小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線裝置的設(shè)計(jì)學(xué)位論文.doc

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1、目錄0引言11緒論31.1小電流接地系統(tǒng)研究現(xiàn)狀31.2小電流接地系統(tǒng)研究的意義42小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析62.1概述62.2小電流接地系統(tǒng)不同接地方式的比較72.2.1中性點(diǎn)不接地方式72.2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式72.2.3中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式82.3小電流接地系統(tǒng)不同接地方式的故障分析82.3.1中性點(diǎn)不接地方式的故障分析82.3.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障分析132.3.3中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)單相接地故障分析173小電流單相接地故障選線算法203.1選線算法綜述203.1.1零序電流比幅算法203.1.2群體比幅比相算法203.1.3無功功率算法21

2、3.1.4五次諧波分量算法213.1.5有功分量算法223.1.6小波算法223.1.7能量函數(shù)法233.1.8信號(hào)注入法243.2選線影響因素分析253.3綜合選線算法253.4連續(xù)選線算法274小電流接地選線裝置的硬件設(shè)計(jì)294.1CPU模塊294.2信號(hào)采集模塊304.3A/D轉(zhuǎn)換模塊314.4存儲(chǔ)空間擴(kuò)展模塊364.4.1SRAM的擴(kuò)展364.4.2FLASH芯片的擴(kuò)展384.5人機(jī)對(duì)話模塊394.6通信系統(tǒng)414.7硬件抗干擾設(shè)計(jì)435小電流接地選線裝置的軟件設(shè)計(jì)445.1軟件框架設(shè)計(jì)445.1.1控制層軟件設(shè)計(jì)455.1.2應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)535.1.3各任務(wù)之間的切換關(guān)系

3、545.2軟件抗干擾技術(shù)的應(yīng)用556經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析577結(jié)論58致謝59參考文獻(xiàn)60附錄A譯文61附錄B外文文獻(xiàn)650引言電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式可劃分為兩大類：大電流接地方式和小電流接地方式。在大電流接地方式中，主要有：中性點(diǎn)直接接地方式，中性點(diǎn)經(jīng)低電阻、低電抗或中電阻接地方式；在小電流接地方式中，主要有:中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，中性點(diǎn)不接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式等[1,2]。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的情況比較復(fù)雜，各物理量的變化與系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式、接地點(diǎn)位置、接地電阻值、燃弧和熄弧情況等因素都有關(guān)系。不過接地故障發(fā)生后總是先引起各相電壓的變化，然后導(dǎo)致各相電流發(fā)生變

4、化。我國(guó)6~66kV配電網(wǎng)一般為小電流接地方式。單相接地故障是配電網(wǎng)中發(fā)生頻率較高的故障，故障發(fā)生后，由于大地與中性點(diǎn)之間沒有直接電氣連接或串接了電抗器，因此短路電流很小，保護(hù)裝置不需要立刻動(dòng)作跳閘，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，特別是在瞬時(shí)故障條件下，短路點(diǎn)可以自行滅弧恢復(fù)絕緣，有利于減少用戶短時(shí)停電次數(shù)。但如果故障是永久性的，系統(tǒng)僅允許在故障情況下繼續(xù)運(yùn)行1~2小時(shí)，此時(shí)必須盡快查明接地線路，以便采取相應(yīng)措施排除故障，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行[3,4]。因此提出小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障選線問題。小電流接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是接地故障零序電流小，但微弱的零序電流?；祀s在各種干擾信號(hào)中，為準(zhǔn)確選線

5、排除故障增加了難度。針對(duì)這個(gè)問題已有大量的研究，基于不同的原理，提出了許多解決方案，并開發(fā)出選線裝置在實(shí)際工作中取得了一定的應(yīng)用。在研究選線算法的初期，主要針對(duì)某一具體算法，如適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的群體比幅比相算法，適用于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的諧波法、能量法、小波法等。從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來看，這些傳統(tǒng)的算法的選線效果并不理想，主要原因有：(1)接地狀況復(fù)雜，故障狀況不同，產(chǎn)生的故障特征量在數(shù)值上、變化規(guī)律上相差很大；(2)故障電流微弱，測(cè)量精度難以保證；(3)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾以及工頻負(fù)荷電流干擾使測(cè)量的故障成分信噪比非常低。受各種干擾因素的影響,故障選線裝置測(cè)量到的故障特征量(如零序電流、

6、零序功率方向等)具有很大的模糊性和不確定性，同一干擾信號(hào)對(duì)不同的故障檢測(cè)手段的影響相差較大，沒有哪種單一選線方法對(duì)所有故障類型都有效。另外，由于小電流接地系統(tǒng)的特殊性，運(yùn)行中因改變運(yùn)行方式而出現(xiàn)諧振過電壓的幾率較高，過電壓不僅影響設(shè)備的安全運(yùn)行，并且會(huì)啟動(dòng)選線裝置，造成選線裝置誤動(dòng)，影響故障處理。67因此，分析研究各種選線算法，提取特征信息確定選線算法的有效性，將各種選線算法智能融合，分析諧振引起的虛幻接地現(xiàn)象，有效區(qū)別諧振過電壓和單相接地故障，形成適應(yīng)性強(qiáng)的選線算法，并為算法的實(shí)現(xiàn)建立計(jì)算快速、靈敏的硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障快速、可靠選線，將具有重要的理論和實(shí)際意義

7、。671緒論1.1小電流接地系統(tǒng)研究現(xiàn)狀世界各國(guó)的配電網(wǎng)中性點(diǎn)在50年代前后，大都采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式；到60年代后，有的采用直接接地和低電阻接地方式，有的采用經(jīng)消弧線圈接地方式。對(duì)于故障選線的研究，在前蘇聯(lián)，小電流接地系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并對(duì)其保護(hù)原理和裝置的研究給予了很大的重視，發(fā)表了多篇論文，研制了幾代裝置，在供電和煤炭行業(yè)中得到了應(yīng)用，保護(hù)原理從過流、無功方向發(fā)展到了群體比幅；裝置由電磁式繼電器、晶體管發(fā)展到模擬集成電路和數(shù)字電路，