配电网自动监测与故障分析系统设计

摘要

本文结合国内外配电网故障定位技术以及国内配电网的特征，提出以零序电流相量比较法作为故障定位的判断依据。当线路上发生单相接地故障时，接地点与线路的对地电容形成回路。此时系统中和线路上分别产生了零序电压和零序电流。根据公式推导和向量图分析，可知在故障线路和非故障线路上零序电流和零序电压的相位差的区别。其中故障路径上的零序电流相位滞后零序电压相位90°，而非故障路径上的零序电流相位超前零序电压相位90°。
　　本文采用STM32系列微处理器组成小型线上数据采集装置。由北斗/GPS双模授时模块提供时间数据和秒脉冲来触发装置进行同步采集;采集数据的相量计算采用离散傅里叶算法，该方法广泛应用于电量采集领域，具有很强的滤波能力;由ZigBee无线组网的模式构建的自组网络，将各条线路采集到的相量数据通过中继传递到主站数据处理中心，实现数据的零误差传输;主站数据处理中心动态掌握配电网的运行参数与状态，最终能够快速定位配电网中小电流接地故障的线路与位置。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 配电网故障监测定位技术研究现状

1．2．1 国内技术研究现状

1．2．2 国外技术研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 本文的结构安排

第2章 配电网故障定位理论研究

2．1 配电网单相接地故障分析

2．1．1 金属性单相接地故障分析

2．1．2 不考虑负荷作用

2．1．3 考虑负荷作用

2．2 配电网故障定位原理

2．2．1 零序电流相量比较法理论基础

2．2．2 配电网故障线路定位

2．2．3 零序电流相量比较法判断依据

2．3 本章小结

第3章 配电网故障定位系统总体方案

3．1 方案简述

3．2 本章小结

第4章 关键技术点

4．1 卫星授时技术

4．1．1 GPS授时技术

4．1．2 北斗授时技术

4．1．3 北斗-GPS双模授时原理

4．2 无线通信技术

4．2．1 ZigBee技术概述

4．2．2 ZigBee组网仿真及结果分析

4．3 相量检测算法

4．3．1 过零检测法

4．3．2 离散傅里叶检测法

4．3．3 快速傅里叶检测法

4．3．4 最小二乘法

4．3．5 算法比较分析

4．4 本章小结

第5章 故障定位系统软硬件设计

5．1 故障定位系统硬件设计

5．1．1 处理器模块

5．1．2 卫星授时模块

5．1．3 ZigBee模块

5．1．4 蓝牙模块

5．1．5 相量采集模块

5．1．6 电源模块

5．2 故障定位系统软件设计

5．2．1 授时数据处理程序

5．2．2 通信程序

5．2．3 相位采集程序

5．2．4 数据分析程序

5．3 本章小结

第6章 故障定位实验分析

6．1 模拟故障环境

6．2 采集相量误差分析

6．3 单相接地故障定位实验

6．4 本章小结

结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢