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)

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) 編號(hào)： 　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題 目：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) 學(xué)　　院： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 陸 劉 君 學(xué) 號(hào)： 1161120120 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 范 興 明 職 稱(chēng)： 教 授 題目類(lèi)型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開(kāi)發(fā) 2016年3月01日 開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求 ? 1．開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)審查后生效。 ?2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)，或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)。 ?3．學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)應(yīng)在10篇及以上（不包括辭典、手冊(cè)），開(kāi)題報(bào)告的字?jǐn)?shù)要在1000字以上。 ?4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 ?5．“指導(dǎo)教師（簽字）”日期填寫(xiě)成在2016年03月01日~ 04日之間的某個(gè)日期；“開(kāi)題小組組長(zhǎng)（簽字）”日期填寫(xiě)成在2016年03月4日~6日之間的某個(gè)日期。 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、重點(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 KV配電網(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10kV中性點(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)0-30A零序電流出現(xiàn)的故障并動(dòng)作。 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。 2.準(zhǔn)備情況（查閱過(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.配電網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.101-109 [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] Muench, F.J.Wright,G.A.Fault Indicators: Types, Strengths & Applications[J]. 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[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10KV配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障的類(lèi)型及其特點(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。 3.實(shí)施方案、進(jìn)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 10kV配電網(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LED燈指示，每根電纜上的短路故障由一個(gè)閃光的LED燈指讀數(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1.整體設(shè)計(jì)框架 圖2模擬樣機(jī)的信號(hào)采集與處理過(guò)程框圖 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)10KV配電網(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MATLAB進(jìn)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PCB圖，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。 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 - 7 -