【摘要】：目前,我國(guó)高壓輸電線路普遍使用自動(dòng)重合閘來(lái)解決輸電線路的故障問(wèn)題,重合閘在一定程度上能夠提高供電可靠性,但重合閘在合閘動(dòng)作之前無(wú)法判斷線路短路故障是否消除,因此無(wú)法確定是瞬時(shí)性短路故障還是永久性短路故障,這樣可能會(huì)導(dǎo)致重合閘重合于永久性短路故障。為了解決這一問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于攜帶,能夠快速準(zhǔn)確的識(shí)別出相間短路故障性質(zhì)的裝置,從而保證了重合閘的高效運(yùn)行同時(shí)也保障了電力系統(tǒng)維修人員的人身安全。設(shè)計(jì)研究了一款基于高頻注入法來(lái)識(shí)別高壓輸電線相間短路故障性質(zhì)的裝置,該裝置由電壓互感器,充電模塊,超級(jí)電容器組,高頻逆變模塊,智能控制模塊和結(jié)果輸出模塊組成。電壓互感器完成高壓線取電功能,然后利用充電模塊給超級(jí)電容器充電到目標(biāo)電壓,當(dāng)需要進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)候,利用超級(jí)電容器組對(duì)后級(jí)電路進(jìn)行放電,同時(shí)啟動(dòng)高頻逆變模塊產(chǎn)生高頻電壓信號(hào)對(duì)高壓線進(jìn)行高頻注入,最后利用STM32單片機(jī)對(duì)超級(jí)電容器組的放電時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí),根據(jù)放電時(shí)間來(lái)識(shí)別輸電線路是瞬時(shí)短路故障還是永久短路故障。由于在永久短路故障條件下,超級(jí)電容器組的放電電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在瞬時(shí)短路故障下的放電電流,因此也可以對(duì)后級(jí)逆變模塊設(shè)置過(guò)流保護(hù)機(jī)制,最后通過(guò)判斷裝置是否啟動(dòng)了過(guò)流保護(hù)來(lái)識(shí)別瞬時(shí)短路故障和永久短路故障。用Simulink搭建系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制的可行性,最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求,完成軟件程序的編寫和硬件電路的搭建,通過(guò)綜合硬件調(diào)試,以STM32單片機(jī)為控制核心,利用STM32單片機(jī)對(duì)超級(jí)電容器組放電到目標(biāo)電壓所用的時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí),同時(shí)利用STM32單片機(jī)來(lái)判斷電路是否進(jìn)行了過(guò)流保護(hù),最后通過(guò)放電時(shí)間的對(duì)比以及電路是否進(jìn)行了過(guò)流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸電線路瞬時(shí)短路故障和永久短路故障的識(shí)別功能。測(cè)試結(jié)果表明設(shè)計(jì)方案是正確可行的,電路能夠有效的進(jìn)行故障性質(zhì)的判斷,綜合性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

圖 2.1 瞬時(shí)短路故障等效電路圖電感 L1，線路電阻 R1和配電變壓器等效電感抗的計(jì)算具體步驟如下：用 10kV/0.4kV 的配電變壓器，其變壓器相關(guān)壓器等效阻抗計(jì)算公式[32-33]，可得到計(jì)算公式NkNTSuuX100200 抗電壓，uN為變壓器的額定電壓，SN為變壓器知 uk%=4%，uN=10kV，SN=10kVA。代入相關(guān) 4100104%102 kVkVXTΩ算，由表 2 所示，選用型號(hào)為 LJ-16 的架空：X X D線單位

圖 2.2 永久短路故障等效電路圖電感 L2，線路電阻 R2和短路電阻 R3構(gòu)成。當(dāng)發(fā)生等效阻抗計(jì)算公式（3.3）表示：2L223X X R R電阻。代入數(shù)據(jù)得等效阻抗0.8080.9223.72X Ω號(hào)頻率的選擇核心就是選擇合適頻率的高頻載波信號(hào)對(duì)高壓輸電信號(hào)來(lái)使得輸電線路在不同故障性質(zhì)下的阻抗區(qū)分障性質(zhì)下的放電特性不一樣，最終達(dá)到識(shí)別瞬時(shí)短障時(shí)候線路等效電感的計(jì)算公式(2.4)fXL 2π0Hz 代入公式（2.4）得負(fù)載等效電感
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM755

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本文編號(hào)：2708621