电力电容器保护装置研发及实验研究

发布时间：2017-09-23 07:17

  本文关键词：电力电容器保护装置研发及实验研究

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【摘要】：电力电容器是电力系统中重要的无功补偿装置,大部分安装在配电变压器低压侧。由于电力电容器制造缺陷或运行维护不当,使得电容器故障时有发生,严重影响电网的安全运行,给企业带来巨大的经济损失。因此,针对电力电容器的故障,合理配置继电保护装置,完善保护措施,对于电网的安全运行是十分有必要的。本文描述了电力电容器的结构和作用,叙述了电力电容器继电保护的发展、研究现状和发展趋势。介绍了电力电容器的运行条件和常见故障类型,用MATLAB Simulink仿真分析了故障过程。给出了电力电容器常用继电保护的原理、算法和整定计算公式,特别是对比较先进的电力电容器的相电压差动保护、双星行不平衡电流保护和桥差电流保护进行了分析。根据电力电容器的容量、电压等级和作用,说明了电力电容器继电保护的配置原则。为了研发电力电容器微机保护装置,设计了以DSP为核心的硬件系统。选用TI公司生产的型号为TMS320F28335的先进的DSP芯片,对调理电路、A/D转换、跳闸出口电路、信号电路以及电源进行了设计和分析。调试了硬件电路,整个硬件系统运行可靠,抗干扰能力强,达到了设计要求。借助CCStudio开发软件,编写了继电保护程序,实现了基于DSP的电力电容器电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、过电压保护、低电压保护、开口三角电压保护、相电压差动保护、双星形不平衡电流保护和桥差电流保护。软件运行稳定,计算精度高。为了测试所研发的电力电容器微机保护装置的性能,利用RT-LAB实时仿真平台对样机进行“硬件在环”实验。电力系统和电力电容器在RT-LAB仿真平台上用Simulink进行仿真,仿真速度与电力系统实际动态过程相同。在电力系统仿真模型中设置故障,RT-LAB输出有关电压电流值给样机,样机进行采样保持、A/D转换、数字计算和逻辑判断,然后发出动作信号给RT-LAB,使电力系统仿真模型中的断路器跳闸。实验结果表明,所研发的样机抗干扰能力强,能够有选择性地快速可靠地切除故障,保障电力电容器和电力系统的安全运行。本文所做的工作有利于普及推广高性能的电力电容器微机保护,改善电力电容器运行条件,提高供电可靠性。
【关键词】：电力电容器 继电保护 微机保护 DSP RT-LAB 实验
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM531.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 本课题的背景和意义9-10
• 1.2 电力电容器的发展10-11
• 1.3 继电保护的发展和趋势11-15
• 1.3.1 继电保护的发展11-13
• 1.3.2 继电保护发展趋势13-14
• 1.3.3 电力电容器微机保护算法14
• 1.3.4 继电保护实验14-15
• 1.4 本文的主要工作15-17
• 第2章 电力电容器继电保护原理17-36
• 2.1 电力电容器的内部结构17-20
• 2.1.1 外熔断器保护17-18
• 2.1.2 内熔丝保护18-19
• 2.1.3 无熔丝保护19-20
• 2.2 故障类型及不正常运行状态20-21
• 2.2.1 故障类型20-21
• 2.2.2 电力电容器的保护配置21
• 2.3 电力电容器保护原理及参数设定21-30
• 2.3.1 电容器电流速断保护和过电流保护21-22
• 2.3.2 电容器过负荷保护22-23
• 2.3.3 电容器过电压保护23
• 2.3.4 电容器低电压保护23
• 2.3.5 开口三角电压保护23-25
• 2.3.6 相电压差动保护25-27
• 2.3.7 中性点不平衡电流保护27-28
• 2.3.8 桥差电流保护28-30
• 2.4 电力系统故障仿真30-35
• 2.4.1 仿真平台介绍30
• 2.4.2 仿真结果分析30-35
• 2.5 小结35-36
• 第3章 电力电容器微机保护硬件设计36-42
• 3.1 DSP介绍36
• 3.2 保护装置的硬件结构36-37
• 3.3 微机保护核心板的设计37-41
• 3.3.1 电源模块设计38-39
• 3.3.2 调理电路39
• 3.3.3 外部RAM设计39-40
• 3.3.4 开关量模块40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 电力电容器微机保护软件42-53
• 4.1 DSP的开发环境42-44
• 4.2 数据采集模块44-47
• 4.3 保护算法47-51
• 4.3.1 傅氏算法48-49
• 4.3.2 采样值的曲线拟合49-51
• 4.4 电容器保护程序流程图51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 电力电容器保护实验研究53-62
• 5.1 RT-LAB实时仿真实验平台53-56
• 5.2 实验设备布置56-57
• 5.3 样机实验57-61
• 5.3.1 电流速断保护58
• 5.3.2 低电压保护58-59
• 5.3.3 开口三角电压保护59-60
• 5.3.4 桥差电流保护60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第6章 总结与展望62-63
• 6.1 全文总结62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：903919