路的實際情況,政策的大力扶持 ,國內(nèi)企業(yè)在不停歇的消化,吸收,改進,對產(chǎn)品的大力創(chuàng)新,積累了一批忠實的客戶,并且得到了廣泛的應(yīng)用推廣,以及各大電力部門單位的認可。現(xiàn)如今我國配電系統(tǒng)的故障檢測裝置已經(jīng)處于先進水平,為電力系統(tǒng)的 正常運行作出了巨大的貢獻。 在一些發(fā)達的歐洲國家,如法國,波蘭等國逐漸將配電網(wǎng)系統(tǒng)由中興迪昂經(jīng)過低電阻接地的方式改變?yōu)橹C振接地方式,他們進行了大大小小數(shù)百次的實驗和研究,小電流接地保護裝置日趨成熟。比如應(yīng)用了有功電流法,法國電力公司( 九十年代研制出了一套基于 保護裝置。在應(yīng)用零序?qū)Ъ{法,波蘭的電力企業(yè)開發(fā)出新型的導納接地保護裝置,并且在自己的國家大力推廣,截至到 2000 年為止,已經(jīng)有多套設(shè)備投入到該國的電力中壓電網(wǎng)生產(chǎn)企業(yè)中運行 展方向 使用配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置能檢測出配電線路上出現(xiàn)的故障電流,可以把系統(tǒng)發(fā)生的故障區(qū)域、區(qū)段、分支詳細顯示出來,很是方便迅速、精準地找出故障。雖然在發(fā)達國家配電網(wǎng)系統(tǒng)的智慧化等級很高,可是他們查找配電線路故障的最主要方法還是要以來故障檢測指示器 2。 章小節(jié) 配電網(wǎng)在用戶與電力系統(tǒng)直接 相連接的環(huán)節(jié)中扮演著重要的成分,此套系統(tǒng)運行環(huán)境是相當?shù)膹碗s,它能否在實際的生產(chǎn)工作中正常運行,關(guān)乎一個電力企業(yè)的直接經(jīng)濟效益,對企業(yè)有著最重要的影響。因此,電網(wǎng)企業(yè)必須要重視配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行,強調(diào)管理著的安全運行意識,這樣才能確保實際的生產(chǎn)工作中的各項指標的合格,增加電網(wǎng)系統(tǒng)的供電輸電能力,使廣大的用戶群體滿意放心。本畢業(yè)設(shè)計方案充分考慮了配電網(wǎng)系統(tǒng)的各項指標、故障情況,盡可能的讓成品制作簡單明了,降低配電網(wǎng)故障效率,降低成本帶來的影響,控制在一個比較合理的區(qū)域,以此來提升成品的核心競爭力,力求在配電 網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮巨大作用,實現(xiàn)故障的準確定位與檢測。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 4 頁 共 41 頁 2 配電網(wǎng)系統(tǒng)故障基本特征分析 配電網(wǎng)系統(tǒng)中性點接地方式的選擇是個具體的綜合性技術(shù)性問題,它直接影響到電網(wǎng)裝置的過電壓水平、絕緣情況、電網(wǎng)供電穩(wěn)定性、接地保護措施、通信影響、人員和設(shè)備安全等多方面,是配電網(wǎng)系統(tǒng)能實現(xiàn)正常、高效運行的保證基礎(chǔ) 3。 電網(wǎng)中性點不接地方式原理介紹 配電網(wǎng)電力系統(tǒng)的中性點接地的方式大體上能歸結(jié)為這兩大類: 中性點有效接地和中性點非有效接地 4。其中中性點有效接地方式包括中性點直接接地和低電阻接地、經(jīng)低電抗;中性點非有效接地方式包括中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)過高點組接地5。 性點不接地方 在電力配電網(wǎng)系統(tǒng)中,中性點一般是指在變壓器低壓側(cè)中,三相線圈構(gòu)成星形聯(lián)結(jié),聯(lián)結(jié)點稱中性點。又因這點的電位為零,也可以稱為零線端,一般的零線就從此點引出的。在配電網(wǎng)開始發(fā)展的初期,因為人們對電流危害作用估計不足,多數(shù)國家采用的是中性點直接接地的方式??墒牵?jīng)常性的線路跳閘而造成的停電事故的增多,人們認識到這種方式的不可靠性。于是在經(jīng)過大亮科學實驗研究后,開始改為中性點不接地方式運行?!安唤拥亍币辉~,準確地講是指大地與配電網(wǎng)系統(tǒng)的中性點之間不存在有連接。在實際運行中,中性點不接地的方式也隨之出現(xiàn)了諸多的問題, 比如: ( 1)單相接地故障在多數(shù)時候不能被及時的檢測出來,工程師們無法迅速找出隔離接地點,單相接地會轉(zhuǎn)變?yōu)橄嘁姸搪饭收稀?( 2)帶有故障運行的時間太長,相對地電壓會升高成為線電壓,如果此時配電網(wǎng)存在有嚴重污染或者絕緣不好的話,就很容易引起異地兩個點接地故障。 ( 3)接地點電弧不會自主熄滅,流經(jīng)電容的電流加大,容易產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓和間歇性電弧過電壓,這會導致 大量燒毀事故故障。 實際應(yīng)用中設(shè)系統(tǒng)三相電源電壓 、 、 對稱。由于在各相導線間和相對地之間沿導線全長都有分布電容,各項絕緣有對地泄漏電導。因此,在電源電壓作用下,這些電容和電導上將會流過附加電流。因為分布電容、泄漏電導可以使用集中電容和電導作為代替。集中相見電容對系統(tǒng)的接地特性影響很小,及計及相對地電容 如 圖 2示為中性點不接地系統(tǒng)正常運行狀態(tài)圖。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 5 頁 共 41 頁 ( a)原理接線圖 ( b)電壓向量圖 圖 2中性點不接地系統(tǒng)的正常運行狀態(tài) 中性點不接地系統(tǒng)正常工作時,中性點所具有的對地電位,稱為不對稱電壓,用表示。可見正常運行中,電源中性點對地電壓為 0,即中性點對地電位相等 6。 則各相對地電壓為: U 相: U u d U u U n U u ( 1 V 相: U v d U v U n U v ( 1 W 相: U w d U w U n U w ( 1 由于各相對地電壓為電源各相的相電壓。所以電容電流大小相等,相位差為 120 ,三個值相加和為零,所以不會有電容電流流過大地。當每一個相對地電容不相等時, 為零,發(fā)生中性點位移現(xiàn)象 6。在中性點不接地系統(tǒng)中,正常運行時中性點所產(chǎn)生的位移電壓較小,可忽略 6。 性點單相接地故障 發(fā)生單相接地故障時,中性點對于地的電壓 U n U w ,非故障相對地電壓此時為線電壓,而中性點對地電壓為相電壓 7。如圖 2示為單相接地故障原理接線圖。 其中各相對地電壓情況: U 相: U u d U u U n U u w (線電壓) ( 1 V 相: U v d U v U n U v w (線電壓) ( 1 W 相: 0 ( 1 圖 2單相接地故障原理接線圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 6 頁 共 41 頁 配電網(wǎng)系統(tǒng)線路發(fā)生短路故障時,由于流過故障點的電流值會很大,可以通過繼電保護來實現(xiàn)對故障線路的快速切斷。但是,系統(tǒng)要是發(fā)生單相接地故障時,流過故障點的電流就為三相對地電容上電流的和,即 8 U (1式中 一相接地時,通過故障點的電容電流,( A); 2 f , f 為電網(wǎng)運行的頻率,( C 為電網(wǎng)每相對地電容,( F); U 為電網(wǎng)額定相電壓,( V)。 配電網(wǎng)系統(tǒng) 10空線路, 常就是 10A 到 100A,但是在電纜線路中, 值都比較大,可以達幾百安。一般的配電網(wǎng)系統(tǒng)電網(wǎng)的單相接地電容電流值不能夠引起繼電保護的跳閘動作。 它的有效值是 障電流是非故障單相電容電流 3 倍。 按照上文的闡述可以有以下結(jié)論,當中性點不接地系統(tǒng)有單相接地故障發(fā)生時,零序分量可以概括為以下幾點: 的方向是由母線指向故障線路的方向 。 以認為出現(xiàn)故障的地方產(chǎn)生一個零序電壓,這個零序電壓與故障前的相電壓在數(shù)值上相同,方向相反,因此導致零序電壓出現(xiàn)在整個配電網(wǎng)。 過同一等級的電壓線路元件對地的等值電容組成,它與由中性點接地系統(tǒng)所構(gòu)成的通路差別很大,該線路的零序阻抗與之前的相比差別很大。 當上敘 a、 b、 c、 d 四個條件都得以成立的時候,就可以斷定配電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地短路故障。 性點不接地系統(tǒng)的中性點位移 多數(shù)的架空線路因為排列的不對稱且換位不安全,產(chǎn)生各相位之間對地電容不想等,這就導致了中性點不接地系統(tǒng)正常運行時的中性點位移,也可以說中性點對地電位出現(xiàn)了位移現(xiàn)象。但是,一般位移電壓只要控制在電源電壓的 5%以內(nèi),都正常運行都沒有太大影響。 性點不接地系統(tǒng)的特點 配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,線電壓維持在一個穩(wěn)定值內(nèi),使用者即使能夠正桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 7 頁 共 41 頁 常的工作,但是接地的那個位置可能會有電弧效應(yīng)產(chǎn)生。 當輸電線路不是很長、輸出電壓不高的情況下,接地部分的電流值很小,電弧效應(yīng)只會產(chǎn)生很短的一段時間,尤其是在 35以 下的配電網(wǎng)系統(tǒng)中,企業(yè)不用在絕緣方面做太大的投資,且供電穩(wěn)定性作為一個優(yōu)點得以突出,所以中性點適宜采用不接地的方式運行。 當在一段較長的線路之中時,此時電壓也較高,接地電流較大。這時所產(chǎn)生的電弧就不會自主熄滅,表現(xiàn)為穩(wěn)定電弧和間歇性電弧,而且電壓值維持在一個高值時,企業(yè)對于絕緣方面的投資就要占整個配電網(wǎng)系統(tǒng)較大的比例。 其中中性點不接地方式的優(yōu)缺點分別為:當電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時,故障點線電壓數(shù)值保持不變,相電壓上升 3 倍,這就不會對三相設(shè)備的正常運行產(chǎn)生 影響,此為最大的優(yōu)點。在系統(tǒng)的單相接地電容不足 5A 時,所有的熱效應(yīng)都可以被電路上的各個元件的絕緣所承受,這種規(guī)格準許配電網(wǎng)電路在有故障的狀態(tài)下持續(xù)運行 12小時。但是,從實際的生產(chǎn)工作來說,應(yīng)當減少這種帶故障運行的時間;對于 10網(wǎng)電路而言,每一相對地電容的大小都至多為 ,因為安全起見,不論電路的絕緣有多好,電阻有多大,都要確保人在無意中直接接觸下不至于死亡。然而,這在實際配電網(wǎng)中是不存在的,接地保護和漏電保護措施只是作為間接接觸的主要手段而已。 性點不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 ( 1)電壓小于 500中 22080 ( 2) 3到 100 ( 3) 20到 350統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時線路接地電流很小,線電壓維持對稱狀態(tài)。所以電壓不等于零,其余別的相正常,電壓夾角為 120度,因為斷相導致三項電壓不維持平衡,在開口三角形處出現(xiàn)零序電壓 9。 性點不接地系統(tǒng)暫態(tài)特征分析 在配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,此時系統(tǒng)應(yīng)該使用中性點不接地系統(tǒng),所以開關(guān) S 必須為斷開狀態(tài)。如圖所示 2示,配電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)電流的分布圖。 圖 2配電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)電流的分布 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 8 頁 共 41 頁 在發(fā)生接地故障的那一瞬間,系統(tǒng)中電路的非故障相電壓就上升到一個很大的值,然后大小電容都可以快速充電,但是在發(fā)生故障的那一相,電壓就會快 速降低到一定值,并且所連接的電容會大量放電。 性點接地方式性能分析 ( 1)供電可靠性與故障范圍 中性點不接地對于供電穩(wěn)定性來說,單相接地后,電路的相電流維持在一定的穩(wěn)定值,線電壓也保持一個平衡狀態(tài),對用電客戶沒有造成大影響。單相接地故障電流數(shù)值很小,大多表現(xiàn)為瞬間性的故障,主要是架空線路,瞬間性故障在單相接地故障中占有85%以上的比例,這就不需要斷路器跳閘。 對于經(jīng)消弧線圈接地方式來說,單相接地連接時流經(jīng)電路上電容的電流得到補償,在接地點殘留下來的電流值很小,這就能讓故障點產(chǎn)生的電弧自然熄滅,同時可以讓故障處相電壓數(shù)值上升減慢,這就對故障電弧的避免重燃和自然熄滅產(chǎn)生積極的作用,約有 65% 85%的故障能夠自動消去,供電穩(wěn)定性強。 在低電阻接地方式上,永久故障和瞬間故障一樣都會引起開關(guān)裝置的跳閘,配電網(wǎng)線路跳閘機率遠遠高于之前的兩種接地方式。對于架空線路組成的混合型配電網(wǎng)系統(tǒng),這種方式的接地開關(guān)會很容易跳閘,供電穩(wěn)定性很低;而對于像主要以電纜構(gòu)成的電網(wǎng)來說,發(fā) 生永久性單相故障會比較多,而低電阻接地方式能夠迅速在開關(guān)跳閘,這就有利于防止事故擴大化,對電網(wǎng)的供電是積極的。 ( 2)故障電流對電網(wǎng)設(shè)備的影響 對于中性點不接地方式,故障電流表現(xiàn)為對電氣設(shè)備的危害,故障電流的持續(xù)時間和故障電流的幅值。這種方式的電網(wǎng)電容電流往往小于 10A,此時這個故障點上的耗散功率比較小,即使很長一段時間運行,也不會存在嚴重的威脅。 對于經(jīng)消弧線圈接地方式來說,線圈處于諧振狀態(tài)時,在接地點剩余的電流量很小,較長時間運行是不會對電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生嚴重影響。 在使用低電阻接地方式時,故障點周圍增加了幾百安的有功電流,一方面出現(xiàn)了短路故障時要馬上跳開線路,斷路器和其他所相連接的設(shè)備負擔較重,這就加大了電網(wǎng)企業(yè)工人的檢修維護時間;另一方面短路時電流對各種電網(wǎng)設(shè)備危害較大。 ( 3)人身安全 使用中性點不接地方式時,故障電流很小,配電網(wǎng)的跨步電壓和接觸電壓很低,短時間對于人身安全不會造成大的危害。 而經(jīng)消弧線圈接地時,就有利于瞬時故障的電弧自助熄滅,降低了人員觸電的機率。 為了取得更加快速的獲得接地保護時所需要的一定電流值,在經(jīng)低電阻接地方式時,一般系統(tǒng)單相接地電流值都 比較大,往往為 99A1000A。因為此時的流過線路的故障電桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 9 頁 共 41 頁 流很大,對設(shè)備有著嚴重的影響,在接地點周圍會產(chǎn)生數(shù)值較高的接觸電壓和跨步電壓,這就對路過的人員構(gòu)成了嚴重的危險。但是系統(tǒng)對于故障能做到快速跳閘,從而減少觸電機率。 ( 4)通信干擾與電磁兼容 對于配電網(wǎng)系統(tǒng)的瞬間發(fā)生的故障,主要作用的是靜電耦合,企業(yè)管理人員能夠用簡單的方式加以控制。 ( 5)過電壓與絕緣水平 配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,正常的相對地電壓逐漸上升轉(zhuǎn)變?yōu)榫€路中的線電壓。如果出現(xiàn)間歇性弧光接地,就會容易在線路中出現(xiàn)弧光接地過電壓 10。除此之外,工作人員在對系統(tǒng)操作時,還容易引出鐵磁諧振過電壓。如果故障存在的時間不太短的化,電力設(shè)備就要有較強的外絕緣泄漏安全距離。 ( 6)繼電保護選擇性 市場上已經(jīng)開發(fā)出多種選擇線路的方案,但是實際工作的效果都不是太好,因為單相接地電源往往比正常負荷電流小很多,這是難以確保繼電保護的選擇性,需 要安裝特殊的接點顯示裝置。 性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置 電網(wǎng)系統(tǒng)短路故障的危害 在短路故障發(fā)生期間,會導致電路中的元件永久性的失效,嚴重的會發(fā)生火災(zāi)事故;電壓嚴重不足,不足以維持電網(wǎng)設(shè)備的正常運行;在檢測到故障、排除故障動作時,因為熔斷器的保險絲斷掉,會產(chǎn)生停電事故,給用戶的生活生產(chǎn)帶來嚴重的影響和經(jīng)濟的損失。 故障檢測裝置主要由感應(yīng)部分和顯示電路兩結(jié)構(gòu)構(gòu)成 16。 電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置工作原理 配電網(wǎng)故障檢測裝置按功能可以分為短路故障檢測裝置和短路、接地故障檢測裝置。它一般都會安裝在架空線路上、開關(guān)柜母線排和電網(wǎng)電纜上,用作指示故障電流通路的顯示器 11。其中短路故障檢測裝置是安裝在各大配電網(wǎng)系統(tǒng)線路上,為了更加準確、迅速地檢測出線路短路故障和單相接地故障,當某一區(qū)段發(fā)生短路故障,此時檢測裝置的顯示器就會發(fā)出報警信息,能夠在線實時監(jiān)控到故障的信息,給出閃燈警示。故障檢測裝置的構(gòu)成也相對簡單,它往往由時間電流檢測、故障判別、故障定位驅(qū)動、故障信息反饋指示以及信號輸出和自主延時復位控制器等 12,發(fā)生故障時 燈就會顯示為紅色的報警。如圖 2故障檢測裝置的構(gòu)成示意圖。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 10 頁 共 41 頁 圖 2故障檢測裝置的構(gòu)成示意圖 電網(wǎng)故障檢測裝置的特點 ( 1) 具有故障檢測功能:當配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,顯示窗口為耀眼的亮紅色并伴隨有刺眼的閃光示警。 ( 2) 具有很強的抗外界干擾能力,并且反應(yīng)迅速,動作敏捷。電路信號不會受到線路、高次諧波、電流波動、勵磁涌流的影響。 ( 3) 能簡單快速地查找出故障所在區(qū)段:故障檢測裝置能直接在配電線路上安裝,通過兩兩相鄰兩組檢測器是否正常運作可以很容易的判斷出故障發(fā)生區(qū)段。 ( 4) 自動復位:檢測裝置會 出廠時設(shè)定好的復位時間在判斷出故障狀態(tài)后自行返回正常的位置。 ( 5)帶線安裝和拆卸:可以在有電流存在的情況下進行維修維護與安裝工作,不影響配電網(wǎng)線路的正常運行,步驟簡潔。圖 2國內(nèi)常見的配電網(wǎng)故障檢測裝置。 圖 2國內(nèi)常見的配電網(wǎng)故障檢測裝置 電網(wǎng)系統(tǒng)相間短路分析 配電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生故障時大體上都是相位不同的。其中在發(fā)生非對稱故障時,每一相的電流和電壓有效值都是不同的。所以,只分析三相電路中的一相是不可以準確反應(yīng)出配電網(wǎng)存在的問題。在實際工作中,使用對稱分量法對相位不平衡系統(tǒng)進行分析得到的數(shù)據(jù)是大體接近實際情況的。這里就可以引用對稱分量法來闡述相間短路的情況。對稱分量法 一般是對配電網(wǎng)系統(tǒng)中的一組不對稱的三相點進行拆分,就可以分為正序,負序和零序三序相量。通過計算則可以求出故障電壓電流數(shù)量值。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 11 頁 共 41 頁 ( 1)正 序分量:如圖所示可以看出,三個向量的大小是一樣的。每兩兩相之間都是相差 120 度。正序分量是個平衡的系統(tǒng) 。 如圖 2-6(a)所示。 ( a)正序分量 ( b)負序分量 ( c)零序分量 圖 2三相不對稱向量所對應(yīng)的分量 ( 2)負序分量:各向量相鄰相相位差也是 120 度,大小一樣,但這是按逆時針方向的, C 相超前 B 相 120 度,而 B 相則超前 A 相 120 度,與三相相序是不同,如圖 2b)所示。 ( 3)零序分量:零序分量的向量的大小、相位都是一樣的,如圖 2-6(c)所示。 在正序分量中,恒有下列關(guān)系: 1F ,1 ( 2 其中 23( 2 顯然存在: 01 2 , 13 ( 2 在負序分量中,恒有以下關(guān)系: 2F ,2 ( 2 在零序分量中,則有: 0( 2 由上敘計算分析,我們可以總結(jié)出配電網(wǎng)系統(tǒng)兩相短路的特點: 配電網(wǎng)系統(tǒng)短路電流和短路電壓沒有零序分量存在。 在配電網(wǎng)系統(tǒng)的兩相短路故障中,短路電流大小是正序電流的 3 倍,但方向是相差 180 度。 配電網(wǎng)系統(tǒng)短路故障中,相間的電壓幅值和相位一樣,一般來說,短路點所在的非故障相的電壓是正序電壓的 2 倍,數(shù)值上為非故障相電壓的 1/2,相位相反。 電網(wǎng)故障檢測裝置的安裝事宜 故障檢測裝置安裝在架空線、環(huán)網(wǎng)柜、箱變、電纜上,用來顯示故障 3。 為了方便電網(wǎng)巡線工作人員快速找到線路故障處,高效地減少檢測故障的時間和過程,配電網(wǎng)故桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第 12 頁 共 41 頁 障檢測裝置安裝地點應(yīng)按照以下原則選擇進行: ( 1) 安裝配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝一、畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容 1、復習并學習電力系統(tǒng)分析課程中關(guān)于電力系統(tǒng)短路和中性點接地方式章節(jié)相關(guān)理論知識,掌握 10力系統(tǒng)短路過程及電流和電壓變化過程,了解中性點不接地系統(tǒng)故障檢測的基本原理與目前常用的實現(xiàn)方法,了解目前所用裝置的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和性能特征; 2、 學習和掌握查閱科技文獻的主要途徑,查找并仔細閱讀 10電系統(tǒng)故障檢測的基本方法,分析現(xiàn)有檢測手段和裝置種類和工作原理,通過科技論文、技術(shù)資料的檢索和閱讀,了解并掌握 10點不接地系統(tǒng)故障檢測的原理、常用方法和研究與發(fā)展狀況 ; 3、 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計題目和要求,深入分析 10點不接地系統(tǒng)故障檢測檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理、工作方式和控制方法,學習現(xiàn)有高壓電氣系統(tǒng)過電流檢測與報警的實現(xiàn)方法,根據(jù)分析結(jié)果進行與畢業(yè)設(shè)計題目和研究內(nèi)容相關(guān)的必要的電路或者模型仿真,最終制定畢業(yè)設(shè)計的實施方案 ; 4、 根據(jù)前期工作和計劃研究方案,設(shè)計并開發(fā) 10點不接地系統(tǒng)故障檢測裝置模擬樣機,并對樣機進行各部分功能測試,與研究方案進行對比分析,反過來對實施方案和仿真模型進行修訂和完善,進一步指導實際樣機的實現(xiàn),完善樣機的測試工作。 二、畢業(yè)設(shè)計(論文)的要求與數(shù)據(jù) 1、 分析 10性點不接地系統(tǒng)的運行方式,對該系統(tǒng)的短路和單項接地故障進行必要的理論分析,并進行必要的仿真建模 ; 2、 設(shè)計并研制 10性點不接地系統(tǒng)故障檢測裝置原理圖和 路板圖,進行相應(yīng)測試和實驗; 3、要求檢測 0序電流范圍,制作可供演示的模擬樣機,并進行系統(tǒng)測試。 三、畢業(yè)設(shè)計(論文)應(yīng)完成的工作 1、 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中的研究內(nèi)容和要求, 完成二萬字左右的畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) ,要求內(nèi)容翔實,有必要的系統(tǒng)原理、實施方案、必要的模型仿真、系統(tǒng)設(shè)計和實驗過程及樣機功能驗證 ;在畢業(yè)設(shè)計 說明書(論文)中必須包括詳細的 300單詞的英文摘要 。 2、獨立完成與課題相關(guān),不少于四萬字符的指定英文資料翻譯(附英文原文);具體要求為:翻譯材料要與畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容相關(guān),為了準確性作者姓名可以不翻譯,參考文獻可以不翻譯,但所翻譯的字符數(shù)應(yīng)達到規(guī)定要求。 3、 完成中性點不接地系統(tǒng)接地故障檢測裝置的設(shè)計方案,要求圖表資料齊全 。 4、計算機繪制相關(guān)硬件的原理圖、電氣安裝接線圖、制版圖等; 5、設(shè)計出系統(tǒng)的硬件和相應(yīng)軟件并完成其調(diào)試; 6、根據(jù)課題任務(wù)與要求,做出可供演示的模擬樣機,并進行系統(tǒng)測試。 四、 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻 1 王青 ,韋光慶 . 中性點不接地系統(tǒng)中幾種電壓不平衡現(xiàn)象的分析 J. 安慶師范 學院學報 (自然科學版 ),2001, 7( 3): 222 黃日淵變壓器中性點不接地系統(tǒng)的分析 J 韶關(guān)大學學報 (自然科學版 ), 1999, 20( 4): 643 . 984,( 12) :3688 3693. 4 曾育彬 . 變壓器中性點接地短路分析 J 2004,(4): 235 陳鴻基中性點不接地系統(tǒng)的一種消諧方法 J廣東電力, 1999, 12(4): 316 施偉斌 基于 10地系統(tǒng)的架空線路接地故障指示器 J 低壓電器 , 2007, 13:34 7 穆大慶 ,尹項根 ,甘正寧 . 中性點不接地系統(tǒng)中單相接地保護的新原理探討 J. 長沙電力學院學報 (自然科學版 ) , 2005,20(01): 68 黃堅明 . 110J 1999,19(06): 649 陳代云 ,金蕾 J2001, 29(1): 5010 張斌,袁欽成,袁月春 配電線路故障指示器現(xiàn)狀分析 J. 供用電 , 2005, 22(5): 2911 徐永遠,徐彥素 J2006, 4:27 五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及 條件 計算機 1 臺,示波器,單片機開發(fā)系統(tǒng) 任務(wù)下達時間: 2015 年 12 月 28 日 畢業(yè)設(shè)計開始與完成時間: 2015 年 12 月 28 日至 2016 年 05 月 22 日 組織實施單位: 教研室主任意見: 簽字: 2015 年 12 月 30 日 院領(lǐng)導小組意見: 簽字: 2015 年 12 月 31 日 10 0. r. . of to to a of or of is to of be of to be by to of In of 0kV in of to a by a or be of 20/30 kV be to of 0kV to to of to be to of of 5 6. of is on to be as as of I. 6kV 0kV of 22011as or is of is , a in of ea ,000 s is of in at an 8) to of a of 0kV 55, in 6Kv 75 in of a of :2, 3,539 2,258 km of is 0% of of 1. is of a of It is a 220/66kV or a 220/30kV a 66kV 0kV it is of 1. 1. of 2. 0N 0N n 0kV to is 0 As a of is In a of 141, of be if is If of is is to to 95 A in of 54/by 0 to of in 0kV 3 4. F N 0he 0kV be a 220/30kV 3 000kV 20/30kV of a 63 00or a kV a is by a by 0kV 3 4 3. he at of in I. I T F V. F N N 0he to on is or it an on of On of is a 10 to is 0% of to of to is 1% of to is 0% of In to is 4% of 20/30 kV as as of to is 3% of is in , to of 4. To to kA 0200 n of is to be 0n of 0 6=60 to n. is at is by of of 0kV or on to is in . to 6. of 7. of to 1.2 of to 0kV 6 II 6 30 kV 1 F . wo of in 0kV of to be of is 20/30/11kV of is 20/30/11kV A. 20/30/11 of to on 20/30 kV 1/11/2007, to 0 of 0 in V F 10 2 2 801) by of is 20/30kV , by of is on s 30kV 2) 3) it is of is to .9 kA is to is of I) of s 1), (2), 3) .6 kA B) of 2) 3) at a .8 is on to to of 1). of to kA it is of of 0kV of is to in to is on to of 8. in ) in is TP of in I) by no to a to .9 of to to s a I), .6 to to .9 On to in as a of in s 0 of to 9. s) 10. ) in of to to at of in 20/30kV do A. 20/30/11 20/30/11 kV 7/11/2010, a to to on to 50 : F F 10 2 10 4001) of by of of 0kV 1), it be to of 1.5 s in 1. 11. of to 2 3 of to 1) 2). 12. of to 1) 13. of 2) ) of 4, to as to at of 0.5 as 5. of to 1) as 6. of to 2) as 7. 14. 15. at nd of 16. of to 1) 17. of 2) 3) in to is by of s 10in 0kV to if is is 0kV 0/11kV he of be or be a of is to to to a to 00kV to to 4 kA kA in 0kV to 0kV on of n of to 0n, to to of on of on to in is to in to in in to as in ) of 20/30kV be 0kV an to as as on 2) In of n s), 10n be in n 0kV to to 3) be so it 10n 20 4) it is to to 0kV 5) of be a 0kV 6) be on a 7) 0kV a 6 1 . “ of 009 2 “ ow- 1 - 點和難點 研究內(nèi)容 故障檢測裝置安裝在架空線、環(huán)網(wǎng)柜、箱變、電纜、電纜分支箱里,用來指示故障電流的通路。線路發(fā)生故障后,巡線人員可以借助檢測裝置的報警顯示,快速確定發(fā)生故障區(qū)段 ,找出故障點。與此同時,故障檢測裝置能夠做到實時檢測線路的運行狀態(tài)和發(fā)生故障的地點,比如送電、停電、接地、短路、過流等。在線路運行狀態(tài)發(fā)生變化時迅速告知值班人員,做出處理決定,可以極大地提高供電可靠性、提高用戶的滿意度 。 配電網(wǎng)系統(tǒng)中,線路分支很多,運行方式較復雜,線路的管理、維護工作量很大。發(fā)生故障 時檢查費時費力,導致供電可靠性較低。而故障檢測裝置能夠彌補上述輸電故障查詢的不足,省時省力,為快速查詢故障點,快速恢復供電提供有力的保障。 研制適用于 10 電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)的,能夠正確反映接地故障、短路故障的故障檢測裝置,采用故障檢測裝置和零序互感器組合方式,反映零序電流突變,并和繼電檢測接地動作和線路重合閘相匹配,確保系統(tǒng)接地故障引起跳閘后,故障檢測裝置能夠正確動作,能自動或手動復位。 我國生產(chǎn)故障檢測裝置的企業(yè)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展歷史都不長,但是,在科技高速發(fā)展的推動下,故障檢測裝置的生產(chǎn)規(guī)模日益 擴大,產(chǎn)品技術(shù)含量越來越高,能針對用戶的需求生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品,新產(chǎn)品的推出頻率也越來越高,有些產(chǎn)品已達到國際先進技術(shù)水平。 ( 1)通過科技論文、技術(shù)資料的檢索,調(diào)研 10性點不接地系統(tǒng)的運行方式,了解中性點不接地系統(tǒng)及地故障特征和檢測方法; ( 2)分析中性點不接地系統(tǒng)接地故障特征,給出仿真分析波形,并對仿真結(jié)果進行分析;設(shè)計并實現(xiàn)中性點不接地系統(tǒng)故障監(jiān)測裝置樣機; ( 3)通過分析確定裝置的設(shè)計的方案,并制定技術(shù)路線; ( 4)通過仿真驗證方案的可行性,制作控制器樣機并給出初步的試驗 結(jié)果。 研究重點及難點 重點 ( 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)動電路使裝置能夠 檢測 0序電流出現(xiàn)的 故障并動作。 - 2 - 難點 ( 1) 電力系統(tǒng)在運行的過程中會出現(xiàn)各種各樣的狀況,有正常和不正常的,電流也比較復雜,要區(qū)分正常運行的電流電壓特性、合閘操作的電流電壓特性和故障的電流電壓特性; ( 2) 裝置在復雜的電磁環(huán)境下工作應(yīng)有較強的抗干擾能力,使保護裝置能在 正常操作下不動作以及在故障狀態(tài)下可靠動作以實現(xiàn)系統(tǒng)可靠安全運行。 - 3 - 閱過的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實驗條件等) 查閱過的文獻資料 1 王承玉,海濤,陳勇等 M國電力出版社, 2 高研 ,畢銳 , 楊為 , 等 . 分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電檢測的影響 J. 電網(wǎng)與清潔能源 , 2009,25(4): 3 nd . I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o w e r A p p a r a t u s a n d S y s t e m s , 1 9 8 4 , Vo l - 1 0 3 ( 12) :3688 3693. 4 曾 育彬 接地短路分析 J術(shù) ,2004,(4):235 陳鴻基中性點不接地系統(tǒng)的一種消諧方法 J1999,12(4):316 施偉斌基于 10電阻接地系統(tǒng)的架空線路接地故障指示器 J2007, 13:347 穆大慶 , 尹項根 , 甘正 寧 J 電 力 學院學報 (自然科學版 ),2005,20(01):68 of on . (006) 2006: 5669 牟龍華 , 孟慶海 . 供配電安全技術(shù) M. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 2003, 810 張明君 , 林敏 . 電力系統(tǒng)微機檢測 M. 第 2 版 . 北京 , 冶金工業(yè)出版社 , 2011. 11 楊國福 . 電力系統(tǒng)繼電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J. 電氣制造 , 2007, (7): 3612 宋建成 , 梁翼龍等 . 礦用隔爆型真空饋電開關(guān)中的過電流檢測 J. 繼電器 , 1999, (9). 調(diào)研情況 隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,電力需求迅猛增長,電力網(wǎng)絡(luò)也在不斷的擴大,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)備的安全運行顯的越來越重要,如今電網(wǎng)普遍使用各種檢測保護裝置來保障系統(tǒng)安全可靠運行。 故障檢測裝置是一種安裝在架空線路上、 電力電纜及開關(guān)柜母線排上,用于指示故障電流通路的裝置。一旦線路發(fā)生短路,巡線人員可借助指示器上的紅色報警顯示,迅速確定故障區(qū)段、分支、及故障點。短路故障以檢測線路相電流越限作為判斷依據(jù),接地故障以檢測線路零序電流越限作為判斷依據(jù),均通過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。 通過查閱科技文獻及調(diào)研,了解 10電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)故障的類型及其特- 4 - 點,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)計的要求,以單片機系統(tǒng)為核心 ,通過對三相電流和零序電流信號的采集、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。 現(xiàn)有設(shè)備及實驗條件 個人 計算機 、 51 單片機開發(fā)板、示波器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬用表,開放實驗室。 度實施計劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料 實施方案 10電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)故障檢測裝置設(shè)有三個短路故障傳感器,一個接地故障傳感器,一個讀數(shù)儀表連接導線是電纜或光纜,讀數(shù)儀表中配有時間復位電路及賦值電路接地故障由一個閃光 指示,每根電纜上的短路故障由一個閃光的 指讀數(shù)儀表 配有測試 /復位按鈕,每一個傳感器由檢測短路及接地故障引起脈沖電流的線圈組成。 如圖 1 是整體設(shè)計框架圖。如圖 2 是模擬樣機的信號采集與處理過程示意圖。模擬樣機用電流信號發(fā)生器來模擬產(chǎn)生電流互感器二次側(cè)的正常運行電流和故障電流,然后 經(jīng)濾波整流, I/V 轉(zhuǎn)換保持, A/D 采樣,單片機處理,根據(jù)采樣的值與各種狀況相應(yīng)的 值對比得出電路運行狀況,如果判斷是是系統(tǒng)故障,則立即啟動程序驅(qū)動控制電路給出故障顯示并跳閘切斷電路。 圖 圖 2 模擬樣機的信號采集與處理過程框圖 - 5 - 進度實施計 劃 第一階段 ( 2015 年 12 月 28 日至 2016 年 3 月 06 日):查找文獻、資料,深 入學習10電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)故障檢測裝置的相關(guān)知識,完成開題報告 。 第二階段( 2016 年 3 月 07 日至 2016 年 3 月 13 日):翻譯四萬字符與畢業(yè)設(shè)計題目相關(guān)的英文文獻。 第三階段( 2016 年 3 月 14 日至 2016 年 3 月 20 日):根據(jù)故障檢測裝置方案進行器件選型,硬件電路原理仿真,用 行故障檢測裝置的仿真、分析,解決出現(xiàn)的問題,進行方案的優(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 ,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,并進行系統(tǒng)測試。 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,提交論文。 預(yù)交畢業(yè)設(shè)計資料 1) 兩萬字以上的畢業(yè)設(shè)計說明書一份; 2) 四萬字符 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)故障檢測裝置樣機一臺; 4) 本系統(tǒng)軟件源代碼、硬件原理圖紙等資料一套。 5) 設(shè)計說明書應(yīng)說明系統(tǒng)方案的工作原理,給出兩套各有特點的系統(tǒng)實現(xiàn)方案,并選擇其中之一進行詳細設(shè)計。設(shè)計說明書應(yīng)詳細說明電流轉(zhuǎn)化為電壓信號電路、精密全波整流電路、低通濾波器電路、單片機最小系統(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)的計算選擇過程、控制算法并附上全部程序代碼。詳細說明系統(tǒng)驗證實驗中的調(diào)試過程和結(jié)果。 - 6 - 指導教師意見 指導教師(簽字): 2016 年 3 月 日 開題小組意見 開題小組組長(簽字): 2016 年 3 月 日 院( 系、部)意見 主管院長(系、部主任)簽字: 2016 年 3 月 日
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