小水电机组数字式保护装置的研究与实现

论文摘要

我国的水利资源十分丰富，因地制宜合理地开发水利资源、建设小水电站，不仅利国利民，而且对于加快地区经济发展、缩小地区经济差异起着非常关键的作用。由于小水电站是小规模的经营体，投资规模小，其自动化部分投资较少，因此价格因素很重要。其经营主体是农民或农村技术人员，技术水平不高，所配套的设备必须是易安装、易操作的免维护产品。而且目前从国内到国外，还没有针对小水电发电机保护特有的产品。本文基于以上背景开发一种针对小水电的发电机保护装置，做到产品成本低、性价比高、安装操作维护简单。本文对国内外小水电发电机保护装置历史及现状作了较为全面的综述，详细介绍了小水电发电机保护装置需求特点，并确定需要配置的保护功能。围绕装置保护功能的实现介绍了保护装置的算法及原理，详细分析周期、傅氏算法、三次谐波过滤器等软件算法在装置中的应用。围绕装置产品工程化分别介绍了装置的硬件设计，主要分保护CPU的DSP硬件平台、人机对话面板的硬件平台及装置硬件工程化，其中重点介绍了保护的DSP硬件及面板的LONWORKS平台；介绍了装置软件设计，分保护软件及面板软件两部分，软件编制采用模块化思想，接下来分别介绍了保护主程序及各保护功能模块，面板程序的菜单显示、键盘操作、通信处理程序。最后，对该装置进行了大量的型式实验和动模实验，取得了良好的效果，全面验证了此装置的设计合理性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 发电机保护发展现状
• 1.2 小水电发电机保护装置的社会需求、保护特点
• 1.3 论文的意义和主要工作
• 第2章 发电机保护装置原理及算法研究
• 2.1 保护算法
• 2.1.1 周期函数模型的算法
• 2.1.2 衰减直流分量的影响
• 2.1.3 差分滤除衰减非周期分量的影响
• 2.1.4 算法仿真及其比较
• 2.1.5 三次谐波滤过器和三次谐波滤波器的设计
• 2.2 发电机保护原理及逻辑框图
• 第3章 装置硬件系统设计
• 3.1 系统结构
• 3.2 插件功能及设计
• 3.2.1 CPU板
• 3.2.2 面板
• 3.2.3 交流插件
• 3.2.4 跳闸逻辑插件
• 3.2.5 信号插件
• 3.2.6 1#直流插件
• 3.2.7 2#直流插件
• 3.2.8 本体跳闸插件
• 3.2.9 跳闸出口插件
• 3.2.10 装置结构、插件布局
• 第4章 装置软件系统设计
• 4.1 保护软件
• 4.1.1 主程序
• 4.1.2 继电保护功能程序
• 4.2 面板软件
• 4.2.1 键盘处理进程
• 4.2.2 菜单选择进程
• 4.2.3 事件处理进程
• 第5章 实验结果及验证
• 5.1 发电机差动保护实验
• 5.2 复合电压闭锁过电流保护实验
• 5.3 发电机转子─点接地保护实验
• 5.4 发电机负序过流保护实验
• 5.5 逆功率保护实验
• 5.6 发电机失磁保护低励、阻抗判据实验
• 5.7 发电机过电压保护实验
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间科研工作、论文目录
• 附录B 发电机差动保护实验数据
• 附录C 复合电压闭锁过电流保护实验数据
• 附录D 发电机转子─点接地保护实验数据
• 附录E 发电机负序过流保护实验数据
• 附录F 发电机逆功率保护实验数据
• 附录G 发电机失磁保护低励、阻抗判据实验数据
• 附录H 发电机过电压保护实验数据
• 附录I 装置实物照片
• 附录J 插件实物照片