电力系统故障测距系统硬件设计
随着国民经济的发展，电力系统的稳定运行对于人们的生产生活显得愈发重要，这就要求我们能够在电力线路发生故障的时候进行准确的测量，以便于检修。目前对电力线路的故障测距主要有两种方法，分别是行波法和阻抗法。这两种方法各有各的优缺点，阻抗法的优点是不存在测量死区，在测量近端故障的时候较为精确，但是阻抗法由于会受到过渡电阻，线路运行状况等因素的影响，导致阻抗法在进行远端测量的时候精度较差。行波法的优点是测量精度较高，但是该方法在近端测量的时候存在测量死区。将这两种方法结合起来使用能够使的电力线路故障测距很好的满足要求。关键词 电力线路，稳定，行波法，阻抗法
目录
1 引言 5
1．1 研究的目的和意义 5
1．2 电力系统故障测距在国内外的研究发展 5
1．3 目前存在的问题及未来发展方向 6
2 系统的功能需求分析与设计 7
2.1 系统的功能需求分析 7
2.1.1 阻抗法 7
2.1.2 行波法 7
2.2 系统的功能描述 8
2.3 本章小结 10
3 系统的硬件电路设计 10
3.1 系统的工作原理 10
3.2 系统元器件的选择 11
3.2.1 北斗导航卫星接口单元 11
3.2.2 电压、电流互感器 12
3.2.3 中速采样单元 12
3.2.4 高速采样单元 12
3.2.5 光纤通信网络 13
3.2.6 高性能计算机 13
3.3 系统硬件设计原理图 13
3.3.1 模拟量采集电路设计 14
3.3.2 存储器扩展电路设计 16
3.3.3 DSP设计 17
3.3.4 输入输出量电路设计 19
3.3.5 C5402处理器的通信接口电路设计 19
3.1.6 串口通信电路设计 20
3.4 本章小结 21
4 系统硬件程序设计 21
4.1 C5402与PC工控机之间通信程序设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
21
4.2 本章小结 23
5 结论 24
致谢 26
参 考 文 献 27
1 引言
1．1 研究的目的和意义
进入二十一世纪以来，我国的电力行业取得了长足的发展，尤其是随着2016年全球能源互联网大会的召开，更是促进了全球电力行业向着互联互通、更高电压等级、更大输送容量的发展。而且随着经济技术的发作展，电气设备在家庭社会中的比重越来越大。例如电动汽车的发展，以电代油减少污染物的排放等等，都使得人们的日常生活和工业生产活动与电的联系越来越密切。因此，输电线路的稳定对于人们的生产生活有着十分重要的意义。
但是，由于输电线路大都长期暴露在野外，有些超高压、特高压线路甚至分布在连绵起伏的高山或者一望无际的冰原，运行环境十分的恶劣，因此其故障的发生也是不可避免的[1]。根据数据统计，我国电力系统中的故障大部分是由于输电线路短路引起的，由于高压输电线路往往承担着某一地区电力的供应，因此一旦发生故障，势必会对人们的生产生活产生一定的影响。严重的甚至会导致电力系统的解列，造成十分严重的损失[2]。
因此，在输电线路故障发生之后，如果能够准确及时的发现故障并进行排除，就能够大大提高电力系统供电的可靠性，减少停电对人们生产生活带来的影响，尤其是减少对于工业生产产生的损失。
要能够快速、准确的排除故障，就要求我们首先能够准确的判断故障所在位置[3]。众所周知，高压输电线路往往长达数百公里，而且由于我国幅员辽阔，一条高压输电线路往往会跨越高山河流等好几种地形，而且输电线路并不一定是沿着公路架设，这就导致线路一旦故障，若单单依靠人力去进行排查，不仅费时费力，难以及时的发现故障的地点，而且对于运行维护人员的压力也十分巨大。
此外，对于电力系统来说，百分之九十以上都是瞬时性故障[4]。这些故障在很短的时间内就会消失，虽然借助于自动重合闸能够很快的为瞬时性故障的线路恢复供电，但是部分的瞬时性故障却会对输电线路造成一定程度的破坏，有些破坏例如绝缘缺陷等，这些损坏没有明显的特征，因而不容易被眼睛观察到，这就给故障的查找与维护带来很大的问题。因此，我们就需要借助一些故障检测装置来帮助我们准确的判断故障的距离。
1．2 电力系统故障测距在国内外的研究发展
故障测距装置的功能是准确的查找到输电线路的故障点，以便于运维人员的检修，它能够根据不同的故障类型和故障特征迅速准确的判断故障发生点的距离。从早期的故障录波装置到采用固态数字存储器的故障录波装置，以及现在在电力系统中广泛使用的靠微处理器间实现的故障录波装置，伴随着电力电子技术的发展，故障测距装置的性能有着质的提高。目前在电力系统中应用的故障距离判断的方法主要有两种，即行波法和阻抗法（又称故障分析法）[5]。
对于继电保护来说，故障线路产生的行波中的故障分量中包含着故障发生的各种信息，受到人们的广泛关注，并逐渐运用到电力系统的故障测距中去[6]。同时，与测量工频电气量工的阻抗法相比行波法具有很多的优点，例如行波法测距不受电力系统补偿电容和长线路分布电容的影响，不会受到电力系统中过渡电阻的影响，不受电力系统故障类型的影响，而且相较于阻抗法测距精度较高等等。当然行波发也有着自身的一些缺点，它需要较高的采样频率且行波的实际速度不是很容易去确定，这就对行波波头的检测提出了较高的要求，一旦波头的检测失败，就无法进行精确地测距，波后的信息也就无法进行测距，而且行波的测距存在死区，在采用串联补偿的线路上可靠性不高。
相比之下，阻抗法是利用故障时测得的电压、电流计算出线路的阻抗，然后根据线路的阻抗和距离成正比来确定故障发生的距离，其前提是忽略了线路的分布电容和对地漏电导。阻抗法具有着可靠性较高，稳定性较好且不存在死区等特点，而且基于工频电气量的阻抗法在电力系统中的应用有着多年的历史，技术较为成熟，能够比较全面的反映电力系统中的各种故障。但是阻抗法由于在建模时进行了较多的简化，这就导致了其测量精度较差，准确度不高。
目录
1 引言 5
1．1 研究的目的和意义 5
1．2 电力系统故障测距在国内外的研究发展 5
1．3 目前存在的问题及未来发展方向 6
2 系统的功能需求分析与设计 7
2.1 系统的功能需求分析 7
2.1.1 阻抗法 7
2.1.2 行波法 7
2.2 系统的功能描述 8
2.3 本章小结 10
3 系统的硬件电路设计 10
3.1 系统的工作原理 10
3.2 系统元器件的选择 11
3.2.1 北斗导航卫星接口单元 11
3.2.2 电压、电流互感器 12
3.2.3 中速采样单元 12
3.2.4 高速采样单元 12
3.2.5 光纤通信网络 13
3.2.6 高性能计算机 13
3.3 系统硬件设计原理图 13
3.3.1 模拟量采集电路设计 14
3.3.2 存储器扩展电路设计 16
3.3.3 DSP设计 17
3.3.4 输入输出量电路设计 19
3.3.5 C5402处理器的通信接口电路设计 19
3.1.6 串口通信电路设计 20
3.4 本章小结 21
4 系统硬件程序设计 21
4.1 C5402与PC工控机之间通信程序设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
21
4.2 本章小结 23
5 结论 24
致谢 26
参 考 文 献 27
1 引言
1．1 研究的目的和意义
进入二十一世纪以来，我国的电力行业取得了长足的发展，尤其是随着2016年全球能源互联网大会的召开，更是促进了全球电力行业向着互联互通、更高电压等级、更大输送容量的发展。而且随着经济技术的发作展，电气设备在家庭社会中的比重越来越大。例如电动汽车的发展，以电代油减少污染物的排放等等，都使得人们的日常生活和工业生产活动与电的联系越来越密切。因此，输电线路的稳定对于人们的生产生活有着十分重要的意义。
但是，由于输电线路大都长期暴露在野外，有些超高压、特高压线路甚至分布在连绵起伏的高山或者一望无际的冰原，运行环境十分的恶劣，因此其故障的发生也是不可避免的[1]。根据数据统计，我国电力系统中的故障大部分是由于输电线路短路引起的，由于高压输电线路往往承担着某一地区电力的供应，因此一旦发生故障，势必会对人们的生产生活产生一定的影响。严重的甚至会导致电力系统的解列，造成十分严重的损失[2]。
因此，在输电线路故障发生之后，如果能够准确及时的发现故障并进行排除，就能够大大提高电力系统供电的可靠性，减少停电对人们生产生活带来的影响，尤其是减少对于工业生产产生的损失。
要能够快速、准确的排除故障，就要求我们首先能够准确的判断故障所在位置[3]。众所周知，高压输电线路往往长达数百公里，而且由于我国幅员辽阔，一条高压输电线路往往会跨越高山河流等好几种地形，而且输电线路并不一定是沿着公路架设，这就导致线路一旦故障，若单单依靠人力去进行排查，不仅费时费力，难以及时的发现故障的地点，而且对于运行维护人员的压力也十分巨大。
此外，对于电力系统来说，百分之九十以上都是瞬时性故障[4]。这些故障在很短的时间内就会消失，虽然借助于自动重合闸能够很快的为瞬时性故障的线路恢复供电，但是部分的瞬时性故障却会对输电线路造成一定程度的破坏，有些破坏例如绝缘缺陷等，这些损坏没有明显的特征，因而不容易被眼睛观察到，这就给故障的查找与维护带来很大的问题。因此，我们就需要借助一些故障检测装置来帮助我们准确的判断故障的距离。
1．2 电力系统故障测距在国内外的研究发展
故障测距装置的功能是准确的查找到输电线路的故障点，以便于运维人员的检修，它能够根据不同的故障类型和故障特征迅速准确的判断故障发生点的距离。从早期的故障录波装置到采用固态数字存储器的故障录波装置，以及现在在电力系统中广泛使用的靠微处理器间实现的故障录波装置，伴随着电力电子技术的发展，故障测距装置的性能有着质的提高。目前在电力系统中应用的故障距离判断的方法主要有两种，即行波法和阻抗法（又称故障分析法）[5]。
对于继电保护来说，故障线路产生的行波中的故障分量中包含着故障发生的各种信息，受到人们的广泛关注，并逐渐运用到电力系统的故障测距中去[6]。同时，与测量工频电气量工的阻抗法相比行波法具有很多的优点，例如行波法测距不受电力系统补偿电容和长线路分布电容的影响，不会受到电力系统中过渡电阻的影响，不受电力系统故障类型的影响，而且相较于阻抗法测距精度较高等等。当然行波发也有着自身的一些缺点，它需要较高的采样频率且行波的实际速度不是很容易去确定，这就对行波波头的检测提出了较高的要求，一旦波头的检测失败，就无法进行精确地测距，波后的信息也就无法进行测距，而且行波的测距存在死区，在采用串联补偿的线路上可靠性不高。
相比之下，阻抗法是利用故障时测得的电压、电流计算出线路的阻抗，然后根据线路的阻抗和距离成正比来确定故障发生的距离，其前提是忽略了线路的分布电容和对地漏电导。阻抗法具有着可靠性较高，稳定性较好且不存在死区等特点，而且基于工频电气量的阻抗法在电力系统中的应用有着多年的历史，技术较为成熟，能够比较全面的反映电力系统中的各种故障。但是阻抗法由于在建模时进行了较多的简化，这就导致了其测量精度较差，准确度不高。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2564.html
