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) - 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(fù)雜，線路的管理、維護(hù)工作量很大。發(fā)生故障 時檢查費時費力，導(dǎo)致供電可靠性較低。而故障檢測裝置能夠彌補(bǔ)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(fù)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(fù)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(kuò)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(dá)到國際先進(jìn)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(jìn)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(jī)； （ 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(jī)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(fù)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(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(xiàn)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(xiàn)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):23[5] 陳鴻基．中性點不接地系統(tǒng)的一種消諧方法 [J]1999,12(4):31[6] 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 [J]2007, 13:34[7] 穆大慶 ， 尹項根 ， 甘正 寧 J] 電 力 學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版 ),2005,20(01):6[8] of on ]. (006) 2006: 5669] 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[10] 張明君 , 林敏 . 電力系統(tǒng)微機(jī)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): 36[12] 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(jì)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(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)備的安全運行顯的越來越重要，如今電網(wǎng)普遍使用各種檢測保護(hù)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(xiàn)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(jī)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(jī) 、 51 單片機(jī)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(dǎo)線是電纜或光纜，讀數(shù)儀表中配有時間復(fù)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(fù)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(jī)的信號采集與處理過程示意圖。模擬樣機(jī)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(jī)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(jī)的信號采集與處理過程框圖 - 5 - 進(jìn)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(xiàn)、資料，深 入學(xué)習(xí)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(xiàn)。 第三階段（ 2016 年 3 月 14 日至 2016 年 3 月 20 日）：根據(jù)故障檢測裝置方案進(jìn)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(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 ，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(jī)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(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。設(shè)計說明書應(yīng)詳細(xì)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(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)的計算選擇過程、控制算法并附上全部程序代碼。詳細(xì)說明系統(tǒng)驗證實驗中的調(diào)試過程和結(jié)果。 - 6 - 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)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