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1、中山大学硕士学位论文电力系统故障诊断方法的优化设计研究姓名：李树光申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：陈学泮2003.5.15摘要电力系统故障诊断方法的优化设计研究检测技术与自动化装置硕士生：李树光指导老师：陈学泮教授摘要本论文设计了一个分稚式的高速数字系统，对电力系统参数进行采集，通过合理的故障渗断判据，判断电力故障类型，连同故障发生时间、电力系统参数的录波数掘一并上传到中央控制器。故障可划分为过压、过流、开路、短路等类型，故障发生时阳J 精确到微秒级，录波数据记录了故障点前后电力参数的变化情况，这些都可以作为进一步分析、处理故障的原始资料。本系统由具有模拟各种电力故障功能
2、的故障模拟自诊断激励模块，进行高速录波、故障珍断的以T M S 3 2 0 C 2 0 3 芯片为主体的D S P 模块，以及以单片机M C S 一5 1 为主体的时钟通信模块构成。利用在系统可编程技术，分担C P U 的工作攮，增加了系统的实时性：利用G P S 信号作为时问标准，周期性地消除晶振漂移带来的误差，提高了故障点定位的精确性；利用多次握手机制的通信协议，提高了数据传输的可靠性。通过实验室大量的模拟实验，结果证明了本文方法的合理性和可行性，为实际应用系统的设计提供了必要依据和基础条件。，77 关键字：电力系彰数字信萼匹锺器全球定砬素磊故障吝断在系统可编程z不A b s t r a
3、c tT h eR e s e a r c ho fO p t i m i z a t i o nD e s i g no fE l e c t r i cS y s t e mF a i l u r eD i a g n o s i sD e t e c t i o nT e c h n i q u e sa n dA u t o m a t i cD e v i c e sN a m e ：L iS h u g u a n gS u p e r v i s o r ：P r o f C h e nX u e p a nA b s t r a c tT h et h e s i si sm
4、a i n l ya b o u tf ld e s i g no fad i s t r i b u t e dh i g h - s p e e dd i g i t a ls y s t e m ，w h i c hc a nc o l l e c tp a r a m e t e r so fe l e c t r i cs y s t e m ，d e f i n et h ef a i l u r et y p eo fe l e c t r i cl i n eb yr e a s o n a b l ed i a g n o s i sc r i t e r i o n s ，
5、a n dt r a n s m i tt h ei n f o r m a t i o no ft y p eo fe l e c t r i cl i n ew i t hd e f a u l tt i m e ，r e c o r d e dd a t ao fe l e c t r i cs y s t e mp a r a m e t e r st ot h ec e n t r a lc o n t r o l l e r T h es y s t e mc a nd i a g n o s e4t y p e so fe l e c t r i cf a i l u r e s
6、 ，s h o r tc i r c u i t ，o p e nc i r c u i t ，o v e r - v o l t a g e ，o v e r - c u r r e n t ，a n di tc a nr e c o r dt h ef a i l u r et i m eo nt h em i c r o s e c o n dd e g r e e T h ed a t ar e c o r dt h ec h a n g eo fe l e c t r i cp a r a m e t e r sa r o u n dt h ef a i l u r et i m e
7、 ，a n dt h e s ec a na l lb eu s e do ff a r t h e rd i a g n o s i sa n dd i s p o s a lo fe l e c t r i cf a i l u r e s T h es y s t e mi sc o m p o s e do ft h eF a i l u r eS i m u l a t i o nM o d u l e ，w h i c hc a ns i m u l a t es o m et y p e so fe l e c t r i cf a i l u r e s ，t h eD S P
8、M o d u l eb a s e do nt h eT M S 3 2 0 C 2 0 3m i c r o p r o c e s s o r ，w h i c hc a nr e c o r dd a t aa tah i g hs p e e d ，a n dd i a g n o s et h ee l e c t r i cf a i l u r e s ，a n dt h eC l o c k C o m m u n i c a t i o nM o d u l eb a s e do nM C S 一5Im i c r o p r o c e s s o r I tu t i
9、 l i z e st h et e c h n i q u e so fI S P , p a r t i c i p a t i n gt h eb u r d e no fC P U ，t h u si ts p e e d su pt h er u n n i n go fs y s t e m ，a n di tu s e st h eG P Ss i g n a lo ft i m er e f e r e n c e ，c l e a rt h et i m ee r r o rc a u s e db yt h ec r y s t a lo s c i l l a t o r
10、 , t h u si ti n c r e a s e st h ea c c u r a c yo ff a i l u r et i m i n g ，f u r t h e r m o r e ，i to b e y sac o m m u n i c a t i o np r o t o c o lo fs h a k e h a n d sa c k n o w l e d g e m e n t ，t h u si ti m p r o v e st h er e l i a b i l i t yo fd a t at r a n s m i s s i o n T h r o
11、 u g hm a n ys i m u l a t i o ne x p e r i m e n t s ，t h er e s u l t sp r o v et h a tt h et h e s i si sr e a s o n a b l ea n dp r a c t i c a b l e ，a n di to f f e r sn e c e s s a r yc r i t e r i o n sa n db a s i cc o n d i t i o n st ot h ed e s i g no fa c t u a la p p l i c a t i o ns y
12、 s t e m K e y w o r d s ：e l e c t r i cs y s t e mD S P ( D i g i t a lS i g n a lP r o c e s s o r )G P S ( G l o b a lP o s i t i o nS y s t e m )f a i l u r ed i a g n o s i sI S P ( I nS y s t e mP r o g r a m m a b l e )1 1第1 帝前吉第1 章前言1 1 电力系统的发展电力系统是由生产、输送、分配和消费电能的发电机、变压器、电力线路和电力用户组成的整体，是将一次
13、能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统( 一般称为二次系统) ，以及通过电或机械的方式联入电力系统中的设备( 如发电机的励磁调节器、调速器等) 。与电力系统相关联的还有“电力网络”和“动力系统”。电力技术的发明、电力工业的发展至今已有1 0 0 余年历史。1 8 3 1 年法拉第发现了电磁感应定理，奠定了发电机的理论基础；1 8 8 2 年爱迪生建成了世界上第一座正规发电厂，有6 台直流发电机，共6 6 15 千瓦，通过1 1 0 V 电缆供照明使用，送电距离为1 6 公罩；1 8
14、8 6 年美国的乔治威斯汀豪斯建成了第一个单相交流输电系统；1 8 9 1 年德国建成了第一条三相交流送电线路。三相交流制很快显示了优越性，直流制很快被淘汰。电力的广泛运用，电力需求的大大增加，促使电力技术和电力工业进一步向高电压、大机组、大电网的方向发展。而由于大电网的出现，为了解决同步发电机之间并列运行的稳定性问题，又重新采用了直流输电，采用的是超高压( 超过5 0 0 千伏) 、远距离( 超过1 0 0 0 公里) 、大容量( 超过3 0 0 0 兆瓦) 。我国电力工业发展迅猛，全国发电量持续快速增长。从18 8 2 年上海建立第一个1 2 k W 发电，到】9 4 9 年全国解放，全国
15、发电的总装机容量仪为1 8 5 0 M W ，年发电量为4 3 0 亿千瓦时；而到2 0 0 2 年，全国发电量完成1 6 0 2 4 亿千瓦时。预计2 0 0 5 年全国发电量达到1 7 5 0 0 亿于瓦时，总装机容量达到3 9 亿千瓦。F 在建立的三峡水电站，更促进了全国电力系统的飞速发展。协调供电、输电、配电三者的关系也是电力系统的一个重要课题。我国城市电网改造工作经历了几年的努力之后，目前已见成效，初步调整了长期困扰我国电力系统的供电、输电、配电三者之间的比例关系，配电网络得到重视，电力系统布局逐渐趋于合理化。从发展的眼光看，城市电网改造工作具有两个鲜明的特点：一是城网供电方式环网化
16、，二是输电网络电缆化。环网式供电可取自一至两个电源，供电设施几乎含有近5 0 的备用容量，任何一段线路发生故障，可以立即改变运行方式，从另一端倒送电，大大减少停电时问，提高供电可靠性。第1 章前吉供电、用电系统的发展，对供电、用电效率的提高，系统运行的安全性又提出了新的要求，因此，节能控制技术、故障诊断技术就成为电力系统继续发展所必需的技术支持。1 2 课题研究的意义对于电力系统来说，持续供电时问是电力供应的一个重要指标，同时也是一个基本指标。电力部门要持续地向国民经济的各个部门提供电力，以满足社会生产、生活的需求，持续供电时问必须尽可能长。一旦电力系统发生故障，必须能在最短的时间内，以最快的速度将故障点准确定位，并在最短的时间内恢复，以保证电力可靠的供应。否则，停电时间过长会对国民经济造成很大的经济损失，同时带来很大的负面影响。环网式供电作为近年来出现的一种新型的拓扑线路方式，可以较好的保证持续供电，但是也有一个明显的缺点各个负载之间的相互影响比较大，一旦某处发生短路等故障，会对其他的负载产生严重的影响，例如，与环网相连的负载将在极短的
