新型消弧线圈自动跟踪补偿装置

摘要

近年来,我国6~35kV配电网系统发展迅速,电网单相接地时的电流大多都超过10A,许多甚至超过50A,简单地采用中性点不接地方式显然不合时宜。在总结国内配电网中性点接地方式多年运行经验的基础上,1997年原电力部颁布的电力行业标准DL/620-1997《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》中,修订并增加了关于中性点接地方式的规定,明确规定10.5kV系统中,当单相接地故障电容电流超过30A的时候应采取消弧线圈接地方式。目前,使用的老式的消弧线圈进行人工调节分接头分头补偿,已经不能满足电力系统日益发展的需要。基于传统的消弧线圈补偿中存在的一些问题和人工调谐的局限性,研究一种自动调谐系统,使消弧线圈自动地、准确地跟踪补偿电网电容电流,充分发挥消弧线圈接地方式的优越性是十分必要的。
　　配电网中性点采用消弧线圈的方式,对于改善电网供电质量、提高供电可靠性和保证整个系统安全运行都有十分重要的意义。本文所做的工作就是在了解国内外配电网中性点接地方式发展及其现状的基础上,设计一套自动跟踪补偿消弧控制装置的设计方案。该装置在系统正常运行情况下能够在线自动跟踪补偿电网对地电容电流的变化,而且在故障情况下能够对电网提供补偿电流,以减小故障电流,避免单相接地故障发展成为相间故障。本文针对谐振接地系统正常运行情况下运行特点进行研究,探讨了消弧线圈自动跟踪补偿装置的工作原理及系统对地电容电流的测量方法,并指出了本装置用的电容电流跟踪方法——信号注入法,该方法解决了传统消弧线圈分接开关频繁动作的缺点。对系统的采样值处理时,用到了全波傅里叶算法。该装置在进行调谐时,根据模糊控制理论设计了模糊控制器,通过查询表完成调谐任务。该自动跟踪补偿消弧控制装置采用ARM嵌入式处理器,ARM处理器处理速度快,超低功耗,价格低廉,而且可利用的软件资源特别丰富。
　　最后,本文给出了消弧线圈自动跟踪补偿装置的硬件设计方案和软件流程实现方案,并对消弧线圈自动跟踪补偿装置的功能进行了MATLAB仿真。

目录

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摘要

ABSTRACT

符号说明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 消弧装置的发展

1.2.1 国外消弧装置的发展

1.2.2 国内消弧线圈发展

1.2.3 传统消弧装置的不足

1.3 自动跟踪补偿消弧线圈

1.4 研制新型消弧线圈自动跟踪补偿装置的意义

1.5 本论文完成的工作

第二章 消弧线圈补偿原理及其自动控制

2.1 消弧线圈成套装置简介

2.2 调容式消弧线圈阻抗变换原理

2.3 二次绕组电容组的容量选择

2.4 消弧线圈的补偿原理

2.5 阻尼电阻的作用和选取

2.6 调容式消弧线圈的控制策略

2.7 电容电流的测量

2.7.1 系统对地电容的测量计算

2.7.2 系统电容电流的计算

2.8 本装置电容电流算法

2.9 调谐估算法

第三章 ARM处理器简介

3.1 ARM-Advaneed RISC Maehines

3.2 ARM微处理器的应用领域及特点

3.2.1 ARM微处理器的应用领域

3.2.2 ARM微处理器的特点

3.3 ARM微处理器系列

3.3.1 ARM7微处理器系列

3.3.2 ARM9微处理器系列

3.3.3 ARM9E微处理器系列

3.3.4 ARM10E微处理器系列

3.3.5 SecurCore微处理器系列

3.3.6 StrongARM微处理器系列

3.3.7 Xscale处理器

3.4 ARM微处理器结构

3.4.1 RISC体系结构

3.4.2 ARM微处理器的寄存器结构

3.4.3 ARM微处理器的指令结构

3.5 ARM微处理器的应用选型

3.5.1 ARM微处理器内核的选择

3.5.2 系统的工作频率

3.5.3 芯片内存储器的容量

3.5.4 片内外围电路的选择

第四章 消弧线圈自动调谐过程的 Fuzzy控制

4.1 消弧线圈调谐过程中的 Fuzzy推理

4.2 补偿电网脱谐度 Fuzzy控制器的设计

4.2.1 语言变量的确定

4.2.2 基本论域到标准论域的转换

4.2.3 语言变量赋值表的建立

4.2.4 Fuzzy控制规律库的构建

4.2.5 Fuzzy关系得计算

4.2.6 输出信息的 Fuzzy判决

4.3 Fuzzy控制器的应用价值

第五章 消弧线圈自动跟踪补偿装置软硬件设计

5.1 控制原理框图及说明

5.2 LPC2214简介

5.3 信号采集及处理

5.3.1 一次信号采集

5.3.2 二次信号调理

5.3.2 数字信号输入输出系统

5.4 自动跟踪补偿消弧装置的软件设计

第六章 仿真试验

仿真试验一

仿真试验二

第七章 结论与展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表