基于DSP的微机消谐装置开发毕业设计论文Word文档格式.docx

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机械与电气工程学部

专业年级：

电气工程及其自动化

指导教师：

职称或学位：

副教授

年5月23日

摘要

电力是我国经济和社会发展的战略重点之一,实现电力工业的现代化势在必行。

电力系统一旦发生故障,其损失往往大于本身的损失,有时是灾难性的。

我国的配电网和大型工矿企业的接地方式分为中性点直接接地和中性点不接地两种。

中性点直接接地系统中,由于电网中各点电位被固定,通常不会出现中性点位移电压。

一旦单相接地就跳闸,影响供电可靠性,一般很少使用;

中性点不接地系统中,变电所的母线上通常接有星形接线的电磁式电压互感器,当有某种扰动发生的时候,可能激发起铁磁谐振过电压。

不同的参数配合下,可产生基频谐振、高频谐振、分频谐振。

首先文章谐振的产生和特点,然后详细地介绍了谐振电路,对其所产生的谐波谐振、基波谐振、分频谐波谐振进一步的分析。

文章在前述理论的基础上,提出了一种采用IGBT控制的小电流接地系统铁磁谐振消谐装置的设计方案,对装置的动作机理进行说明,介绍了关于装置的硬件和软件的设计。

本装置可以消除高频谐振、基频谐振、1/2分频谐振、1/3分频谐振的铁磁谐振,具有消谐迅速的特点。

关键词：

中性点；

谐振；

过电压；

消谐

Microcomputerselectiveharmonicelimination

basedonDSPdevice

Abstract

Electricityisoneoftheimportantstrategiesoftheeconomicandsocialdevelopmentinourcountry.It’squiteessentialtomodernizetheelectricindustry.Onceanythingwronghappensinpowersystem,thelosswillbegreaterthanitself,sometimesitwouldtragedy.Thepowersupplyandtheundergroundwayinourcountryisdividedtheneutralisolateddistribution.Intheneutralgrounding,eachvoltagefocusinthepowersystemisfixed,sotheneutraltransferringthevoltagewon’tusuallyhappen.However,oncethesinglephaseisgroundeditcouldtripout.Thisphenomenonwouldeffectthepowersupplyreliability,sothesinglephasegroundingseldomisusedingenerally.Intheneutralungroundedsystem,generatrixofthetransformersubstationusuallyconnectsstarlikeelectromagneticpotentialtransformer.Thenwhensomethingunexpectedoftenhappen,e.g.singlephaseofgroundingfaultwillarousehigh-voltageswiththecooperationofdifferentparameters,highharmonic,subharmonicorharmonicFerroresonancemanyhappen.

First,theessayintroducesthegenerationprocessandthefeaturesoftheFerromagneticresonance,makesafurtheranalysisofitsgenerationofhighharmonic,harmonicFerroresonanceandthemathematicalmodelofsubharmonic.thisessayadvanceadesignapproachofthedeviceFerroresonanceEliminationinLowCurrentSystemsiscontrolbyIGBTaswillasintroducethemotionalprincipleofthedevice.Itintroducesthedesignationofhardwireandsoftwireofthedevice.Thedevicecaneliminatehighharmonic,harmonicFerroresonance,1/2subharmonicand1/3subharmonic,ithaveeliminateFerroresonancespeedycharacteristic.

Keywords:

neutralpoint;

resonance;

over-voltage;

eliminateharmonic

1.引言

1.1课题的提出

当今世界正在进入信息社会喝知识经济时代，对于电能质量、人身安全、设备安全、通信干扰等诸多问题，日益受到人们的广泛关注。

变电站综合自动化中的谐振项目对于电网的安全、稳定及经济运行起到极其重要的作用，故引起了电力行业各部门的注意和重视。

随着我国电力工业和电力系统的发展，对电能质量、供电可靠性的要求越来越高，特别是美国“8.14”特大事故后，使人们认识到电网的事故是灾难性的。

实现变电站综合自动化中的消除谐振，可使迈向大电网、特高压、高自动化的电力网，实时的发现谐振的发生并避免谐振的危害。

利用现代计算机技术、通信技术、电力电子技术、微电子技术及现代控制理论等，提供先进的技术理论、对变电站进行全面的技术改造，实现电网的技术改造，实现电网的稳定运行，以适应国民经济快速发展对电能质量的需求。

近代中压电网发展很快，延伸范围不断扩大，电缆线路日益增多，电容电流迅速增打，铁磁谐振和单相接地故障电流的危害及由此引起的诸多后续恶果，更加突出。

这一问题已经引起国内外广大业内人士的普遍关注。

浙江三辰电器有限公司，1990年4月28日，催化6KV配电所I段电压互感器预防性实验结束，在送互感器刀闸瞬间，互感器嗡嗡作响后冒烟并且烧毁，催化6KVI段低电压保护动作，造成生产混乱。

1990年5月13日，一循II段单相接地电压互感器高压熔断器熔断，同时击穿一循2#电机绝缘，加氢6KVＩＩ段避雷器也随之爆炸，加氢车间停产。

总之，１９８６年投运以来至１９９２年谐振过电压导致电压互感器烧毁１６台，避雷器爆炸两次，６ＫＶ电动机击穿两次，多次高压熔断器熔断，造成继电保护动作，误停区域６KV配电所，造成一系列的设备事故和生产混乱。

大同铁路分局大同西供电段段管内10KV配电所2000年3月5日13:

15岱岳配电线一开关跳闸，I段母线TV高压保险熔断3相：

3月18日20：

50岱岳配电I段母线TV高压保险Ｂ相在运行中熔断；

３月２３日８：

５１岱岳配电自闭一、二开关跳闸，自闭母线ＴＶ高压保险熔断。

１９９６年～１９９８年仅广西玉林局１０～３５ＫＶ线路就发生谐振６７次，烧毁ＴＶ保险１９次。

在国内２２０ＫＶ及以下系统中都发生过ＴＶ谐振现象。

在近来几次国际供电会议（ＣＩＲＥＤ）上，不少国家都有谐振方面的研究论文发表，第十八届国际供电会议于２００５年６月６日到９日在意大利都灵市召开。

中国代表也参加了此次会议。

会议子啊第二项议案中再次重申了对中压配电网谐振接地方式的研讨，并作为今后发展的一个重要方向。

可见，防止和消除铁磁谐振是目前电网稳定运行的一个重要研究课题。

1.2谐振与谐振过电压的发生及机理

所谓谐振，是指振荡系统的某一自由振荡的频率等于外加强迫频率的一种稳态（或准稳态）现象，在这种周期性或准周期性的运行状态中，发生谐振的那个谐波的振幅会急剧上升。

通常认为系统中的电阻和电容元件为线性参数，电感元件则一般有三类不同的特性参数。

对应三种电感参数，在一定的电容参数和其他条件的配合下，可能产生三种不同类型的谐振现象。

（1）线性谐振

电感参数可近视地视为常数，电感值不随元件上的电压或电流的变化而变化。

谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感、变压器的漏感）,或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件（消弧线圈，其铁芯有气隙），以及系统中的电容元件所组成。

在正弦电源作用下，当系统自振荡频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振。

（2）参数谐振

电感参数在外力的影响下发生周期性变化。

有电感参数作周期性变化的电感元件，和系统电容元件（空载线路）组成回路，当参数配合时，通过电感的周期性变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振过电压。

（3）铁磁谐振

又称非线性谐振。

电感元件因带有铁芯会产生饱和现象，电感参数不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而变化，振荡回路中的电感为非线性电感元件。

这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振，并具有许多特有性质。

在电力系统的振荡回路中，电压互感器（TV）是铁芯电感元件，如果有某种大的扰动或操作，TV的非线性铁芯就可能饱和，从而与线路和设备的对地电容形成特殊的单相或三相共振回路，激发起持续较高幅值的过电压，这就是铁磁谐振过电压。

运行经验表明，中性点接地和不接地系统中均发生铁磁谐振，谐振时出现的异常过电压和过电流引起绝缘闪络、避雷器爆炸、TV高压熔丝熔断等，甚至烧毁TV，严重时造成停电事故，严重威胁电网安全运行。

在电力系统的振荡回路中，TV是铁芯电感元件，如果有某种大扰动或操作，TV的非线性铁芯就可能饱和，从而与线路和设备的对地电容形成特殊的单相或三相共振回路，激发起持续较高幅值的过电压，这就是铁磁谐振过电压。

谐振过电压的危害性既决定于其幅值的大小，也决定于持续时间的长短。

当系统产生谐振过电压时，能危及电器设备的绝缘，也能因持续的过电流而烧毁小容量的电感元件设备，如电压互感器，此外，还影响饱和装置的工作条件，如影响避雷器的灭弧条件。

有电压互感器的铁芯饱和和引起的过电压时中性点不接地系统中最常见和造成事故最多的一种内部过电压。

中性点直接接地系统中国，TV绕组分别与各相电源电势相联，电网中各点电位被固定，不会出项中性点位移电压，但是一有单相接地，马上跳闸，破坏供电可靠性指标;

若中性点经消弧线圈接地，其电感值远此奥与TV的励磁电感，相当于TV的电感被短接，TV的变化也不会引起过电压。

中性点不接地系统中，，为了仅是绝缘，发电厂、变电所的母线上通常接有Y0接线的电磁式电压互感器。

正常运行时，三相基本平衡，中性点的位移电压很小。

但在某些切换操作或接地故障消失后，TV三相饱和程度差别变大，它与线路对地电容形成谐振回路，可能激发起铁磁谐振过电压。

不同的参数配合下，可产生基频谐振、高频谐振、分频谐振。

TV铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统中最常见和造成事故最多的一种内部过电压。

因此，本文针对中性点不接地系统的铁磁