智能电网中馈线终端的研究与设计

发布时间：2017-08-09 02:00

  本文关键词：智能电网中馈线终端的研究与设计

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【摘要】：随着智能电网的建设发展,分布式电源等新能源的并网运行,配电网自动化系统对配电设备的要求越来越高,而传统的配电终端没有很好的可拓展性和智能化功能,已难以满足智能电网的需求。馈线自动化终端作为配电自动化的关键组成部分,主要负责对配电网的运行状况进行监视、协调及控制,并将采集的数据信息实时上传至主站,对配电设备进行分／合闸操作等,它的性能和功能将对整个配电网的供电能力和供电可靠性产生直接影响。因此需研究一款性能稳定、功能强大、智能化水平高的馈线终端单元(Feeder Terminal Unit,简称FTU)来提高配电网自动化系统的水平,对智能电网的建设具有重要意义。本文首先对智能电网的背景、意义和一些概念进行了阐述,并对国内外配电网的发展现状及馈线自动化技术的发展进行了概括。根据我国10KV配电网发展现状,本文提出了一种基于集中控制型与就地控制型相结合的馈线自动化系统模式；然后,根据我国智能电网的现状和配电网通信需求的特点,对馈线自动化的保护模式、通信方式及通信规约进行了对比分析,选择了适合我国馈线自动化的实现方式。接着,本文利用DSP技术对FTU硬件电路进行了详细设计,包括双电源切换电路、通信模块的RS232接口电路、CAN接口电路、GPRS接口电路、以太网通信电路、模拟量输入电路、I/V变换电路、开关量输入／输出电路等；分析了A/D采样算法、FIR算法、快速傅里叶变换(FFT)算法以及适应于分布式电源接入的改进矩阵故障定位算法,并设计了各算法的软件流程；利用Matlab对FIR滤波算和FFT算法进行了仿真,得出了相应的仿真结果,达到了预期的效果,能够满足FTU数据处理的要求。最后,本文通过搭建测试平台,利用设备管理软件对FTU装置进行了相关的测试。其中,主要对交流采样程序进行调试和仿真、对FTU的遥信、遥测、遥控进行了正常运行状态下的实时监测以及FTU的故障定位测试。通过测试试验,实现了对FTU的监控以及信息的显示,从而更好的说明了本系统的可行性。
【关键词】：智能电网 配电网自动化系统 馈线终端单元FTU 故障定位
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 智能电网的研究背景和意义13-14
• 1.2 智能电网的发展现状14-16
• 1.2.1 配电自动化国内外发展现状14-15
• 1.2.2 馈线自动化技术发展现状15-16
• 1.3 本论文研究的主要内容16-18
• 第二章 馈线自动化系统实现方式研究18-28
• 2.1 配电网馈线保护模式的选择18-23
• 2.1.1 传统的电流馈线保护模式18-19
• 2.1.2 基于系统保护的馈线保护模式19-20
• 2.1.3 基于重合器的馈线保护模式20-22
• 2.1.4 基于FTU的主站监控模式22-23
• 2.2 配电网馈线自动化通信方式23-25
• 2.3 配电网馈线自动化通信规约25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 馈线终端单元FTU的硬件设计28-46
• 3.1 馈线终端单元的系统框架设计28-29
• 3.2 馈线终端单元的电源控制模块29-34
• 3.2.1 双电源切换电路31
• 3.2.2 后备电源31-34
• 3.3 馈线终端单元的通信模块34-40
• 3.3.1 RS232接口电路35-36
• 3.3.2 CAN接口电路36-37
• 3.3.3 GPRS接口电路37-38
• 3.3.4 USB通信电路38-39
• 3.3.5 以太网通信电路39-40
• 3.4 馈线终端单元的监控模块40-45
• 3.4.1 模拟量输入电路42-44
• 3.4.2 开关量输入电路44
• 3.4.3 开关量输出电路44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 馈线终端的软件算法设计及仿真46-62
• 4.1 A/D采样算法设计46-49
• 4.2 FIR滤波算法49-52
• 4.2.1 FIR滤波算法设计50-51
• 4.2.2 FIR滤波算法仿真51-52
• 4.3 FFT算法52-57
• 4.3.1 FFT算法设计52-56
• 4.3.2 FFT算法仿真56-57
• 4.4 改进的矩阵故障定位算法57-61
• 4.4.1 故障定位算法设计58-61
• 4.4.2 故障定位算法软件流程设计61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 馈线终端单元FTU的测试62-71
• 5.1 交流采样程序调试及仿真63-65
• 5.2 馈线终端FTU的运行测试65-70
• 5.2.1 馈线终端FTU的“三遥”测试66-68
• 5.2.2 馈线终端FTU的故障定位测试68-70
• 5.2.3 历史数据70
• 5.3 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-78
• 攻读学位期间发表的论文78-80
• 致谢80

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