10kV配电线路保护测控装置的研究

摘要

10kV配电线路为电力系统中分布最广的部分，其主要任务是对电能进行合理分配，但线路的负荷随时都在变化，线路的各类故障，无论是自然的还是人为的也随时可能发生。及时准确地了解线路的运行状态以及进一步的决策至关重要。而保护测控装置负责采集各种数据，并将采集的数据上送主机，同时也接受主机发来的控制命令，并执行相应的操作。因此，对10kV配电线路保护测控装置的研究具有重要的现实意义。
　　本文首先介绍线路测控装置的保护原理，接着分析保护测控装置的滤波算法。配电线路发生故障后的暂态过程中，故障电压、电流含有丰富的暂态噪声，所以保护测控装置中必须采用滤波算法滤除这些噪声。在众多滤波算法中，傅里叶算法以其良好的性能和相对简便的算法，在线路保护中获得广泛的应用。但傅里叶算法只能滤除直流分量和整次谐波分量，不能滤除衰减直流分量。因此对傅里叶算法进行改进，其基本原理是对衰减直流分量的正弦、余弦分量的系数进行补偿，来消除衰减直流分量对傅里叶算法的影响。仿真结果表明改进的傅里叶算法滤除衰减直流分量的效果更好。
　　其次，设计了10kV线路测控装置的硬件电路。依据模块化的设计思想将其分为CPU电路、开关量输入与输出电路、信息传送电路等主要电路模块。在CPU里运用了TMS320F28335 DSP芯片作为其核心部件，主要对其相关的逻辑及功能进行有效的控制。信息传送部分运用RS485接口电路为控制芯片来实现人机界面、通讯等功能。电源模块采用TI公司的双电源芯片TPS767D301，并通过开关电源电路为其各个部分提供所需的直流电源。
　　最后，给出了保护测控装置的软件模块，在CCS的开发环境下实现主程序设计，及相关子程序的设计，来确保保护测控装置能正常的动作，提高保护的稳定性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 保护测控装置研究背景

1．2 保护测控装置滤波算法研究概况

1．3 保护测控装置研究概况

1．4 论文主要研究内容

2 10kV线路保护测控配置

2．1 10kV线路测控保护概述

2．2 保护配置

2．2．1 三段式电流保护

2．2．2 低周减载和低压减载

2．2．3 TV断线检测

2．2．4 三相一次重合闸

2．2．5 过负荷保护

2．3 本章小结

3 衰减直流分量滤除方法研究

3．1 概述

3．2 半波傅里叶算法

3．3 全波傅里叶算法及其仿真分析

3．3．1 全波傅里叶算法的应用

3．3．2 全波傅里叶算法的频率响应

3．4 滤除衰减直流分量的傅里叶改进算法及其仿真计算

3．5 本章小结

4 测控装置的硬件电路设计

4．1 硬件系统的构成

4．2 保护模块硬件设计

4．2．1 保护模块控制芯片的介绍

4．2．2 DSP最小系统设计

4．2．3 模拟量变换调理硬件电路设计

4．2．4 开关量输入／输出硬件电路

4．2．5 测频电路

4．3 通信模块硬件设计

4．4 人机交互系统设计

4．4．1 按键接口电路

4．4．2 LED指示电路

4．4．3 液晶显示电路

4．5 时钟电路

4．6 电源模块

4．7 本章小结

5 测控装置软件设计

5．1 软件开发环境

5．2 主程序设计

5．3 子程序设计

5．3．1 A／D采样子程序

5．3．2 测频中断子程序

5．3．3 数据计算及保护判断子程序

5．3．4 通信子程序

5．3．5 按键子程序

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果