模拟环形电网故障诊断实验平台的设计

论文摘要

电力在国民经济中占有极其重要的地位,掌握着国民经济的命脉,因此人们对电能的持续性、稳定性的要求也越来越高,但是电力系统作为一个庞大的、高度复杂的动态系统,常常处于不同的扰动之中,故障是难以避免的,那么就需要根据事发环境,快速准确的识别电力系统发生故障的元件以及误动和拒动的保护和开关,对故障做出正确的判断,以利于电力系统故障的恢复。目前随着现代电网的规模、容量和覆盖范围越来越大,各种监控设备在电网调度中心得到了广泛的应用。本文参考实际的电力系统的典型结构,设计了一套应用于实验室规模的、具有集中参数特点的模拟环形电网的电力系统实验平台,主要设计了电力系统网络输电线路上可能出现的各种短路故障类型模块。并且开发了以组态王软件、TwidoPLC以及和EDA9033数据采集模块为基础的上位机监测系统,通过组态王与PLC和组态王与数据采集模块两个通信部分的设置,实现了控制界面与各个设备的通信连接,最终实现了对电力系统运行状态进行在线监测及对模拟故障进行诊断。组态王开发出的系统界面形象直观,操控简洁方便,实现了系统的智能化。作为另一组成部分,系统中电气元件发生故障和不正常运行状态虽然无法避免,但是系统发生事故却可以预防,因此在该系统中,还设计了继电保护装置,该装置能迅速作用于断路器,切断故障元件的供电,或向值班人员发出信号以及时进行处理,可以大大减少发生故障的几率,通过预防事故或者缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。最后通过实验对实验平台的故障模块,微机保护和状态监测等功能进行实验验证,满足了拟定设计要求,具有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电力系统故障诊断研究的目的与意义
• 1.2 电力系统故障诊断国内外的研究现状
• 1.3 电力系统故障诊断所面临的主要问题
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 模拟环形电网故障诊断实验平台的设计
• 2.1 常见的电力系统故障类型
• 2.1.1 输电线路故障
• 2.1.2 母线故障
• 2.1.3 系统震荡
• 2.1.4 系统瓦解
• 2.2 实验平台系统的设计
• 2.2.1 实验平台的系统架构框图
• 2.2.2 模拟发电厂模块
• 2.2.3 模拟长距离双回路输电线路模块
• 2.2.4 模拟环形配电网模块
• 2.3 故障模块的设计
• 2.3.1 短路故障的原因和后果
• 2.3.2 故障点的选择及短路故障设计
• 2.3.3 短路故障的模拟实现
• 2.4 本章小结
• 第3章 实验平台的继电保护设计
• 3.1 电力系统继电保护原理
• 3.1.1 继电保护的概念及特性
• 3.1.2 继电保护分类及发展
• 3.1.3 继电保护的组成
• 3.2 微机电力系统继电保护基础
• 3.2.1 微机保护基本结构
• 3.2.2 微机保护工作原理
• 3.3 故障诊断系统的继电保护信息
• 3.3.1 故障诊断系统的信息来源分析
• 3.3.2 用于故障诊断的继电保护信息
• 3.4 实验平台继电保护系统的组成
• 3.4.1 过电流保护设置的设计条件及原理
• 3.4.2 实验平台的过电流保护设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 实验平台状态监测界面设计
• 4.1 实验平台状态监测系统的设计
• 4.1.1 电力系统状态监测
• 4.1.2 控制软件的选取
• 4.1.3 数据采集模块的选取
• 4.2 控制软件组态王的应用设计
• 4.2.1 通信的概述
• 4.2.2 组态王与PLC的通信设置
• 4.2.3 组态王与数据采集模块的通信设置
• 4.3 试验平台监控界面的设计
• 4.3.1 系统的运行界面的设计
• 4.3.2 系统故障界面的设计
• 4.3.3 微机继电保护界面的设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 模拟环形电网故障诊断物理实验平台的实现
• 5.1 物理实验平台搭建的目的
• 5.1.1 实验平台搭建的目的
• 5.1.2 实验平台的具体组成
• 5.2 对实验平台故障点的数据采集和分析
• 5.2.1 两相相间短路故障的数据采集
• 5.2.2 单相接地短路故障的数据采集
• 5.2.3 三相短路故障的数据采集
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文