基于FFT的配电网单相接地故障定位研究与实现

论文摘要

我国配电网大多采用的是中性点非有效接地方式,即小电流接地系统。配电网结构复杂,发生的故障大多数都是单相接地故障。因此,配电网单相接地故障能否快速准确定位,对保障电力线路正常输配电,保证整个电力系统安全、稳定、经济运行有着十分深远的意义。近年来,低频交流信号注入法在配电网单相接地故障定位中得到了有效而且较广泛的应用。由于导线分布电容的影响,低频交流信号注入法采用60Hz注入信号代替“S”信号注入法的220Hz注入信号。低频交流信号法采用二分法沿线路查找故障,探测器显示当前位置的实时电流波形,由于户外环境等因素,实时波形有时候难以判断当前位置的电流是分布电容电流还是故障电流。本文对探测器进行系统设计,硬件部分包括滤波放大电路,控制部分和显示部分,用Protel绘制电路板,主要芯片选择8051f310和UAF42来完成;软件部分设计包括单片机模数转换部分,定时计数部分,中断及频谱分析部分,用KeilC来完成程序的编译工作。本文用FFT算法对探测到的电流信号进行频谱分析,比对工频信号和注入信号含量,通过显示两信号的能量分布来判断当前位置是否是故障点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 配电网单相接地故障的特点
• 1.2 配电网单相接地故障定位方法的研究现状
• 1.2.1 被动式定位方法
• 1.2.2 主动式定位方法
• 1.3 配电网单相接地故障定位的意义
• 1.4 本文的主要内容
• 1.5 本文的章节安排
• 第2章 低频交流信号注入法
• 2.1 “S”信号注入法
• 2.1.1 “S”信号注入法的产生和特点
• 2.1.2 信号注入法原理
• 2.1.3 注入信号选择
• 2.2 低频交流信号注入法原理及应用
• 2.2.1 配电线路导线分布电容
• 2.2.2 配电线路导线分布电感
• 2.2.3 低频交流信号法注入信号特征的确定
• 2.3 低频交流信号注入法的优势
• 2.4 本章小结
• 第3章 信号处理理论应用
• 3.1 采样定理
• 3.2 快速傅里叶变换算法
• 3.2.1 离散傅里叶变换算法
• 3.2.2 快速傅里叶变换
• 3.3 频谱分析
• 3.3.1 频率分辨率
• 3.3.2 频谱分析步骤
• 3.3.3 快速傅里叶变换算法的物理意义
• 3.4 仿真分析
• 3.4.1 FFT 技术应用的目标
• 3.4.2 频谱分析仿真
• 3.4.3 结论
• 3.5 本章小结
• 第4章 信号探测器硬件设计
• 4.1 信号探测器原理及应用方法
• 4.1.1 交流信号探测器原理
• 4.1.2 交流探测器的应用
• 4.2 信号探测器硬件设计实现
• 4.2.1 信号处理模块
• 4.2.2 滤波器
• 4.2.3 放大电路
• 4.2.4 显示模块
• 4.3 探测器硬件电路绘制
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 系统总体设计思路
• 5.1.1 软件编写环境
• 5.1.2 软件程序流程
• 5.2 模数转换设计
• 5.3 定时计数器设计
• 5.3.1 定时器初值计算
• 5.3.2 定时器初始化
• 5.4 FFT 程序设计
• 5.5 LCD 显示
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 详细摘要