配電網(wǎng)單相接地故障故障選線方案設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27804配電網(wǎng)單相接地故障故障選線方案設(shè)計案例 1209181.1總體電路原理圖 1174821.2從機單元 1279231.3硬件設(shè)計部分 2324091.3.1單片機連接部分 2158891.3.1從機與配電線路連接部分 472951.4實驗結(jié)果 4327461.5基于SimPowerSystems的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障仿真 566481.1.1仿真系統(tǒng) 5321411.1.2仿真結(jié)果 73831.1.3行波檢測與判據(jù) 7240111.1.4A/D采樣電路設(shè)計 81.1總體電路原理圖此設(shè)計方案如下：在所有配電線路上安置單片機單元，如圖所示我們設(shè)置了四條母線槽端小組出線，并運用型號規(guī)格為的四臺從機，并各自將每一條線路上搭建的單片機按序號排列，命名為從機1、2、3、4。這4個從機單元的接收信號由型集成傳送至另一單片機中，這一起著接受數(shù)據(jù)信號功效的單片機被稱之為主機，它的型號規(guī)格為。主機由總線與圖示的上位機連接在一起，通過在上位機中開展精確檢測，其電路原理圖為下圖5-1。圖5-1電路原理圖1.2從機單元因為電力系統(tǒng)運行線路上的工作電壓、電流量信號不可以直接被單片機接收﹐相反地必須對所有與從機相連的線路加以解決。其實際應(yīng)用方法為：在每條配電地區(qū)的輸配電線路上連接,我們把它先與型低通濾波器相連再接到運放電路上，然后把上述與采樣設(shè)備聯(lián)接到一起,最終聯(lián)接型號規(guī)格為單片機，上述每部分共同構(gòu)成從機單元，各控制具體連接方式如圖5-2所示。圖5-2單個從機單元的組成框圖本設(shè)計的從機單元選擇的互感器類型為電壓互感器,它的意義在于將線路上的高電壓根據(jù)一定的比例關(guān)系轉(zhuǎn)換為低等級的標準二次電壓,防止因電壓過高而導致器件損壞。在小電流接地系統(tǒng)中由于存在著諧波，經(jīng)過互感器變換的電壓會導致波形失真,因此需要加入濾波電路來避免失真的發(fā)生﹐本設(shè)計應(yīng)用的低通濾波器為型,這種濾波器與單片機的采樣搭配使用的方法可以減少不必要的繁瑣流程，我們需要把電壓信號放大，經(jīng)過采樣器后的數(shù)字信號就會儲存在單片機內(nèi)。1.3硬件設(shè)計部分1.3.1單片機連接部分從機和主機運用的單片機型號是，選取，運用結(jié)構(gòu)為哈佛總線結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)將指令的存儲和數(shù)據(jù)的存儲分離開，這種類型的單片機具有處理效率高的優(yōu)點，其引腳圖如圖4所示。圖5-3PIC16F688系列單片機引腳圖圖中的四個從機連接方式分別為單片機與編號為的集成IC相連，單片機與編號為的集成IC連接，以此類推。主、從機的連接方式相似，主機是型號為單片機，我們將它與編號為的集成IC連接。如圖5-3所示。圖5-4四個從機與主機的連接框圖一般情況下，各從機的地址都由用戶獨立編寫，但是在該系統(tǒng)軟件中，使用者可以根據(jù)調(diào)整SW設(shè)置詳細地址，然后連接主機和從機。是該系統(tǒng)中信號顯示屏，為了數(shù)據(jù)的直觀顯示，必須加入LCD液晶顯示屏。此設(shè)計方案的系統(tǒng)軟件主機只能識別1到4的詳細地址。如果需要多個地址，則客戶可以獨立編寫。系統(tǒng)的模擬信號基于轉(zhuǎn)入軟件然后進行識別。該系統(tǒng)中我們選用芯片的原因是它能夠做到單片機與個人計算機的串行通信。圖5-5MAX487芯片的管腳結(jié)構(gòu)圖1.3.1從機與配電線路連接部分每個從機單元的連接結(jié)構(gòu)都按照圖5-2來進行連接：電壓源與PT相連接，電容并聯(lián)在上，與電阻器一同構(gòu)成一階型低通濾波電路，再與運算放大器電路連接，在終端與采樣器的A、B、C、D四個端口分別連接，最后把從A/D采樣器輸出的信號傳輸?shù)絾纹瑱C。圖5-6是線路其中一個從機單元的接線圖。圖5-6從機單元接線圖1.4實驗結(jié)果運用來分別進行主、從機的程序編寫，進行仿真，其結(jié)果如圖5-7所示。圖5-7(a)是當線路非故障運行時液晶屏顯示的實驗結(jié)果，從顯示器上我們可以看出中這四個示數(shù)差別很小，圖5-7(b)是線路發(fā)生單相接地故障時的液晶屏示數(shù)，我們可以看出示數(shù)降為零。我們得出結(jié)論：基于液晶顯示出數(shù)據(jù)的變化可以判斷單相接地故障是否發(fā)生在該條線路。圖5-7實驗結(jié)果1.5基于SimPowerSystems的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障仿真1.1.1仿真系統(tǒng)本節(jié)對系統(tǒng)的仿真研究運用了電力系統(tǒng)工具箱。該系統(tǒng)仿真如圖5-8所示：點擊窗口的參數(shù)如下：變步長模式解法器選擇。開始時間設(shè)置為0.0，結(jié)束時間選擇0.2s。最大、最小步長、步長均選擇為。設(shè)置相對容差為，絕對容差為。在該仿真模型中，設(shè)置各元件參數(shù)如下：線路長度分別為15kM、18kM、20kM三條；其中設(shè)發(fā)生單相接地短路的線路為Line1。模型中電源為三相理想電源，容量大小為300MVA，系統(tǒng)頻率50HZ，采用Y-Y不接地方式，內(nèi)阻為2Ω。正序電阻大小為，零序電阻，正序電感設(shè)為，零序電感值為；正序、零序電容分別為和；單相接地故障的模型是通過三相故障模塊來實現(xiàn)，參數(shù)設(shè)置為：線路1的A相發(fā)生單相接地故障，接地電阻為，接地時間。圖5-8NES系統(tǒng)仿真圖進行的采樣測量從零序電壓、零序電流方面開展： 零序電流：QUOTEI0=13IA+IB+ 零序電壓：QUOTEU0=13UA+UB+在該系統(tǒng)中三條線路中均使用，此模塊輸出三相電壓、三相電流，再使用分路器模塊將三相電壓、電流信號向量轉(zhuǎn)換為一個信號。最后通過數(shù)值為QUOTE13的增益模塊根據(jù)標記的值顯示在數(shù)字示波器中。如圖5-13所示：圖5-9測試模塊1.1.2仿真結(jié)果基于圖5-8所示建立的仿真模型，的A相發(fā)生單相接地故障。第一步任務(wù)是通過觀測母線零序電壓的數(shù)值及其波動確定故障發(fā)生時刻，中性點電壓波形如圖5