电力系统故障录波器的设计doc文档格式.docx
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专题：
指导教师：
陈奎职称：
副教授
2007年6月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
学院信息与电气工程学院专业年级电气03－2学生姓名邵维维
任务下达日期：
2007年3月5日
毕业设计日期：
2007年3月5日至2007年6月20日
毕业设计题目：
电力系统故障录波器的设计
毕业设计主要内容和要求：
当电力系统发生故障时对其各种电气信号进行录波，对于分析电力系统故障、确定故障原因，制定预防措施都有积极的意义。
本设计题目主要是针对煤矿6kV电网而设计的一种故障录波装置，要求完成内容。
1.熟悉微机原理与技术，能够按要求设计模拟和数字电路。
2.熟悉计算机与微机通讯原理和方法，设计通讯电路。
3.熟悉A/D转换的原理，并按要求设计A/D转换电路
4.熟悉电力系统故障的基本特点。
5绘制详细电路原理图。
6.编写程序框图。
7.编写论文
院长签字：
指导教师签字：
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；
②独立解决实际问题的能力；
③研究内容的理论依据和技术方法；
④取得的主要成果及创新点；
⑤工作态度及工作量；
⑥总体评价及建议成绩；
⑦存在问题；
⑧是否同意答辩等）：
成绩：
指导教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；
②基础理论及基本技能的掌握；
③综合运用所学知识解决实际问题的能力；
③工作量的大小；
⑤写作的规范程度；
评阅教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答辩情况
提出问题
回答问题
正确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
摘要
故障录波器是电力系统发生故障时能自动记录的一种装置，它主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂态过程中系统各电参量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性。
多年来，故障录波己成为分析系统故障的重要依据。
本文针对当前煤矿事故屡次发生的现状，结合煤矿的具体情况，研究设计了一种基于DSP煤矿用高压故障录波器。
文中阐述了录波器在煤矿供电系统中的作用及目前国内外的发展情况，分析了煤矿供电系统的各种故障特征，根据故障特征制定了相应的故障录波启动判据。
本文参考了大量国内外微机故障录波装置的设计，根据DSP的发展过程和DSP的特点选择了TI公司的芯片TMS320F206。
针对国内普遍使用的故障录波装置的不足，设计了一种基于DSP的煤矿用故障录波装置。
本文详细设计出了故障录波器的硬件结构，包括A/D转换模块、模拟量输入电路、开关量输入输出单元、复位电路的设计及时钟、人机接口、通信模块等。
同时给出了录波器主处理器、数据采集计算系统、故障判断子系统的软件设计框图，最后设计出FIR滤波器，实现了软件滤波，给出了数据处理算法，一定程度上降低了此器件的成本，提高了故障检测能力，适合煤矿广泛使用。
关键词：
故障录波；
故障诊断；
故障分析；
数字信号处理芯片；
FIR滤波
ABSTRACT
Thefault-recorderisthedevicethatcanrecorddatawhenfaulthappensinthepowersystem.It’smainlyusedtochecktheactionofrelayprotectionandautomationsafetydeviceandfindouttheruleofmanyelectricparameters'
changinginordertoverifythecalculatingprogramsandparametersofmodelinpowersystem.Overtheyears,thefault-recorderhasalreadybecomeanimportantbasisoffaultanalysis.Withthespecificsituationofcoalmines,akindofhigh-voltagefault-recorderusedincoalminesandbasedonDSPisdesignedinthispaper,inviewofthecurrentactualityoffrequentcoal-mineaccidents.
Thepaperdescribestheusingofthefault-recorderincoalminepowersystemandthesituationofthecurrentdomesticandinternationaldevelopments,andanalysisthecoalpowersystemfaultcharacteristics,accordingtothefaultcharacteristicsstart-upcriterionisestablished.Atthesametime,thepaperreferencestothelargenumberofdomesticandforeignfault-recorder’sdesigns.AccordingtodevelopmentprocessandthecharacteristicsoftheDSP,wechoosethechipsTMS320F206ofTICompany.Inviewoftheinadequateofthefault-recorder,thepaperdesignaminefault-recorderbasedonDSP.
Thispaperdetailsthedesignofthehardwareofthefault-recorderstructure,includingtheA/Dconversionmodules,analoginputcircuit,Switchinputandoutputmodules,Watch-Dogandclock,man-machineinterface,communicationsmodule.Atthesametime,ithasgiventhesoftwaredesigndiagramafault-recordermainprocessor,dataacquisitioncomputersystem,faultdiagnosissystemandkeyboardmodule.FinallythedesigningofFIRfilterachievessoftwarefilteringandadata-processingalgorithmisoffered,therebyitreducesthecostoftheentiredesignandimprovestheabilityoffaultdiagnosis.It’smoresuitableforextensiveusingofcoalmines.
Keywords：
FaultRecord;
FaultDiagnosis;
FaultAnalysis;
DSP;
FFTArithmetic
1绪论
1.1引言
故障录波器是在电力系统发生故障时能自动记录的一种装置，它可以记录因短路故障、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量（有功、无功及系统频率）的全过程变化现象。
主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂态稳态过程中系统各电参量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性。
多年来故障录波器已成为分析系统故障的重要依据[1]。
近几年来，煤矿在生产生活中起到越来越重要的作用，针对煤矿事故频繁发生，煤矿的安全问题引起了人们的极大关注，煤矿用电安全也得到了越来越多的重视，而煤矿所用故障录波器是研究煤矿电网的基础，也是评价继电保护动作行为、分析系统和设备故障性质及原因的重要依据，性能优良的故障录波装置对于保证电力系统安全运行及提高电能质量起到了重要的作用。
DSP由于其功能的日益强大，在许多领域里都得到了广泛的应用，如：
通用数字信号处理，通信，图形/图像信号处理，控制，军事等诸多方面。
在电力系统中的应用近几年逐渐开展起来的，并且也已经进入到了电力系统的各个方面。
如：
保护，控制，自动化装置等。
因此应用与故障录波器中可以使其性能得到很大的改善和提高。
1.2故障录波器在煤矿供电系统中的作用
1、事故追忆及事故原因分析
在煤矿供电系统发生事故的情况下，故障录波器能够记录故障发生瞬间电网的电压、电流、频率、零序电压电流以及各开关量的状态，根据记录的各种数值能够回现故障发生瞬间及随后几秒钟电网的各种模拟量及开关量的状态，据此能够分析出事故原因，这样利于电网的改造及事故的预防，以避免事故的再次发生。
2、故障点定位、接地选线、谐波分析
电网庞大复杂，当发生故障时，如果不能及时将故障点定位，逐段电路的排查是非常繁杂和庞大的工作，并且极为费时，对故障的及时排除及维护极为不利。
故障点定位功能能够迅速的查出故障发生的大体位置，这样极大的节省了时间与人力，对电力系统的维护有着非常重要的意义。
同时，由于小电流接地系统发生单相接地故障时，系统还可继续运行1～2小时，若能够及时的找出接地故障相排除故障，则电力系统就能够持续的运行，所以要求其具有接地选线功能。
同时还应该具有谐波分析的能力。
3、继电保护动作的评价
在电力系统发生事故时，继电保护装置有时会出现拒动或误动的情况。
仅凭保护装置的信号表示，有时并不能正确评价继电保护和自动装置的工作。
有了故障录波装置，利用故障录波数据就可以正确评价或验算继电保护装置工作的正确性。
特别是当发生转换性故障时，更需要录波数据来正确评价继电保护和重合闸装置的工作[2]。
1.3故障录波器的国内外发展状况
故障录波器应用于电力工业已有多年历史，60年代末，我国电力系统开始应用以光电转换为原理、120胶片为记录载体的故障录波器，录波器在电网故障及继电保护动作行为分析方面发挥着越来越重要的作用。
特别是80年代中期以来，随着计算机技术被引入继电保护领域，故障录波器更有了快速的发展。
历经10余年，微机型故障录波器已经完全取代了光电式录波器。
成为电网故障信息记录的主力，在许多重大事故的调查和分析中发挥着重要的作用。
虽然微机型故障录波器在数据记录性能上有了很大提高，基本解决了光电式故障录波器录波环节多、容量小、没有时标、无记忆能力、数据读取误差大等问题，以具有记忆
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