10KV柱上断路器涌流检测与控制装置的研究-开题报告

-1-开题报告1毕业设计的主要内容、重点和难点等研究内容涌流电力系统中的涌流是一种持续时间很短的电流，由于涌流值需要与稳定电流相比较才有意义，因此通常不用涌流的电流值来描述涌流，而是用倍数来描述涌流，所谓涌流倍数就是涌流与稳定电流的比值。由于涌流是一种持续时间很短的电流，因此没有有效值的概念，只有瞬时值的概念，因此准确地讲，涌流倍数就是涌流峰值与稳定电流峰值的比值。可以用涌流检测仪来检测涌流的数值。主要用于电网开关上，当开关合闸或电网处于工作状态，线路上有浪涌电流形成时，它能检测线路电流并延时脱扣控制，防止浪涌产生开关误动脱扣。采用微控制器技术，当电流超过设定倍数整定电流时，立即进行速断保护，还可根据需要进行延时。本课题的研究内容主要有以下几个方面：（1）通过科技论文、技术资料的检索，掌握和论述分析柱上分段断路器及涌流控制器的工况和工作原理。；（2）分析高压、大电流的监测原理和方法，学习高压、强电流互感及原理及应用技术，掌握电压和电流检测原理。（3）研究嵌入式微处理器应用系统常用的低功耗设计方法；（4）分析故障涌流控制器的工况和工作原理，根据涌流控制器的用途和工作原理,制作可供演示的涌流控制器样机。研究重点及难点重点：（1）涌流控制器硬件设计，使基本硬件电路能满足测距量程要求和基本精度要求；（2）了解10KV柱上断路器涌流检测与控制装置的特点和工作原理；（3）设计故障涌流控制器的涌流检测环节。（4）设计涌流故障指示环节；难点：（1）高压、强电流的检测和互感器的应用；（2）嵌入式微处理器低功耗的设计；（3）柱上断路器涌流判断的软件设计；-2-2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）研究概况及发展趋势在电力设备投运中,变压器的空投由于其伴随产生的励磁涌流的危害性而受到人们的关注和研究,多年来,对变压器励磁涌流的产生原理、特点及其危害性都有比较全面深入的研究和分析,已经得到了大家比较公认的结论一、变压器励磁涌流的产生原因产生励磁涌流的根源是在变压器任一侧绕组感受到外施电压骤增时,基于磁链守恒定理,该绕组在磁路中将产生单极性的偏磁,如偏磁极性恰好和变压器原来的剩磁极性相同时,就可能因偏磁与剩磁和稳态磁通叠加而导致磁路饱和,从而大幅度降低变压器绕组的励磁电抗,进而诱发数值可观的励磁涌流。变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，因此产生极大的涌流，其中最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角，变压器铁芯的剩余磁通和电源系统地阻抗等因素而变化，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时磁通为峰值）。变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗，一般大容量变压器约为5-10秒，小容量变压器约为0.2秒左右。当变压器在停电状态时，变压器铁芯内部的磁通接近或等于零，当给变压器充电时，铁芯内产生交变磁通，这个交变磁通从零到最大叫做铁芯励磁，我们把这一过程产生的电流叫做变压器励磁涌流，这个电流要高于变压器的额定电流，从变压器的机械力、电动力到保护整定都要为躲过励磁涌流整定。为了消除电容器投入时的涌流，最好的办法是采用电压过零投入方式。所谓电压过零投入方式就是在电源电压与电容器电压相等的瞬间将电容器接入系统，这样就不会产生涌流。由于电容器的电压与电流有90度的相位差，因此即使采用了电压过零投入方式，在电容器投入的瞬间，电流却正好是电容器额定电流的峰值。研究意义随着超高压，远距离输电在电力系统中的应用越来越广泛，大容量变压器的应用日益增多。电力变压器在空载合闸投入电网或外部鼓掌切除后电压恢复时会产生很大的励磁涌流，同时波形严重畸变，可能造成差动保护误动。稳态情况下，变压器的励磁涌流很小，只有额定电流的1%左右。但是变压器空载合闸或外部短路被突然切除时，暂态励磁电流的大小有时可以与短路电流相比拟，这个过程将持续几个周波甚至几秒钟的时间。此外，变压器在运行过程中经常承受短时过负荷和短时过电压的作用。经验表明，很多的变压器故障就是许多次轻微故障以及各种非正常的暂态过程的损坏累计造成损失。-3-主要参考文献1陈燕来，郎永平，王鸿伟.10kV配电线路励磁涌流问题的研究J.煤矿机电，2013,3:29-32.2王道普.线路故障指示器实用技术J.节能,2005,8:47-51.3何勇.电缆故障指示器及其使用情况评析J.广东输电与变电技,2004,3:46-50.4胡玉峰，陈德树，基于采样值差动的励磁涌流鉴别方法J.中国电机工程学报，2000，20(9):55-55孙镇华,侯义明.单相接地故障指示器检测原理分析J.广东输电与变电技,2004,21(5):30-32.6童诗白，模拟电子技术基础M.北京:高等教育出版社，1998.7冯文胜.电缆故障指示器的应用J.广东电力，2002,15(5):66-68.8施伟斌.基于10kV小电阻接地系统的架空线路接地故障指示器J.低压电器，2007,13:34-36.9徐永远，徐彦素.10kV线路接地故障指示器的安装J.农村电气化,2006,4:27-28.10倪良华，姚春球.故障电流与励磁涌流的EMD特性分析J.电力系统保护与控制，2009,37(10):27-32.11葛宝明，王祥珩，卢鹏声，等.电力变压器的励磁涌流判据及其发展方向J.电力系统自动化，2003，27（22）:1-612A.-R.Sedighi,M.-R.Haghifam.DetectionofinrushcurrentindistributiontransformerusingwavelettransformJ.ElectricalPowerandEnergySystems,2005,27:361-370.现有设备和实验条件计算机一台、单片机开发系统、示波器、直流稳压电源、数字万用表，开放实验室3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料-4-实施方案故障涌流控制器由单片机及外围电路模块，电源模块，模拟信号采集模块，开关量输入模块，显示模块构成，由于控制器工作在户外架空线路上，因此无电源放电，因此电流互感器中的二次侧电流经CT转换成合适控制器使用的电源，A,B,C三项的电流通过电流互感器后电流依然较大，不适合单片机系统使用，一次增加微型CT进行电流转换，信号调理部分负责将电流信号转拖成电压信号并整流，滤波，通过AD使单片机能够采集，显示模块可以显示控制器运行的参数等，当有故障发生时，故障指示电路动作进行故障指示并作用于脱扣线圈，完成分闸操作。控制器可以采用半波傅式算法进行对短路电流和励磁涌流的鉴别，通过零序互感器可以区分是否发生单相接地短路。mcu电流互感器电流互感器电流互感器零序电流互感器信号调理电路信号调理电路信号调理电路信号调理电路AD电源显示电路脱扣线圈驱动电路故障指示电路开关量输入图1系统机构框图进度实施计划:第一阶段（2015-12-30至2016-01-13）：分析毕业设计题目，阅读理解任务书内容，确定实施计划方案。第二阶段（2016-01-14至2016-03-05）：查阅相关文献和资料，了解真空开关永磁机构原理并画出原理结构框图，提交毕业设计开题报告，并翻译4万字外文文献。第三阶段（2016-03-06至2016-04-15）：确定可实行方案。设计电路，画PCB图，做出样机电路板。提交PCB图源文件一份。第四阶段（2016-04-16至2016-05-01）：调试硬件，设计程序。软件编程并与硬件进行调试，完成制作的模拟样机。第五阶段（2016-05-02至2016-05-19）：撰写并完善毕业设计论文。预期提交的毕业设计资料1、撰写两万字以上的毕业设计说明书（兼附15篇以上的参考文献）；在毕业设计说明书中应包括300500个单词的英文摘要及关键词；-5-2、独立完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文）；3、完成装置的整体原理、功能和结构设计方案，