開題報(bào)告-10KV柱上斷路器涌流檢測與控制裝置的研究.doc

編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題 目： 10kV柱上斷路器涌流檢測 與控制裝置的研究 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 職 稱： 題目類型：理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2013年03月01日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見審查后生效。 2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫，或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見。3學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)應(yīng)在5篇及以上（不包括辭典、手冊(cè)），開題報(bào)告的字?jǐn)?shù)要在1000字以上。4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5“指導(dǎo)教師（簽字）”日期填寫成在2014年12月27日 31日之間的某個(gè)日期；“開題小組組長（簽字）”日期填寫成在2015年1月4日9日之間的某個(gè)日期。1畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)等研究內(nèi)容涌流電力系統(tǒng)中的涌流是一種持續(xù)時(shí)間很短的電流，由于涌流值需要與穩(wěn)定電流相比較才有意義，因此通常不用涌流的電流值來描述涌流，而是用倍數(shù)來描述涌流，所謂涌流倍數(shù)就是涌流與穩(wěn)定電流的比值。由于涌流是一種持續(xù)時(shí)間很短的電流，因此沒有有效值的概念，只有瞬時(shí)值的概念，因此準(zhǔn)確地講，涌流倍數(shù)就是涌流峰值與穩(wěn)定電流峰值的比值。可以用涌流檢測儀來檢測涌流的數(shù)值。主要用于電網(wǎng)開關(guān)上，當(dāng)開關(guān)合閘或電網(wǎng)處于工作狀態(tài)，線路上有浪涌電流形成時(shí)，它能檢測線路電流并延時(shí)脫扣控制，防止浪涌產(chǎn)生開關(guān)誤動(dòng)脫扣。采用微控制器技術(shù)，當(dāng)電流超過設(shè)定倍數(shù)整定電流時(shí)，立即進(jìn)行速斷保護(hù)，還可根據(jù)需要進(jìn)行延時(shí)。本課題的研究內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：（1） 通過科技論文、技術(shù)資料的檢索，掌握和論述分析柱上分段斷路器及涌流控制器的工況和工作原理。；（2） 分析高壓、大電流的監(jiān)測原理和方法，學(xué)習(xí)高壓、強(qiáng)電流互感及原理及應(yīng)用技術(shù)，掌握電壓和電流檢測原理。（3） 研究嵌入式微處理器應(yīng)用系統(tǒng)常用的低功耗設(shè)計(jì)方法；（4） 分析故障涌流控制器的工況和工作原理， 根據(jù)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樣機(jī)。研究重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：（1）涌流控制器硬件設(shè)計(jì)，使基本硬件電路能滿足測距量程要求和基本精度要求；（2）了解10KV柱上斷路器涌流檢測與控制裝置的特點(diǎn)和工作原理；（3）設(shè)計(jì)故障涌流控制器的涌流檢測環(huán)節(jié)。（4）設(shè)計(jì)涌流故障指示環(huán)節(jié)；難點(diǎn)：（1）高壓、強(qiáng)電流的檢測和互感器的應(yīng)用；（2）嵌入式微處理器低功耗的設(shè)計(jì)；（3）柱上斷路器涌流判斷的軟件設(shè)計(jì)；2準(zhǔn)備情況（查閱過的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等）研究概況及發(fā)展趨勢在電力設(shè)備投運(yùn)中,變壓器的空投由于其伴隨產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流的危害性而受到人們的關(guān)注和研究,多年來,對(duì)變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生原理、特點(diǎn)及其危害性都有比較全面深入的研究和分析,已經(jīng)得到了大家比較公認(rèn)的結(jié)論一、變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生原因產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的根源是在變壓器任一側(cè)繞組感受到外施電壓驟增時(shí),基于磁鏈?zhǔn)睾愣ɡ?該繞組在磁路中將產(chǎn)生單極性的偏磁,如偏磁極性恰好和變壓器原來的剩磁極性相同時(shí),就可能因偏磁與剩磁和穩(wěn)態(tài)磁通疊加而導(dǎo)致磁路飽和,從而大幅度降低變壓器繞組的勵(lì)磁電抗,進(jìn)而誘發(fā)數(shù)值可觀的勵(lì)磁涌流。變壓器全電壓充電時(shí)在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時(shí)工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，其總磁通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鐵芯的飽和磁通量，因此產(chǎn)生極大的涌流，其中最大峰值可達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。勵(lì)磁涌流隨變壓器投入時(shí)系統(tǒng)電壓的相角，變壓器鐵芯的剩余磁通和電源系統(tǒng)地阻抗等因素而變化，最大涌流出現(xiàn)在變壓器投入時(shí)電壓經(jīng)過零點(diǎn)瞬間（該時(shí)磁通為峰值）。變壓器涌流中含有直流分量和高次諧波分量，隨時(shí)間衰減，其衰減時(shí)間取決于回路電阻和電抗，一般大容量變壓器約為5-10秒，小容量變壓器約為0.2秒左右。當(dāng)變壓器在停電狀態(tài)時(shí)，變壓器鐵芯內(nèi)部的磁通接近或等于零，當(dāng)給變壓器充電時(shí)，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，這個(gè)交變磁通從零到最大叫做鐵芯勵(lì)磁，我們把這一過程產(chǎn)生的電流叫做變壓器勵(lì)磁涌流，這個(gè)電流要高于變壓器的額定電流，從變壓器的機(jī)械力、電動(dòng)力到保護(hù)整定都要為 躲過勵(lì)磁涌流整定。為了消除電容器投入時(shí)的涌流，最好的辦法是采用電壓過零投入方式。所謂電壓過零投入方式就是在電源電壓與電容器電壓相等的瞬間將電容器接入系統(tǒng)，這樣就不會(huì)產(chǎn)生涌流。由于電容器的電壓與電流有90度的相位差，因此即使采用了電壓過零投入方式，在電容器投入的瞬間，電流卻正好是電容器額定電流的峰值。研究意義隨著超高壓，遠(yuǎn)距離輸電在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，大容量變壓器的應(yīng)用日益增多。電力變壓器在空載合閘投入電網(wǎng)或外部鼓掌切除后電壓恢復(fù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流，同時(shí)波形嚴(yán)重畸變，可能造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。穩(wěn)態(tài)情況下，變壓器的勵(lì)磁涌流很小，只有額定電流的1%左右。但是變壓器空載合閘或外部短路被突然切除時(shí)，暫態(tài)勵(lì)磁電流的大小有時(shí)可以與短路電流相比擬，這個(gè)過程將持續(xù)幾個(gè)周波甚至幾秒鐘的時(shí)間。此外，變壓器在運(yùn)行過程中經(jīng)常承受短時(shí)過負(fù)荷和短時(shí)過電壓的作用。經(jīng)驗(yàn)表明，很多的變壓器故障就是許多次輕微故障以及各種非正常的暫態(tài)過程的損壞累計(jì)造成損失。主要參考文獻(xiàn)1陳燕來，郎永平，王鴻偉.10kV配電線路勵(lì)磁涌流問題的研究J.煤礦機(jī)電，2013,3:29-32.2王道普.線路故障指示器實(shí)用技術(shù)J.節(jié)能,2005, 8: 47-51.3何勇.電纜故障指示器及其使用情況評(píng)析J.廣東輸電與變電技,2004, 3: 46-50.4胡玉峰，陳德樹，基于采樣值差動(dòng)的勵(lì)磁涌流鑒別方法J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2000，20(9) :55-55孫鎮(zhèn)華,侯義明.單相接地故障指示器檢測原理分析J.廣東輸電與變電技, 2004, 21(5) : 30-32.6 童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社，1998.7 馮文勝.電纜故障指示器的應(yīng)用J.廣東電力，2002,15(5):66-68.8 施偉斌.基于10kV小電阻接地系統(tǒng)的架空線路接地故障指示器J.低壓電器，2007,13:34-36. 9 徐永遠(yuǎn)，徐彥素.10kV線路接地故障指示器的安裝J.農(nóng)村電氣化,2006, 4:27-28. 10 倪良華，姚春球.故障電流與勵(lì)磁涌流的EMD特性分析J.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009,37(10):27-32.11葛寶明，王祥珩，盧鵬聲，等.電力變壓器的勵(lì)磁涌流判據(jù)及其發(fā)展方向J.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27（22）:1-612 A.-R.Sedighi, M.-R.Haghifam. Detection of inrush current in distribution transformer using wavelet transformJ.Electrical Power and Energy Systems, 2005,27:361-370.現(xiàn)有設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件計(jì)算機(jī)一臺(tái)、單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、示波器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬用表，開放實(shí)驗(yàn)室3、實(shí)施方案、進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料實(shí)施方案 故障涌流控制器由單片機(jī)及外圍電路模塊，電源模塊，模擬信號(hào)采集模塊，開關(guān)量輸入模塊，顯示模塊構(gòu)成，由于控制器工作在戶外架空線路上，因此無電源放電，因此電流互感器中的二次側(cè)電流 經(jīng)CT轉(zhuǎn)換成合適控制器使用的電源，A,B,C三項(xiàng)的電流通過電流互感器后電流依然較大，不適合單片機(jī)系統(tǒng)使用，一次增加微型CT進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換，信號(hào)調(diào)理部分負(fù)責(zé)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)拖成電壓信號(hào)并整流，濾波，通過AD使單片機(jī)能夠采集，顯示模塊可以顯示控制器運(yùn)行的參數(shù)等，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，故障指示電路動(dòng)作進(jìn)行故障指示并作用于脫扣線圈，完成分閘操作?？刂破骺梢圆捎冒氩ǜ凳剿惴ㄟM(jìn)行對(duì)短路電流和勵(lì)磁涌流的鑒別，通過零序互感器可以區(qū)分是否發(fā)生單相接地短路。圖1系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃: 第一階段（2015-12-30至2016-01-13）：分析畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，閱讀理解任務(wù)書內(nèi)容，確定實(shí)施計(jì)劃方案。第二階段（2016-01-14至2016-03-05）：查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，了解真空開關(guān)永磁機(jī)構(gòu)原理并畫出原理結(jié)構(gòu)框圖，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告，并翻譯4萬字外文文獻(xiàn)。第三階段（2016-03-06至2016-04-15）：確定可實(shí)行方案。設(shè)計(jì)電路，畫PCB圖，做出樣機(jī)電路板。提交PCB圖源文件一份。第四階段（2016-04-16至2016-05-01）：調(diào)試硬件，設(shè)計(jì)程序。軟件編程并與硬件進(jìn)行調(diào)試，完成制作的模擬樣機(jī)。第五階段（2016-05-02至2016-05-19）：撰寫并完善畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料1、撰寫兩萬字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（兼附15篇以上的參考文獻(xiàn)）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書中應(yīng)包括300500個(gè)單詞的英文摘要及關(guān)鍵詞；2、獨(dú)立完成與課題相關(guān)，不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）；3、完成裝