配电网小电流接地故障自动定位系统研究

论文摘要

快速解决配电网的小电流接地故障是供电部门一直探求解决的问题。配电网中性点采用小电流接方式有着一系列的优点,但是由于小电流接地电网单相接地时故障电流非常小,在干扰和测量误差的影响下,不容易对故障线路做出正确的判断,很难进行故障定位。因此如何准确可靠的检测并确定故障段已成为小电流接地系统的一个重要研究方向。本文详细分析了小电流接地故障的特征,归纳了现有的故障定位方法并分析了影响故障定位的因素。在此基础上,针对配电网中性点不接地系统采取以群体比幅比相故障判断方法为主,对中性点经消弧线圈接地系统,以有功分量与五次谐波比幅判断方法为主,综合考虑各线路故障特征,利用模糊综合决策进行故障判断。本文设计了以TI公司的低功耗单片机MSP430F1610为核心处理器的故障指示装置,采用双电池供电,软件控制GPRS模块供电电路的通断,满足了故障指示器长期在户外工作的要求;设计了以nRF905射频芯片为中心的无线收发模块,实现了小区域内,各线路零序电压、电流幅值、相位等故障参数的共享,为故障判断算法的实现提供了硬件基础;对于故障定位,本文采用Q2403无线通信GPRS模块将故障信息上报监控中心,完成故障定位。在软件设计方面,本文实现了单片机对GPRS模块、无线收发模块的软件控制,完成了数据采集及处理等的软件设计。通过大量的ATP仿真实验及实验室接地故障试验表明本文所提出的故障判断方法,对配电网小电流接地故障,判断准确可靠。利用GPRS技术,能够进行故障段的自动定位,因此该方法具有广阔的应用前景和较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 配电网中性点接地方式简介
• 1.3 现有故障定位方法综述
• 1.3.1 故障测距法
• 1.3.2 信号注入法
• 1.3.3 故障点探测法
• 1.4 影响故障判定的因素分析
• 1.5 本文主要内容
• 第二章 小电流接地系统单相接地故障特征分析
• 2.1 中性点不接地系统单相接地故障特征分析
• 2.2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障特征分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 故障定位算法探讨
• 3.1 故障判定的总体思路
• 3.2 模糊选线原理及其应用
• 3.3 模糊选线隶属度函数的建立
• 3.3.1 零序电流群体比幅比相隶属度函数建立
• 3.3.2 五次谐波分量隶属度函数
• 3.3.3 有功分量判据的隶属度函数
• 3.3.4 基于模糊逻辑的复合判据的综合决策
• 3.4 基于FFT算法的数值分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 故障指示器的硬件设计
• 4.1 系统硬件设计思路
• 4.2 系统硬件设计
• 4.2.1 MSP430单片机简介
• 4.2.2 数据采集设计
• 4.2.3 海量存储电路
• 4.2.4 通信电路设计
• 4.2.5 无线收发器设计
• 4.2.6 测频电路
• 4.2.7 电源电路设计
• 4.3 GPRS模块的应用
• 4.4 本章小结
• 第五章 软件设计
• 5.1 MSP430的开发环境
• 5.2 软件设计的整体思路
• 5.2.1 数据采集模块的软件设计
• 5.2.2 数据处理程序设计
• 5.2.3 无线收发模块的软件设计
• 5.2.4 GPRS模块通信软件设计
• 5.3 低功耗软件设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 ATP仿真与故障试验
• 6.1 仿真模型及接地试验模型
• 6.1.1 ATP仿真模型及参数
• 6.1.2 接地故障试验
• 6.2 实验数据处理
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表