基于注入法配电网单相接地故障选线装置的研制

摘要

在配电网接地故障中，单相接地故障占很大比例，一旦发生单相接地故障，如果不及时处理，很可能发展成为两相或者多相相间短路，造成大面积停电，不仅影响用电，很可能造成重大经济损失，甚至造成严重的停电事故。因此需要在发生接地故障时，及时的找出并处理故障线路是十分必要的。本文针对不同接地方式的配电网单相接地故障，研制了一款基于注入法选线装置，并进行了测试实验。
　　 本项研究对现有选线方法进行综合研究分析，针对注入法选线方式，提出一种注入低频信号的选线方法，通过计算和仿真验证，得出，注入信号的频率越低受线路分布电容的影响越小，在线路上损失的有用信号也越少，注入信号就能完整清晰的传播，从而提高了选线的准确性。
　　 在此方法的硬件实现中有两个难点，一是需要处理的数据繁杂，易导致系统响应速度慢，二是注入的特殊频率信号易受干扰。本项研究采用主从结构，使用多个DSP同时工作，减轻了单个DSP数据计算量，避免了单个DSP死机导致系统无法工作的情况，有效保证了系统稳定可靠的运行。对于注入信号易受干扰的难点，设计了一款敏度较好固定探测器，由感应线圈和窄带高Q带通滤波电路组成。感应线圈针对线路排列结构设计，对被测试线路感应灵敏，而对其它线路降低了的干扰，灵敏度较高，通过对不同数量感应线圈的多种组合方式进行测试，得出四个感应线圈串联包围被测线路组成的方案达到最好效果，而窄带高Q带通滤波，完全陷掉工频，带通较窄只允许18HZ信号通过，并且进行了信号放大，有效排除了工频及其它频率信号的干扰，解决了注入法选线受干扰影响大的难题。
　　 系统采用高性能数字处理芯片TMS320F28335处理数据，硬件由主机控制和固定探测器两部分组成，包括低频信号发生器、DSP外围电路、电流反馈电路、多机通信、液晶显示模块、键盘电路、窄带高Q带通滤波器、感应线圈等。软件部分通过C语言编程实现，主要包括主机和从机软件设计、主从机通信、液晶显示及A/D数模转换等。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 单相接地故障选线的重要性

1．3 国内外选线发展状况

1．4 本文主要工作

第二章 配电网单相接地故障信号特征及常见选线方法

2．1 配电网系统单相接地故障信号特征

2．2 常见选线方法及原理

2．3 单相接地故障选线的难点

2．4 本章小结

第三章 总体设计方案

3．1 注入法原理

3．2 选线装置总体设计方案

3．3 故障阈值电压及其选取

3．4 注入信号大小选择

3．5 注入信号频率选取分析

3．5．1 接地临界电阻与线路分布电容的计算

3．5．2 流入故障线路电流与注入信号频率的关系

3．6 注入法选线误判分析

3．7 仿真验证

3．8 本章小结

第四章 选线系统硬件设计方案

4．1 控制主机设计

4．1．1 低频信号发生器

4．1．2 DSP及其外围电路的设计

4．1．3 电流反馈电路

4．2 固定探测器设计

4．2．1 感应线圈的设计

4．2．2 感应线圈的安装

4．2．3 窄带高Q带通滤波电路的设计

4．3 多机通信

第五章 选线系统软件设计方案

5．1 集成开发环境CCS

5．2 主机软件设计

5．3 从机软件设计

5．4 F28335串行通信的接口SCI及通信

5．5 A／D转换

5．6 液晶显示软件设计

第六章 实验测试与分析

6．1 感应线圈灵敏度的测试

6．2 感应线圈安装的测试

6．3 滤波部分的测试

6．4 逆变部分测试

6．4．1 PWM驱动电路波形

6．4．2 低频信号发生器输出波形

6．5 选线装置测试实验

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文