10kV中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置的分析與設(shè)計(jì),10,kv,中性,接地,配電網(wǎng),系統(tǒng)故障,檢測(cè),裝置,分析,設(shè)計(jì),中性點(diǎn)接地,配電網(wǎng)系統(tǒng) - 1 - 點(diǎn)和難點(diǎn) 研究?jī)?nèi)容 故障檢測(cè)裝置安裝在架空線、環(huán)網(wǎng)柜、箱變、電纜、電纜分支箱里，用來(lái)指示故障電流的通路。線路發(fā)生故障后，巡線人員可以借助檢測(cè)裝置的報(bào)警顯示，快速確定發(fā)生故障區(qū)段 ，找出故障點(diǎn)。與此同時(shí)，故障檢測(cè)裝置能夠做到實(shí)時(shí)檢測(cè)線路的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障的地點(diǎn)，比如送電、停電、接地、短路、過(guò)流等。在線路運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)迅速告知值班人員，做出處理決定，可以極大地提高供電可靠性、提高用戶的滿意度 。 配電網(wǎng)系統(tǒng)中，線路分支很多，運(yùn)行方式較復(fù)雜，線路的管理、維護(hù)工作量很大。發(fā)生故障 時(shí)檢查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致供電可靠性較低。而故障檢測(cè)裝置能夠彌補(bǔ)上述輸電故障查詢的不足，省時(shí)省力，為快速查詢故障點(diǎn)，快速恢復(fù)供電提供有力的保障。 研制適用于 10 電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的，能夠正確反映接地故障、短路故障的故障檢測(cè)裝置，采用故障檢測(cè)裝置和零序互感器組合方式，反映零序電流突變，并和繼電檢測(cè)接地動(dòng)作和線路重合閘相匹配，確保系統(tǒng)接地故障引起跳閘后，故障檢測(cè)裝置能夠正確動(dòng)作，能自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位。 我國(guó)生產(chǎn)故障檢測(cè)裝置的企業(yè)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展歷史都不長(zhǎng)，但是，在科技高速發(fā)展的推動(dòng)下，故障檢測(cè)裝置的生產(chǎn)規(guī)模日益 擴(kuò)大，產(chǎn)品技術(shù)含量越來(lái)越高，能針對(duì)用戶的需求生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品，新產(chǎn)品的推出頻率也越來(lái)越高，有些產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平。 （ 1）通過(guò)科技論文、技術(shù)資料的檢索，調(diào)研 10性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的運(yùn)行方式，了解中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)及地故障特征和檢測(cè)方法； （ 2）分析中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地故障特征，給出仿真分析波形，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)裝置樣機(jī)； （ 3）通過(guò)分析確定裝置的設(shè)計(jì)的方案，并制定技術(shù)路線； （ 4）通過(guò)仿真驗(yàn)證方案的可行性，制作控制器樣機(jī)并給出初步的試驗(yàn) 結(jié)果。 研究重點(diǎn)及難點(diǎn) 重點(diǎn) （ 1）了解電壓電流互感器的結(jié)構(gòu)及原理，掌握高電壓大電流的精確檢測(cè)采集及數(shù)據(jù)處理方法； （ 2）掌握 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集功能，熟悉微處理器的基本功能； （ 3）了解斷路器的結(jié)構(gòu)及原理特性，控制驅(qū)動(dòng)電路使裝置能夠 檢測(cè) 0序電流出現(xiàn)的 故障并動(dòng)作。 - 2 - 難點(diǎn) （ 1） 電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的狀況，有正常和不正常的，電流也比較復(fù)雜，要區(qū)分正常運(yùn)行的電流電壓特性、合閘操作的電流電壓特性和故障的電流電壓特性； （ 2） 裝置在復(fù)雜的電磁環(huán)境下工作應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，使保護(hù)裝置能在 正常操作下不動(dòng)作以及在故障狀態(tài)下可靠動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行。 - 3 - 閱過(guò)的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等） 查閱過(guò)的文獻(xiàn)資料 [1] 王承玉，海濤，陳勇等 M]國(guó)電力出版社， 2] 高研 ,畢銳 , 楊為 , 等 . 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電檢測(cè)的影響 [J]. 電網(wǎng)與清潔能源 , 2009,25(4): [3] nd ]. I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o w e r A p p a r a t u s a n d S y s t e m s , 1 9 8 4 , Vo l - 1 0 3 （ 12） :3688 – 3693. [4] 曾 育彬 接地短路分析 [J]術(shù) ,2004,(4):23[5] 陳鴻基．中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的一種消諧方法 [J]1999,12(4):31[6] 施偉斌．基于 10電阻接地系統(tǒng)的架空線路接地故障指示器 [J]2007, 13:34[7] 穆大慶 ， 尹項(xiàng)根 ， 甘正 寧 J] 電 力 學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2005,20(01):6[8] of on ]. (006) 2006: 5669] 牟龍華 , 孟慶海 . 供配電安全技術(shù) [M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2003, 8[10] 張明君 , 林敏 . 電力系統(tǒng)微機(jī)檢測(cè) [M]. 第 2 版 . 北京 , 冶金工業(yè)出版社 , 2011. [11] 楊國(guó)福 . 電力系統(tǒng)繼電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) [J]. 電氣制造 , 2007, (7): 36[12] 宋建成 , 梁翼龍等 . 礦用隔爆型真空饋電開(kāi)關(guān)中的過(guò)電流檢測(cè) [J]. 繼電器 , 1999, (9). 調(diào)研情況 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力需求迅猛增長(zhǎng)，電力網(wǎng)絡(luò)也在不斷的擴(kuò)大，更多的配電設(shè)備應(yīng)用在電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)以及電力設(shè)備的安全運(yùn)行顯的越來(lái)越重要，如今電網(wǎng)普遍使用各種檢測(cè)保護(hù)裝置來(lái)保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 故障檢測(cè)裝置是一種安裝在架空線路上、 電力電纜及開(kāi)關(guān)柜母線排上，用于指示故障電流通路的裝置。一旦線路發(fā)生短路，巡線人員可借助指示器上的紅色報(bào)警顯示，迅速確定故障區(qū)段、分支、及故障點(diǎn)。短路故障以檢測(cè)線路相電流越限作為判斷依據(jù)，接地故障以檢測(cè)線路零序電流越限作為判斷依據(jù)，均通過(guò)指示儀表上的指示燈顯示。指示儀表上的接地指示燈亮，表明發(fā)生單相接地故障；指示儀表上的短路指示燈亮，表明發(fā)生了相間短路故障。 通過(guò)查閱科技文獻(xiàn)及調(diào)研，了解 10電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障的類型及其特- 4 - 點(diǎn)，以及目前配電網(wǎng)中故障指示器的使用情況，結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求，以單片機(jī)系統(tǒng)為核心 ，通過(guò)對(duì)三相電流和零序電流信號(hào)的采集、處理，然后判斷出是否為故障電流，控制燈光給出相應(yīng)的指示。 現(xiàn)有設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件 個(gè)人 計(jì)算機(jī) 、 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板、示波器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬(wàn)用表，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。 度實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 實(shí)施方案 10電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置設(shè)有三個(gè)短路故障傳感器，一個(gè)接地故障傳感器，一個(gè)讀數(shù)儀表連接導(dǎo)線是電纜或光纜，讀數(shù)儀表中配有時(shí)間復(fù)位電路及賦值電路接地故障由一個(gè)閃光 指示，每根電纜上的短路故障由一個(gè)閃光的 指讀數(shù)儀表 配有測(cè)試 /復(fù)位按鈕，每一個(gè)傳感器由檢測(cè)短路及接地故障引起脈沖電流的線圈組成。 如圖 1 是整體設(shè)計(jì)框架圖。如圖 2 是模擬樣機(jī)的信號(hào)采集與處理過(guò)程示意圖。模擬樣機(jī)用電流信號(hào)發(fā)生器來(lái)模擬產(chǎn)生電流互感器二次側(cè)的正常運(yùn)行電流和故障電流，然后 經(jīng)濾波整流， I/V 轉(zhuǎn)換保持， A/D 采樣，單片機(jī)處理，根據(jù)采樣的值與各種狀況相應(yīng)的 值對(duì)比得出電路運(yùn)行狀況，如果判斷是是系統(tǒng)故障，則立即啟動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)控制電路給出故障顯示并跳閘切斷電路。 圖 圖 2 模擬樣機(jī)的信號(hào)采集與處理過(guò)程框圖 - 5 - 進(jìn)度實(shí)施計(jì) 劃 第一階段 （ 2015 年 12 月 28 日至 2016 年 3 月 06 日）：查找文獻(xiàn)、資料，深 入學(xué)習(xí)10電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置的相關(guān)知識(shí)，完成開(kāi)題報(bào)告 。 第二階段（ 2016 年 3 月 07 日至 2016 年 3 月 13 日）：翻譯四萬(wàn)字符與畢業(yè)設(shè)計(jì)題目相關(guān)的英文文獻(xiàn)。 第三階段（ 2016 年 3 月 14 日至 2016 年 3 月 20 日）：根據(jù)故障檢測(cè)裝置方案進(jìn)行器件選型，硬件電路原理仿真，用 行故障檢測(cè)裝置的仿真、分析，解決出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行方案的優(yōu)化。 第四階段（ 2016 年 3 月 21 日至 2016 年 4 月 04 日）：根據(jù)硬 件原理圖繪制 ，制作硬件并調(diào)試。 第五階段（ 2016 年 4 月 05 日至 2016 年 5 月 22 日）：軟件編程，并與硬件進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)課題任務(wù)與要求，做出可供調(diào)試的模擬樣機(jī)，并進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。 第六階段（ 2016 年 5 月 23 日至 2016 年 5 月 30 日）：完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，提交論文。 預(yù)交畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 1) 兩萬(wàn)字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； 2) 四萬(wàn)字符 以上 的指定英文資料翻譯 一份 （附英文原文）； 3) 可供演示的系統(tǒng)故障檢測(cè)裝置樣機(jī)一臺(tái)； 4) 本系統(tǒng)軟件源代碼、硬件原理圖紙等資料一套。 5) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)說(shuō)明系統(tǒng)方案的工作原理，給出兩套各有特點(diǎn)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，并選擇其中之一進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)電路、精密全波整流電路、低通濾波器電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路等的工作原理、系統(tǒng)硬件電路的工作原理和元器件參數(shù)的計(jì)算選擇過(guò)程、控制算法并附上全部程序代碼。詳細(xì)說(shuō)明系統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中的調(diào)試過(guò)程和結(jié)果。 - 6 - 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師（簽字）： 2016 年 3 月 日 開(kāi)題小組意見(jiàn) 開(kāi)題小組組長(zhǎng)（簽字）： 2016 年 3 月 日 院（ 系、部）意見(jiàn) 主管院長(zhǎng)（系、部主任）簽字： 2016 年 3 月 日