智能電網(wǎng)輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(zhǎng)，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(gè)國(guó)家的重視，我國(guó)已經(jīng)制定智能電網(wǎng)綜合發(fā)展戰(zhàn)略方案。我國(guó)的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略以國(guó)家電網(wǎng)公司的堅(jiān)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(gè)子模塊的血管。輸電線路的運(yùn)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(cè)將是電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的必然要求。目前輸電線路故障的在線監(jiān)測(cè)已經(jīng)

2、成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，不同的監(jiān)測(cè)方案被紛紛提出。傳統(tǒng)的故障檢測(cè)算法基于穩(wěn)態(tài)分量。但是穩(wěn)態(tài)分量法因?yàn)槠涔逃械娜秉c(diǎn)造成實(shí)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(hào)奇異性分析中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一種基于小波變換的新型輸電線路故障檢測(cè)算法；最后研制了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。并在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)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(cè)的當(dāng)前主

3、要狀況，分為檢測(cè)算法和檢測(cè)設(shè)備兩方面。經(jīng)典的檢測(cè)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(cè)設(shè)備主要有：饋線自動(dòng)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(shí)輸電線路電流電壓的變化，短路故障和接地故障發(fā)生時(shí)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(zhǎng)傳輸線模型。并分析了對(duì)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(shí)候的分布情況；在Matlab的電力實(shí)驗(yàn)箱中搭建一個(gè)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(hào)，并對(duì)信號(hào)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(hào)。
　　分析小波變換的基本思想，包括小波變換相對(duì)于傅里葉變換的優(yōu)點(diǎn)和連續(xù)小波變換。以計(jì)算機(jī)實(shí)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(shí)現(xiàn)；結(jié)合小波變換對(duì)信號(hào)奇異性指數(shù)李氏指數(shù)進(jìn)行研究分析

5、；設(shè)計(jì)一種基于小波變換的故障監(jiān)測(cè)算法，該算法利用了故障線路的零序電流特點(diǎn)和小波變換在信號(hào)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(cè)算法的有效性。
　　基于嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)輸電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)。此外給出了系統(tǒng)各個(gè)模塊的硬件原理設(shè)計(jì)，主要包括芯片

6、選型和原理圖設(shè)計(jì)等。
　　按照軟件工程基本步驟，對(duì)系統(tǒng)的軟件功能進(jìn)行分析，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化的軟件設(shè)計(jì)，主要包括DSP數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、ARM系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件的軟件設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)室條件下，基于實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)主要模塊測(cè)試，包括信號(hào)調(diào)理電路的