消弧及过电压保护装置的研制

论文摘要

在我国7.2～35kV配电网以中性点非有效接地为主,它包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高阻抗接地方式,而此系统发生最多的是单相接地故障。弧光接地过电压一直是威胁电网安全运行的严重隐患,中性点经消弧线圈或电阻接地的运行方式虽然在一定程度上起到保护作用,可消除工频电弧。但是配电网在单相间歇性弧光接地时刻,在非故障相上产生的弧光接地过电压和通过电弧接地故障点的电流频率是高频的,消弧线圈不可能补偿,难以使电弧熄灭,存在一定的缺陷。本文首先对电力系统的各种中性点接地方式进行了研究,分析了中性点非有效接地系统中三种中性点接线方式的基本原理和运行特点。利用Matlab中的Simulink仿真软件,建立了中性点不接地系统的模型。通过设置线路参数、仿真参数,对中性点不接地系统发生金属性接地和弧光接地过程进行了仿真。根据仿真结果和波形,建立了识别金属性接地和弧光接地故障的判据。为消除弧光接地而引起的过电压,本文提出采用金属性接地分流技术,使故障点残流降至接近于零,从而降低了恢复电压的初速度并限制了其最大值,避免接地电弧重燃。并用Matlab对此过程进行了仿真,验证了其可行性。本文分析了现有的选线方法,对这些方法进行了分析比较,提出采用选线模块来进行选线,使消弧装置与选线保护能可靠配合。本文研制了消弧及过电压保护装置,介绍了其结构、工作原理和设计思想,设计了硬件电路和测控软件。本文通过380V等效模拟实验电路,对单相接地特征进行了实验,证实了理论分析的正确性及装置的性能指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.1.1 配电网中性点接地方式概况
• 1.1.2 小电流接地系统综合评价
• 1.1.3 电力系统过电压的危害
• 1.1.4 国内外消弧措施的发展状况及存在的问题
• 1.1.5 解决方案
• 1.2 课题主要工作
• 第二章 非有效接地电网单相接地故障分析
• 2.1 配电网线路对地分布电容及电容电流估算
• 2.2 单相接地故障电压、电流特征分析
• 2.2.1 单相接地故障电压分析
• 2.2.2 单相接地故障电流分析
• 2.3 Matlab仿真分析
• 2.3.1 仿真工具Matlab/Simulink简介
• 2.3.2 仿真结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 消弧及过电压保护装置的设计
• 3.1 设计思想及硬件框图
• 3.1.1 消除弧光接地新方法的探讨
• 3.1.2 主回路设计
• 3.2 数字化测量与控制单元
• 3.2.1 微处理器的选择
• 3.2.2 测量电路
• 3.2.3 输出电路
• 3.2.4 按键、显示及报警电路设计
• 3.3 通信接口电路设计
• 3.3.1 RS-232微机通信接口设计
• 3.3.2 RS-485微机通信接口设计
• 3.3.3 CAN总线
• 3.4 面板设计
• 3.5 铁磁谐振消除措施
• 3.6 硬件系统可靠性分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 消弧装置的软件设计
• 4.1 软件设计的主要任务
• 4.2 主程序设计
• 4.3 子程序
• 4.3.1 A/D采样程序
• 4.3.2 键盘程序
• 4.3.3 显示程序
• 4.3.4 故障判断程序模块
• 4.4 离散傅立叶变换分析方法
• 4.5 上位机设计
• 4.6 软件抗干扰措施
• 4.7 本章小结
• 第五章 消弧装置试验分析
• 5.1 模拟实验
• 5.2 数字化测量与控制单元动作试验
• 5.3 消弧装置与选线保护的配合
• 5.3.1 选线保护
• 5.3.2 现有选线方法分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢