配电网注入信号检测滤波电路的设计

论文摘要

信号注入在配电网中有比较广泛的应用,注入信号检测滤波电路是基于信号注入的监测、保护与控制设备的重要组成部分,其性能的优劣直接影响设备所提取信号品质的高低,从而关系到这些应用的实际性能,甚至决定其成败。因此,研究注入信号检测滤波电路对提高配电网的检测、保护与控制水平,提高供电可靠性具有重要意义。为节约成本以及对一次系统的影响,实际注入到配电网的信号十分微弱,给信号的检测带来困难。现有文献均没有系统的阐述检测滤波电路的设计思路,也没有详细介绍滤波电路的设计分析方法与试验验证。本文在分析信号注入法三种应用原理、特点、实现方法的基础上,针对配电网信道的特点,首先确定注入信号检测滤波电路的设计目的与各项指标,然后采用级联法设计了一种通用型注入信号检测滤波电路,并用PSPICE仿真和试验予以分析验证。论文的主要内容有：(1)分析总结信号注入法在配电网中的三个主要应用：单相接地故障选线、对地电容检测与消弧线圈自动跟踪补偿、孤岛检测与孤岛保护。主要分析信号注入法在这些配电网应用中的基本原理,实现方法,存在的问题以及解决方案。(2)对现有滤波电路进行分类和特征分析。提出完整的检测滤波电路构成,包括四个子单元：低通滤波电路、带阻滤波电路、带通滤波电路和放大电路。对滤波电路及其各个子单元的功能、要求和设计指标进行界定。(3)设计了Sallenkey低通滤波电路、双T型工频陷波器、Fliege带通滤波电路和分档放大电路,并对设计中运放的供电、地与虚地的关系及电路设计、元器件的选择做了详细分析。(4)用PSPICE仿真和试验数据来验证本文设计的检测滤波电路,并做进一步分析。对配电网中信号注入法三个重要应用的基本原理、实现方法、存在的问题以及解决方案分析,说明了设计、研究注入信号检测电路具有十分重要的意义。本文设计的注入信号检测滤波电路经PSPICE仿真和试验表明,该电路可以成功抑制电力系统工频零序电流、4次谐波和5次谐波电流,并将注入信号提取出来。该检测滤波电路设计思路清晰,结构简单,可广泛适用于配电网各种基于信号注入的监测、保护与控制设备,这对提高配电网的检测、保护与控制水平,提高供电可靠性具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 注入信号检测国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作及创新之处
• 第二章 信号注入法及其应用
• 2.1 信号注入法
• 2.2 信号注入法应用于单相接地故障选线
• 2.2.1 基于信号注入法的单相接地故障选线原理
• 2.2.2 基于方波信号注入的单相接地故障选线建模
• 2.2.3 基于方波信号注入法的单相接地故障选线仿真与分析
• 2.3 信号注入法应用于对地电容检测与消弧线圈自动跟踪补偿
• 2.3.1 基于注入变频信号法的对地电容检测方法
• 2.3.2 基于注入工频信号法的对地电容检测方法
• 2.3.3 消弧线圈自动跟踪补偿
• 2.4 信号注入法应用于孤岛检测与保护
• 2.4.1 孤岛保护与孤岛检测基本工作原理
• 2.4.2 孤岛保护的整定
• 2.4.3 存在的问题及解决措施
• 2.5 注入信号的综合应用
• 2.6 注入信号检测滤波问题
• 2.7 小结
• 第三章 注入信号检测滤波电路的设计
• 3.1 滤波电路的定义、分类与特点
• 3.1.1 滤波电路的定义
• 3.1.2 滤波电路的分类和特点
• 3.2 检测滤波电路的功能、要求和设计指标的选取
• 3.2.1 检测滤波电路的功能与要求
• 3.2.2 滤波电路的中心频率
• 3.2.3 滤波电路的截止频率与通带宽度
• 3.2.4 滤波电路的品质因数
• 3.2.5 滤波电路的阻带抑制度
• 3.2.6 滤波电路的其他参数
• 3.3 检测滤波电路的构成与各子单元的功能
• 3.3.1 检测滤波电路的构成
• 3.3.2 检测滤波电路的子单元及其功能
• 3.4 检测滤波电路各子单元的设计
• 3.4.1 低通滤波电路的用途、指标与设计
• 3.4.2 带阻滤波电路的用途、指标与设计
• 3.4.3 带通滤波电路的用途、指标与设计
• 3.4.4 放大电路的用途、指标与设计
• 3.5 滤波电路设计中的几个问题
• 3.5.1 运放的供电
• 3.5.2 地与虚地
• 3.5.3 元器件选择
• 3.6 小结
• 第四章 滤波电路的PSPICE仿真与试验
• 4.1 PSPICE简介
• 4.1.1 PSPICE的起源与发展
• 4.1.2 PSPICE软件的优越性
• 4.2 低通滤波电路的PSPICE仿真与试验
• 4.3 带阻滤波电路的PSPICE仿真与试验
• 4.4 带通滤波电路的PSPICE仿真与试验
• 4.5 放大电路的PSPICE仿真与试验
• 4.6 检测滤波电路总的PSPICE仿真与试验
• 4.7 仿真与试验结论
• 4.8 小结
• 第五章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献