基于LonWorks现场总线技术的分布式直流电源绝缘监测系统

摘要

发电厂和变电站的直流系统为各种监控保护调和及操作回路提供电源,其运行状况的好坏直接关系到发电厂和变电站能否正常运行.该文提出综合运用漏电流法和波形分析法来检测直流系统接地故障.漏电流法主要用于检测单极绝缘下降故障,通过检测对地直流不平衡电流,选择故障支路.波形分析法是向直流系统注入低频方波信号,分析基波及三次谐波之间的相位及幅值关系,检测流过支路的对地电阻电流,选择故障线路.波形分析法主要用于检测双极绝缘同时下降故障,并且在选出接地支路后,提供注入信号,供便携式检测仪寻找接地点具体位置.该文采用LonWorks现场总线技术,设计出分布式直流电源绝缘监测系统.系统由前置监测单元、主监控单元以及LON总线三部分构成成.前置监测单元就地安装在各支路出线处,检测故障信号并将结果送主监控单元;主监控单元安装在控制屏上,接受来自监测单元的数据,判断接地支路,协调、控制整个系统的工作并提供人机交互操作接口;各个前置监测单元以及主监控单元通过LON总线连接,交换数据.该文提出并运用的综合直流系统接地故障监测方法,克服了使用单一测试方法存在的不足.首次将LonWorks现场总线技术成功应用到接地故障监测中,实现了直流系统接地故障的实时在线分布式快速检测,同时解决了监测装置布线复杂的问题,且能够与便携式装置配合使用.

目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1概述

1.2直流接地故障检测常用方法

1.2.1电桥法

1.2.2信号注入法

1.2.3漏电流法

1.3直流接地故障探测仪分类

1.4本文的主要工作

第2章系统工作原理及总体设计方案

2.1直流系统接地故障等效电路

2.2系统测试原理

2.2.1漏电流法检测单极接地

2.2.2波形分析法检测两极接地

2.3系统总体设计方案

2.3.1系统结构

2.3.2系统工作原理描述

2.3.3前置监测单元结构

第3章系统硬件电路设计

3.1前置监测单元总体设计

3.2信号变换电路

3.3信号调理电路

3.3.1直流偏置电路

3.3.2二阶有源低通滤波电路

3.3.3嵌位保护电路

3.4 A/D转换器与神经元芯片的接口

3.4.1 A/D转换芯片简介

3.4.2神经元芯片简介

3.4.3神经元芯片与A/D转换芯片接口电路

3.5神经元芯片外围电路设计

3.5.1时钟信号产生电路

3.5.2复位电路

3.5.3服务引脚电路

3.6神经元芯片的通讯接口电路

3.7声光报警电路

3.8前置监测单元的抗干扰措施

3.9前置监测单元的实物图片

3.10主监控单元的设计

3.10.1 LNS及智能网络适配器

3.10.2主监控单元设计

第4章系统软件设计

4.1系统功能分析

4.2 Neuron C及LonBuilder简介

4.2.1 Neuron C简介

4.2.2 LonBuilder简介

4.3前置监测单元和主监控单元开发过程

4.3.1前置监测单元软件的开发

4.3.2主监控单元软件的开发

4.4前置监测单元程序设计

4.4.1监测系统的越限报警设定

4.4.2采样信号的数字滤波

4.4.3用NeuronC编写A/D函数

4.4.4程序流程框图

4.5波形分析法处理程序流程图

4.5.1采样周期Ts的确定

4.5.2波形分析法处理程序流程图

第5章试验数据处理与分析

5.1漏电流法试验结果

5.2 MATLAB简介及波形分析法处理过程

5.2.1 FFT的 MATLAB实现

5.2.2波形分析法数据处理过程

5.3波形分析法试验数据处理与分析

5.3.1系统接入纯电阻时的试验结果与分析

5.3.2系统接入电阻、电容时的试验结果与分析

5.3.3系统接入纯电容时的试验结果与分析

5.4试验结论

第6章结论

致谢

参考文献

附录 波形分析试验法采集数据