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自动跟踪补偿消弧线圈成套系统设计与实现

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 电力系统中性点接地方式

1.1.2 小电流接地系统需解决的问题

1.2 国内外研究现状及发展动态

1.3 研究内容及结构安排

1.3.1 研究内容

1.3.2 结构安排

1.4 本章小结

第2章 自动跟踪补偿消弧线圈成套系统相关原理

2.1 小电流接地系统电容电流补偿原理

2.1.1 中性点不接地方式

2.1.2 中性点经消弧线圈接地方式

2.2 消弧线圈自动调谐原理

2.3 小电流接地系统选线原理

2.4 本章小结

第3章 自动跟踪补偿消弧线圈成套系统方案设计

3.1 接地变压器

3.2 消弧线圈

3.3 消弧柜

3.4 阻尼电阻箱

3.5 自动跟踪补偿消弧线圈控制器

3.6 本章小结

第4章 自动跟踪补偿消弧线圈成套系统实现

4.1 主要控制芯片选择

4.1.1 主控芯片选择

4.1.2 逻辑控制电路芯片选择

4.1.3 AD转换芯片选择

4.2 档位调节设计

4.2.1 消弧线圈有载分接开关工作原理

4.2.2 档位调节控制电路设计

4.2.3 档位调节控制程序设计

4.3 阻尼电阻箱设计

4.3.1 串阻尼方式

4.3.2 二次侧并阻尼电阻方式

4.3.3 阻尼电阻短接控制电路

4.3.4 阻尼电阻计算

4.4 电容电流测量设计

4.4.1 电容电流计算

4.4.2 电容电流测量硬件设计

4.4.3 电容电流测量软件设计

4.5 单相接地选线设计

4.5.1 选线硬件电路设计

4.5.2 选线软件设计

4.6 控制器显示、键盘及通信接口设计

4.6.1 液晶显示器设计

4.6.2 显示界面及键盘操作设计

4.6.3 通信接口设计

4.7 本章小结

第5章 自动跟踪补偿消弧线圈成套系统接地实验分析

5.1 系统组成

5.2 实验步骤

5.3 实验数据

5.4 实验结论

5.5 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果

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摘要

电力系统电网中性点接地有多种方式,不同的国家和地区,不同的电力条件有不同的选择。中性点不接地或经消弧线圈接地方式,在发生单相接地故障时接地电流小,又称小电流接地系统。小电流接地系统因其在发生单相接地后可带故障运行2小时,而不立即跳闸的优越性在我国的6-66kV中压电网中广泛采用。但是该方式需要进一步解决在发生单相接地故障时,如何补偿电容电流、限制过电压、消除弧光、快速准确地选出故障线路一直是电力系统继电保护的重要研究课题。
  首先,通过电力系统电网中性点接地各种方式的特点、优缺点比较、各自适合条件以及国内外电网中性点接地现状及发展趋势分析确立了课题选择和设计方向:自动跟踪补偿消弧线圈成套系统设计。
  其次,通过小电流接地系统消弧线圈电容电流补偿及单相接地选线应用现状、技术发展、自动化变电站要求确定总体设计方案。自动跟踪补偿消弧线圈成套系统有接地变压器、调匝式消弧线圈、阻尼电阻箱和控制器构成。采用预补偿方式,具有电容电流测量、档位调节、自动补偿、接地选线和跳闸功能。
  最后,根据总体方案,分别对各组成进行设计,特别是对控制器进行软硬件详细设计。控制器采用基于ARM内核并具备丰富外设的32位高性能单片机STM32F103ZE为核心。通过IO接口电路、AD采样电路、LCD显示及通信接口电路软硬件设计,综合分析研究各种算法,实现电容电流测量、档位调节、自动补偿、接地选线和跳闸等功能。并完成设计、制作初步样机,通过实验进行验证。

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