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1、10KV电力电容器运行保护测控装置的研究摘要电力电容器作为电力系统中主要的无功补偿装置，其在电网中的有效应用可以起到提高电网功率因数，改善电网供电质量,降低电网损耗等作用。但是电力系统运行过程中的一些不确定性因素使其在运行过程中不能正常工作，并且产生故障，这不仅仅影响电网的供电质量，而且影响整个电网的安全可靠运行。因此，研究一种先进，可靠并且实用的电力电容器保护装置就显得尤为重要。本文主要讨论了基于DSP技术的电力电容器微机保护测控装置，主要包括:电力电容器保护装置的基础性理论研究，电力电容器保护装置硬件和软件的设计以及技术上的实现。基于对现有电力电容器微机保护装置的分析和对比，本论文对硬件和
2、软件系统进行了模块化设计。硬件部分主要包括：电源系统模块，模拟调理模块，开关量输入输出模块，人机接口模块和通讯电路模块。在硬件的基础上，结合交流采样和傅立叶算法，本论文完成了主程序服务模块，中断服务子程序模块，键盘电压模拟量采集模块和通信模块等软件部分的设计。关键词：电力电容器；微机保护；TMS320F2812；DSP。ITHE RESEARCH ON CAPACITOR PROTECTION DEVICE ABSTRACTCapacitor as power compensation device can improve the power factor, better the power
3、net quality, reduce the loss,and so all. But during the running, there always exists some unsure elements which will effect the capacitors work and make some malfunctions ,this not only effects the power net quality but also endanger the whole power nets safe running . So, it seems necessary to rese
4、arch out an advanced,dependable and practical capacitor protection device .This thesis mainly discusses the research on the Microcomputer protection device of capacitor based on DSP technology. It mainly includes: the reseach on the protection of power capacitor, the hardware design on the capacitor
5、 protection device and the research on how to realize the technology.Based on the synthetical analyzing and contrasting the capacitor protection device now available,combining with CPLD technology, this thesis designed the hardware and software system united .The hardware embraced:power system unit,
6、 mimic recuterate unit,swithed in and out unit,connection between computer and men unit,and the communication of electric circuit unit.Relayed on the design of the hardware and conbined with the AC stamping and Fourier algorithm this thesis completed the design of every software, including the main
7、routine and the interrupt service routine,key interrupt service routine, communication interrupt service routine,A/D procedure and data in and out service routine. Keywords:power capacitor, TMS320F2812, microcomputer protectionII目录摘要I目录III第1章：绪论11.1 本课题研究的意义11.2 国内外电力电容器保护技术的发展21.3 本课题所做的工作3第2章：电力电容
8、器保护的理论研究52.1 电力电容器的故障分析及处理52.1.1 电力电容器发生故障的原因52.1.2 电力电容器发生故障的现象52.1.3 电力电容器的故障分析62.2 电力电容器的保护功能及原理72.3 电力电容器的保护装置及原理10第3章：电力电容器微机保护装置的硬件设计123.1 微机保护的CPU方案123.1.1 传统的MCU+PSD保护方案123.1.2 选取具有快速数据处理能力的数字信号处理器123.2 本设计系统硬件结构图3-1：133.3 微机保护装置中的 DSP芯片设计143.3.1 时钟电路设计143.3.2 复位电路设计143.3 电源模块153.4 模拟量采集模块16
9、3.5 开关量输入模模块173.6 开关量输出模块183.7 看门狗电路183.8 键盘、显示模块193.9 通信模块21第4章电力电容器微机保护装置的软件设计234.1 常见微机保护交流采样算法234.2 傅氏变换算法264.3 采样频率自动跟踪284.4 采样点数的选择：294.5 保护装置的软件设计30第5章 实验及调试335.1 实验题目：335.2 试验目的：335.3 实验仪器及设备：335.4 实验步骤：335.5 实验数据及结果：345.6 实验心得：35第6章 结论与展望36致 谢37参考文献38第1章：绪论本章论述了电力电容器保护装置技术的发展，主要内容包括国内外的发展方向
10、，在此基础上提出了研究电力电容器保护的意义，以及本课题需要做的工作。1.1 本课题研究的意义电力电容器作为电力系统中主要的无功补偿装置，其在电网中的有效应用可以起到提高电网功率因数，改善电网供电质量,降低电网损耗等作用。但是电力系统运行过程中的一些不确定性因素使其在运行过程中存在内部故障和外部故障。内部故障表现在电容器内部极板之间的绝缘介质如有薄弱环节，在高电压的作用下很容易发生过热，游离直到局部击穿与短路。外部故障是指系统电压过高或过低，可能危及电容器安全运行。往往会影响电力电容器的正常工作，使其产生故障，这不仅会影响电网的供电质量，也会危及整个电网的安全可靠运行。传统的电力电容器运行保护装
11、置虽然也可起到保护作用，但是由于可靠性低，功能少，灵敏度低而不能及时切断以排除故障，避免大型事故的发生。针对上述情况，希望所设计的基于DSP技术的微机保护装置能够及时的将电容器从电力系统中快速,自动的切除,使其损坏程度减至最轻,保证电容器使用寿命，并且防止故障进一步扩大。因此，研究一种先进、可靠、实用而又多功能，具有高灵敏度，高紧凑性和并且使用方便简洁而成本低廉的的电力电容器运行保护测控装置就显得尤为重要。下图1-1为保护装置对现场并联电容器组保护示意图：图1-1并联电容器组保护示意图该装置具有电流速断、限时过流、过电压、欠电压、过负荷、零序电压/不平衡电压保护的功能。1.2 国内外电力电容器
12、保护技术的发展传统电力电容器的保护措施是基于电热原理和电磁原理，电流原理就是电流的热效益原理，当电流通过导体时就产生热量。用热继电器实现的过载保护和用熔断器实现的短路保护就是电热原理的典型应用。电磁原理就是电磁感应，当电流通过线圈时就产生磁场，而用欠压继电器或接触器实现的欠压，失压保护，用过电压继电器实现的过压保护以及用电流继电器实现的过流，欠流（磁）保护则是电磁原理的应用实例。由于微机保护的不断发展，并有其与传统保护明显不同的特点，在电力电容器保护中得到不断的应用，同时新的电力电容器保护原理不断提出，其中简单，实用的电力电容器保护已经研制成功并获得应用。相比较其它电力电容器保护原理，综合保护
13、只需要通过采集电容器各序电流量，经过计算，判断保护动作与或，在理论上和应用上都有很大的价值【1】。国外研制电力电容器保护装置较早，生产规模较大，种类齐全的应是韩国，美国，德国（都是电子型），如韩国三和技研株式会社的产品主要有交流，直流保护继电器，数显式智能型保护器，电压型保护器。在微机保护硬件上，第一套以6809为基础的距离保护样机投入试运行，厉经8位，准16位，到现在16位处理器成为主角，32位处理器， DSP处理器跃上历史舞台，新技术，新器件不断涌现，如新型光学电压，电流互感器。值得一提的是现在DSP的集成度越来越高，其中一些芯片集成了丰富的外部资源，比较有代表性的是TI公司的TMS320C/F24XX系列和AD公司的ADMC系列芯片，特别适用于应用在工控，仪表领域，并有逐步取代传统微控制器的趋势，发展前景非常广阔。当前硬件上的主要任务是通过积极采用成熟的新技术，新器件来提高保护装置的可靠性，通用性。随着系统变电容量的增加，电容器及其装置正向着大容量、紧密型、高可靠性，并集控制和保护设备于一体的的电力电容器成套装置方向发展【2】。1.3 本课题所做的工作本课题为基于DSP技术的电力电容器运行保护测控装置的研究，主要做的工作如下（1）查阅大量文献资料，研究电力
