基于MSP430单片机的自适应重合闸装置设计

摘要

目前的自动重合闸是在故障发生后盲目进行重合的，所以不可避免的会重合于永久性故障，这将对电力系统的稳定运行和电气设备造成更大的危害。为了解决自动重合闸避免重合于永久性故障，许多国内外学者进行了大量的研究工作，提出了自适应重合闸的理论。 本文首先对目前已有的国内外单相自适应重合闸的原理进行了详细分析与比较，全面介绍了各种判别瞬时性故障与永久性故障的方法、推导过程、适用范围以及存在的缺陷等问题。 接着对重合闸最佳合闸时间的机理进行了研究分析，针对最佳重合时间的问题，利用故障点电弧消失后的恢复电压阶段的特征，在满足继电保护对重合闸间歇时间整定要求的基础上，以最短的时间内恢复系统供电为原则来整定最佳重合时间。 最后，经过可行性分析，采用基于故障测距结果的电压判别方法设计了以MSP430单片机为核心的自适应重合闸装置的硬件、软件部分。在硬件部分主要对故障信号的采集方法、人机对话、电源、通讯等部分给出了具体的电路，并对所采用芯片作了简单介绍；在软件部分主要给出了利用采集信息来完成判据运算的MSP430单片机算法和最佳重合时间的整定方法，对各硬件模块的控制通过程序设计使装置能够有序地完成各项操作。MSP430系列单片机由于其卓越的性能，在短短几年时间里发展极为迅速，应用也日趋广泛。 实验结果表明该装置所用判据精确度高，比传统的电压判别方法具有更高的准确性和更广的适用线路长度，且耐过渡电阻能力强。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1自动重合闸

1.1.1电力系统自动重合闸概述

1.1.2自动重合闸在电力系统中的作用

1.1.3自动重合闸装置的基本要求

1.1.4自动重合闸的类型

1.2自适应重合闸

1.2.1自适应重合闸概述

1.2.2自适应重合闸的发展及国内外研究现状

1.3本文的主要内容

第2章单相自适应重合闸判据的研究

2.1单相瞬时性故障断开相两端的电压特性

2.1.1恢复电压中的电容耦合电压分量

2.1.2恢复电压中的电感耦合电压分量

2.1.3线路断开相两端电压的工频分量

2.2单相永久性故障断开相两端的电压特性

2.2.1金属性接地故障时断开相两端的电压特性

2.2.2经过渡电阻RF接地短路时断开相两端的电压特性

2.3瞬时性故障与永久性故障的电压判别方法

2.3.1电压判据

2.3.2补偿电压判据

2.3.3综合补偿电压判据

2.4电压判据的缺陷与不足

2.5基于故障测距结果的电压判别方法

2.5.1瞬时性故障时恢复电压特征

2.5.2永久性故障时恢复电压特征

2.5.3故障判别方法

2.5.4判据的优缺点分析

2.6电压相位判别方法

2.6.1恢复电压相位特性分析

2.6.2经过渡电阻故障时相位判据的判定

2.7利用二次电弧电压谐波特性的判别方法

2.8利用空气中电弧特性的判别方法

2.8.1故障点电弧特性

2.8.2电弧模型

2.8.3判据的提出

2.9人工神经网络及其它新技术方法

2.10本章小结

第3章重合闸最佳合闸时间机理的研究

3.1最佳故障切除时间与最佳合闸时间

3.1.1电力系统暂态稳定的经典数学模型

3.1.2永久性故障的最佳切除时间

3.1.3最佳重合条件

3.2最佳重合时间的计算

3.3本章小结

第4章基于MSP430单片机的自适应重合闸硬件设计

4.1自适应重合闸装置的硬件构成

4.2 MSP430系列单片机简介

4.2.1 MSP430系列单片机特点

4.2.2 MSP430F449单片机的特点

4.3电源电路设计

4.4复位电路设计

4.5降压与极性转换电路设计

4.5.1 MCP601芯片简介

4.5.2降压与极性转换电路硬件接口

4.6电压形成与极性转换电路设计

4.7滤波电路设计

4.8显示部分设计

4.8.1液晶显示模块RT12864CT简介

4.8.2 RT12864CT模块接口电路

4.9键盘电路设计

4.10通讯模块设计

4.10.1 SP3220芯片简介

4.10.1硬件接口设计

4.11本章小结

第5章基于MSP430单片机的自适应重合闸软件设计

5.1模数转换功能实现

5.1.1 MSP430F449ADC12概述

5.1.2 MSP430F449ADC12模块主要特点

5.1.3傅氏级数算法

5.1.4 ADC12模块软件设计

5.2键盘功能的实现

5.2.1键盘输入的软件问题

5.2.2键盘输入程序

5.3判据算法的实现

5.4显示部分软件设计

5.5通信模块软件设计

5.6最佳重合时刻的整定方法

5.7系统主函数部分

5.8本章小结

第6章实验方法及结果分析

6.1实验方法

6.2实验注意事项

6.2.1干扰问题

6.2.2死循环或程序“乱飞”的处

6.2.3系统复位问题

6.3实验结果与分析

6.4本章小结

结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介