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新型消弧及过电压保护装置的研制

作　者: 王金辉
导　师: 马少华
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 配电网 小电流接地方式 弧光接地 消弧装置 测控单元
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


我国6~35kV配电网的运行主要采用小电流接地方式,包括中性点不接地或经消弧线圈接地。在小电流接地系统中,单相接地故障,尤其是单相弧光接地故障,一直以来都威胁着我国配电网的安全运行。本论文主要研究能够有效解决我国中压配电网单相接地故障尤其是单相弧光接地故障的方法。现有的消除弧光接地故障的装置主要是自动调谐消弧线圈和故障相快速接地装置。但是这两类消弧装置或者不能彻底熄灭电弧,或者存在安全隐患。本文在分析了这两类消弧装置的消弧原理及优缺点后,提出了采用可调谐消弧线圈与故障相快速接地装置相结合的消弧装置设计方案,并完成了该消弧装置的整体结构设计。同时,文章结合装置自身的结构及工作特点,提出了适合的系统电容电流测量方案,并论述了装置处理单相接地故障的工作流程。本文分析了中压配电网中主要故障的产生机理和故障特征,提出了配电网故障综合判定方法,为消弧装置在故障发生时准确判别故障并作出相应处理提供了前提。根据本装置的功能要求,文章设计了基于dsPIC数字信号控制器(DSC)的消弧装置测控单元,阐述了其软、硬件实现方案,使用MPLAB C30 C语言编译器编写了测控单元的软件程序。本文使用Matlab/Simulink仿真软件根据装置的工作方式建立仿真模型,验证了装置消弧工作的可行性和论文制定的系统接地电容电流测量方案的可行性。本装置虽然在一定程度上增加了消弧工作的成本,但是能够有效减小接地电流,限制过电压倍数,同时可以快速熄灭电弧,避免电弧接地故障扩大,很好的解决了单相弧光接地问题。对于系统对地电容电流较大、对消弧效果要求高的配电网来说,本装置不失为一个很好的选择。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 现有消弧装置分析  11-13
    1.2.1 消弧原理的研究  11
    1.2.2 消弧线圈的消弧原理及局限性  11-12
    1.2.3 XHG消弧及过电压保护装置分析  12-13
  1.3 研究新型消弧装置的意义  13-14
  1.4 本论文主要工作  14-15
第二章 新型消弧及过电压保护装置研究  15-23
  2.1 消弧装置的整体结构  15-18
    2.1.1 Z型接地变压器  16
    2.1.2 并联电抗器组  16-17
    2.1.3 故障相快速接地单元  17
    2.1.4 测控系统  17-18
  2.2 电容电流测量  18-21
    2.2.1 系统电容电流在线监测方法分析  18-20
    2.2.2 本装置的电容电流测量方案  20-21
  2.3 消弧装置的工作方式  21-22
  2.4 小结  22-23
第三章 配电网单相接地故障分析  23-35
  3.1 单相接地故障分析  23-31
    3.1.1 故障产生机理及特征分析  23-26
    3.1.2 Matlab仿真分析  26-30
    3.1.3 单相接地故障相别的判断  30-31
  3.2 铁磁谐振故障分析  31-32
  3.3 PT断线故障分析  32-33
  3.4 配电网故障综合判据  33-34
  3.5 小结  34-35
第四章 消弧装置测量与控制单元实现方案  35-63
  4.1 硬件实现方案  35-47
    4.1.1 核心处理芯片的选择  36
    4.1.2 信号调理电路  36-41
    4.1.3 继电器驱动电路  41
    4.1.4 通信接口电路设计  41-45
    4.1.5 人机接口电路设计  45-47
    4.1.6 硬件系统抗干扰设计  47
  4.2 控制单元软件功能实现  47-62
    4.2.1 控制单元软件设计思路  48
    4.2.2 主程序设计  48-49
    4.2.3 A/D采样程序设计  49-51
    4.2.4 FFT算法分析  51-53
    4.2.5 故障判断及处理的软件实现  53-55
    4.2.6 系统对地电容监测程序  55-56
    4.2.7 CAN通信程序设计  56-60
    4.2.8 其他程序设计  60-61
    4.2.9 软件程序抗干扰设计  61-62
  4.3 小结  62-63
第五章 仿真试验  63-69
  5.1 电容电流测量仿真试验  63-66
  5.2 故障相快速接地熄弧仿真  66-67
  5.3 小结  67-69
第六章 结论  69-71
参考文献  71-74
附录A 测控单元的实物图  74-75
在学研究成果  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 过电压保护装置
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