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济钢燃气发电厂及变电所直流系统在线监测和控制的研究

作　者: 廉鹏
导　师: 陶安利；韩继金
学　校: 山东科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 直流系统开关电源在线测试绝缘监察短路保护
分类号: TM764
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

针对目前济钢发配电系统中直流操作系统的应用状况,分析了直流系统在线监控的要求,给出了直流系统在线监控的构成方案。对充电模块的设计、蓄电池性能测试方法进行分析研究。提出一种利用直流电流传感器检测各回路对地漏电流,来确定故障回路的新方法,基于该原理研制了直流系统绝缘监察装置。提出利用霍尔传感器测量直流回路、母线电压,以电流、电压综合判据快速识别直流系统故障的方法,并研制了直流系统三段式微机电流保护装置。最后介绍了直流系统在线监测及运行管理系统的主要功能特点及系统的组成。目前直流供电系统的维护大多还停留在用万用表测量电压、电流以及温度的,技术落后,无法及时判别蓄电池组以及充电设备的性能优劣程度,不能及时发现事故隐患;事故发生后,又没有及时的保护和备用措施。针对目前济钢发配电系统使用的直流电源状况和直流系统在线监控的要求,本课题研究了开关式充电机的基本工作原理,分析探讨高频开关充电模块的问题,进行了主回路方案比较、开关损耗分析、开关充电机的设计。本文对蓄电池性能测试方法做了研究,分析了蓄电池性能在线测试仪的设计原理、判断方法、测试频率的选择、系统噪音的处理、系统构成。比较各种蓄电池内阻的测试方法,分析各种方法的可行性和优越性。通过分析国内外研究机构给出的大量实验数据,找出一种能够准确反映蓄电池阻抗的测试方法;设计低频阻抗测试法接收器发送器的硬电路;详细介绍数据采集、处理及滤波等算法;给出并分析实验测试数据。本文分析了直流系统故障的特点,利用直流漏电流传感器来测量直流系统的接地漏电流,来对直流系统进行绝缘监视,判定整个直流系统是否出现接地故障,并确定故障回路,通过检测漏电流法来实现接地电阻的数值检测,因不受系统分布电容的影响,对直流系统无任何不良影响;提出利用霍尔传感器测量直流回路、母线电压,以电流、电压综合判据快速识别直流系统故障的方法以及直流系统短路故障的三段式保护新原理。本课题通过精心研究、设计,与制造厂家一起生产出的这一套装置应用于济钢燃气发电厂和变电站直流系统,具有在线监测、故障的诊断与快速识别、短路保护和全过程自动控制等功能,适应济钢燃气发电厂和变电站直流操作电源可靠性要求高、负荷冲击大、长期轻载运行的要求,不仅改善了直流供电系统的性能,提高直流供电系统自动化程度以及运行的可靠性,而且还可以解放运行维护人员的繁琐劳动。

全文目录

1 绪论  21-24
  1.1 引言  21-22
  1.2 变电站直流系统设计原则  22
  1.3 课题米源及意义  22-23
  1.4 本课题主要工作  23-24
2 直流系统在线监控的构成方案  24-28
  2.1 概述  24-25
  2.2 功能简介  25-28
    2.2.1 集中监控系统  25-26
    2.2.2 集中监控器  26-28
3 充电模块的设计研究  28-49
  3.1 充电模块比较  28-34
  3.2 开关式充电机的基本工作原理和主回路方案比较  34-36
  3.3 开关损耗分析  36-42
    3.3.1 典型PWM的开关损耗分析  36-37
    3.3.2 降低开关损耗的方法  37-38
    3.3.3 PWM开关技术的缺陷及待解决的问题  38-42
  3.4 开关充电机的设计  42-49
    3.4.1 充电方式的选择  42-43
    3.4.2 高频开关式充电机的原理  43-44
    3.4.3 主回路的设计  44-46
    3.4.4 控制回路的设计  46-49
4 蓄电池性能在线测试仪研究  49-66
  4.1 概述  49-50
  4.2 蓄电池的性能分析  50-52
    4.2.1 蓄电池的电性能  50-51
    4.2.2 电池的失效及常见故障分析  51-52
  4.3 电池性能测试方法分析研究  52-62
    4.3.1 电池内阻测试方法  52-60
    4.3.2 电池交流阻抗的测量方法  60-62
  4.4 蓄电池性能在线测试仪设计原理及组成  62-66
    4.4.1 设计原理  62
    4.4.2 判断方法  62-63
    4.4.3 测试频率的选择  63
    4.4.4 系统噪音的处理  63-64
    4.4.5 系统构成  64-66
5 直流系统故障的识别及保护  66-76
  5.1 概述  66-67
  5.2 直流系统绝缘监察  67-70
    5.2.1 装置的基本工作原理  67-68
    5.2.2 相位差磁调制式直流电流传感器  68-69
    5.2.3 直流系统正、负母线接地的检测原理  69
    5.2.4 绝缘监察装置的整体设计  69-70
  5.3 直流系统短路故障的快速识别  70-72
    5.3.1 直流系统短路故障的特点  70-71
    5.3.2 短路故障的快速识别  71-72
  5.4 直流系统短路保护  72-76
    5.4.1 三段式电流保护的基本原理  72-73
    5.4.2 三段式电流保护的特性分析  73-74
    5.4.3 直流系统三段式电流保护装置  74-75
    5.4.4 仿真实验  75-76
6 直流系统在线监测及运行管理  76-79
  6.1 系统主要应用特点  76
  6.2 系统的组成、工作原理、主要功能  76-79
7 结束语  79-80
参考文献  80-84
致谢  84

济钢燃气发电厂及变电所直流系统在线监测和控制的研究

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