智能電網(wǎng)輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、伴隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用電需求日益增長，現(xiàn)有輸電線路已經(jīng)不能滿足電能的有效傳輸。智能電網(wǎng)的研究與建設(shè)受到各個國家的重視，我國已經(jīng)制定智能電網(wǎng)綜合發(fā)展戰(zhàn)略方案。我國的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略以國家電網(wǎng)公司的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、用電、變電、調(diào)度等子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，輸電線是連接電力系統(tǒng)各個子模塊的血管。輸電線路的運行故障狀態(tài)決定電能的輸送，因此輸電線路故障的在線監(jiān)測將是電網(wǎng)未來發(fā)展的必然要求。目前輸電線路故障的在線監(jiān)測已經(jīng)

2、成為國內(nèi)外研究熱點，不同的監(jiān)測方案被紛紛提出。傳統(tǒng)的故障檢測算法基于穩(wěn)態(tài)分量。但是穩(wěn)態(tài)分量法因為其固有的缺點造成實際精度不高。
　　本文首先分析了小電流接地系統(tǒng)的短路，接地和斷路故障；然后研究了小波變換在信號奇異性分析中的應(yīng)用，設(shè)計了一種基于小波變換的新型輸電線路故障檢測算法；最后研制了在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。并在實驗室條件下對系統(tǒng)各個模塊進(jìn)行測試以及系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。主要內(nèi)容如下：
　　分析了輸電線路故障檢測的當(dāng)前主

3、要狀況，分為檢測算法和檢測設(shè)備兩方面。經(jīng)典的檢測算法有：零序電流比幅法，零序電流相位法，群體比幅比相法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，模糊理論選線法，五次諧波法和Prony分析法等。檢測設(shè)備主要有：饋線自動化終端，故障指示器。
　　分析了輸電線路的基本電路模型，發(fā)生故障時輸電線路電流電壓的變化，短路故障和接地故障發(fā)生時電路中的電流瞬間變化情況和穩(wěn)定后的狀態(tài)。其中電路基本模型中分析了輸電線路的電阻、電容、電感和輸電線的中長傳輸線模型。并分析了對稱分量

4、法的基本原理。研究了零序電流在故障發(fā)生的時候的分布情況；在Matlab的電力實驗箱中搭建一個小型電力系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)仿真產(chǎn)生接地和短路故障，輸出故障信號，并對信號進(jìn)行分析。該故障仿真系統(tǒng)在后續(xù)的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中提供故障信號。
　　分析小波變換的基本思想，包括小波變換相對于傅里葉變換的優(yōu)點和連續(xù)小波變換。以計算機(jī)實現(xiàn)小波變換為目的，分析了尺度的離散化、多分辨率分析和濾波器組法的小波變換實現(xiàn)；結(jié)合小波變換對信號奇異性指數(shù)李氏指數(shù)進(jìn)行研究分析

5、；設(shè)計一種基于小波變換的故障監(jiān)測算法，該算法利用了故障線路的零序電流特點和小波變換在信號奇異性分析中的應(yīng)用。并在Matlab中進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果表明了該檢測算法的有效性。
　　基于嵌入式計算機(jī)技術(shù)，對輸電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計，設(shè)計了TMS320F2812配合S3C2440的雙CPU總體架構(gòu)。ARM和DSP之間的通信使用CAN總線，上位機(jī)軟件在labview環(huán)境下實現(xiàn)。此外給出了系統(tǒng)各個模塊的硬件原理設(shè)計，主要包括芯片

6、選型和原理圖設(shè)計等。
　　按照軟件工程基本步驟，對系統(tǒng)的軟件功能進(jìn)行分析，然后對系統(tǒng)進(jìn)行模塊化的軟件設(shè)計，主要包括DSP數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計、ARM系統(tǒng)的軟件設(shè)計和上位機(jī)監(jiān)測軟件的軟件設(shè)計，并給出主要程序的流程圖和部分程序源碼等。其中DSP系統(tǒng)主要包括ADC采樣系統(tǒng)程序，基于DSP的小波變換程序、TMS320F2812的eCAN通信程序和DSP。
　　在實驗室條件下，基于實驗開發(fā)平臺進(jìn)行系統(tǒng)主要模塊測試，包括信號調(diào)理電路的