配电网预随调消弧线圈自动控制系统研究

论文摘要

三相不对称配电网中性点位移电压高,采用传统的消弧线圈直接接地方式很难同时满足电力系统运行规程对位移电压和接地故障熄弧的要求。为此,本文提出了自动投切可调消弧线圈并联固定电抗器的预随调接地方式。配电网正常运行时,可调消弧线圈不投入配电网运行,实时测量配电网的对地电容电流,并根据测得的电容电流实时调节消弧线圈的容量;配电网发生接地故障瞬间,消弧线圈迅速投入运行,补偿配电网对地电容电流,有效促进故障电弧熄灭;接地故障消除后,消弧线圈退出运行。论文提出了配电网电容电流在线实时测量新方法,通过注入变频电流信号,查找配电网谐振频率,计算配电网对地电容;并利用线性插值算法提高谐振频率的查找精度。由谐振电压和谐振电流计算配电网对地电阻和阻尼率,采用阻尼率大小区别配电网接地故障状态和工频谐振状态,提出了基于阻尼率的配电网接地故障检测新方法。完成配电网预随调消弧线圈自动控制系统的硬件设计和软件编程,开发了新型配电网预随调消弧线圈测控器。配电网预随调消弧线圈自动控制成套装置已经投入电网运行,现场数据表明该成套装置彻底解决了不对称度大的配电网中性点位移电压、接地故障熄弧和电容电流在线测量的技术难题。该预随调消弧线圈自动控制系统可以应用于各种类型的配电网,提高电能质量,具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 预随调消弧线圈接地系统分析
• 2.1 可调消弧线圈并联固定电抗器的预随调接地方式
• 2.1.1 新型预随调接地方式
• 2.1.2 固定电抗器额定电感电流的选取
• 2.1.3 可调消弧线圈控制策略
• 2.2 仿真分析
• 第三章 预随调式消弧线圈自动控制系统
• 3.1 引言
• 3.2 配电网外加电抗器的电容电流测量新方法
• 3.2.1 测量原理
• 3.2.2 线形插值谐振频率算法
• 3.3 基于配电网阻尼率的接地故障检测新方法
• 3.3.1 接地故障线路参数分析
• 3.3.2 基于阻尼率的接地故障检测方法
• 3.3.3 配电网阻尼率的在线测量
• 3.3.4 提高阻尼率测量精度的方法
• 3.4 预随调消弧线圈成套装置
• 3.4.1 成套装置整体设计
• 3.4.2 一次设备
• 3.4.3 二次设备
• 第四章 消弧线圈自动跟踪补偿测控器硬件设计
• 4.1 硬件总体设计原理
• 4.2 FPGA 芯片的设计与仿真
• 4.2.1 芯片功能设计
• 4.2.2 功能仿真
• 4.3 可控恒流源硬件设计
• 4.3.1 设计要求
• 4.3.2 硬件实现
• 4.4 滤波电流硬件设计
• 4.5 A/D 采样电路硬件设计
• 4.6 人机接口和通讯部分硬件设计
• 4.7 硬件抗干扰措施
• 第五章 消弧线圈自动跟踪补偿测控器软件设计
• 5.1 主控程序设计
• 5.2 参数测量程序设计
• 5.3 档位自动调节程序设计
• 5.4 人机接口和通讯程序设计
• 5.5 软件抗干扰措施
• 第六章 现场实验和数据分析
• 6.1 实验室实验和数据分析
• 6.1.1 配电网对地电容测量和消弧线圈自动调节实验
• 6.1.2 配电网对地电阻和阻尼率测量实验
• 6.2 现场实验和数据分析
• 6.3 工业应用情况
• 第七章 全文总结及展望
• 7.1 全文总结
• 7.1.1 本文主要内容
• 7.1.2 本文创新点
• 7.1.3 本文主要成果
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间完成的论文
• 附录B 攻读硕士学位期间获得的奖励
• 附录C 攻读硕士学位期间申请的专利
• 附录D 攻读硕士学位期间所参与的项目