基于单片机的中性点不接地系统单相接地故障选线方案设计

0毕业设计基于单片机的中性点不接地系统课题名称：单相接地故障选线方案设计学生姓名与学号：王大义143220147所在院系：电气信息工程学院专业年级：电气工程及其自动化2014级专升本指导教师及职称：张柳芳副教授填表日期:2015年月日平顶山学院教务处制1目录第一章绪论.........................................................................................................................................3第二章中性点不接地系统单相接地故障分析...............................................................................42.1电力系统中性点接地方式介绍..............................................................错误!未定义书签。2.1.1中性点不接地..................................................................................错误!未定义书签。2.1.2中性点经消弧线圈接地..................................................................错误!未定义书签。2.1.3中性点经高阻接地...........................................................................错误!未定义书签。2.2中性点不接地单相接地故障特征..........................................................................................4第三章选线的设计理论.....................................................................................................................83.1设计理论..................................................................................................................................83.2设计需要的元件......................................................................................................................8第三章选线的硬件电路和软件程序框图.....................................................................................104.1选线硬件电路........................................................................................................................104.1.1电路原理图.....................................................................................................................104.1.2电路分析.........................................................................................................................104.2程序设计................................................................................................................................124.3工作过程................................................................................................................................12第四章总结.......................................................................................................................................13参考文献...........................................................................................................................................15致谢.............................................................................................................................................152摘要中性点不接地系统在提高供电可靠性上具有优越性，所以在我国得到了广泛应用。该系统发生单相接地故障的机率最高，当发生单相接地故障时，如不能及时选择故障相线路，并及时切除其线路，就会发生两点或多点接地短路。就会危及整个系统的安全。本文就是以在了解中性点不接地系统发生单相接地故障时系统参数变化为设计依据，以单片机为核心元件，把在中性点不接地系统发生单相接地故障时，能及时反映故障线路是在哪一条线路上，并且能发生报警和显示功能。关键词：中性点不接地系统，单相接地故障，选线3第一章绪论我国6~63kV电力系统普遍采用中性点不接地的运行方式。随着系统规模的扩大和供电范围的增加，电网的电容电流越来越大，为了防止系统在发生漏电故障时大电容电流可能引发的严重后果，部分企业采用了中性点经消弧线圈接地的中性点运行方式，以期利用故障时消弧线圈上的电感电流抵消电网中的电容电流，达到减小故障电流幅值，增加系统安全性的目的。该系统在发生单相接地故障时是可以允许运行一到两小时，但是长时间运行，会使系统发生两点或多点接地短路。为了避免发生两点或多点短路，在这故障运行一小时的时间内，要尽快切除故障相。为了更加有效的，快速的切除故障相。中性点不接地系统运行方式多样，线路结构多变，故障情况复杂，单相接地故障电流仅为线路对地电容的残流，数值非常小，故障特征不明显。长期以来，中性点不接地电网的单相接地故障，由于缺少可靠地故障线路选择方法，许多企业不得不用人工拉路的方法选择故障相线路，。人工拉路会导致大面积停电，这样对于一些要求高一点的负荷，达不到要求。更对电网智能化没有提高。所以，电力部门迫切希望能够开发可靠实用的中性点不接地单相接地故障选线方案。对于这个问题，从上世纪80年代中期就已经有研究了，到现在为止已经有好多方法了。对于采用微型计算机为主要元件的选线方案也有，但是单片机很少用于大型工程选线。本文就以单片机为主要元件，单片机用的是stc89c52的单片机。4第二章中性点不接地系统单相接地故障分析为了保证配电网连续和可靠供电，单相接地故障发生后需要及时识别出故障线路，并进行故障处理，为此首先应该对中性点不接地系统单相接地故障时的故障特征有清晰的认识，在此基础上形成有效的选线判据。本章详细地分析了中性点不接地系统发生单相接地故障时故障电流的稳态量，为选线判据的提出提供了理论依据。2.1中性点不接地单相接地故障特征中性点不接地系统发生单相接地故障时，系统的电压·电流发生变化，对其进行分析，根据分析计算，得到结论，以便更好的提供选故障线路的方法。下面就来分析一下。如图2-1所示为最简网络接线图，在正常运行情况下，三相对地有相同的电容Co，在相电压的作用下，每相都超前于相电压900的电容电流流入大地。中性点电压为0。图2-1A相单相接地简单网络接线示意图假设A相发生单相接地故障，则A相对地电压为0，对地电容被短接。其他两相电路的对地电压变为原来的3倍，对地电容电流也增大为原来的3倍，A相单相接地故障向量图如图2-2所示图2-2A相接地的向量图在图中可以看出发生单相接地故障后，系统的三相的负荷电流和线电压依然对5称，所以只需分析对地关系变化。在A相发生单相接地后，各相对地电压关系为：0.DAU(式2-1).150....3eAABDBEEEU(式2-2).150....3eAACDCEEEU(式2-3)故障点处的零序电压为：ADCDBDAdEUUUU....0.)(31(式2-4)即故障点处的零序电压为正常运行时的相电压。刚才分析了对地电压，接下来分析对地的电容电流。如图2-3为系统单相接地时故障相和非故障相的对地电容电流。对于非故障线路I来说，其三相电容电流各为：IDACAICjUI0..（式2-5)IDBCBICjUI0..（式2-6）0.CCII(式2-7)式中：CAII.，CBII.，CCII.分别是线路I中的A,B,C各相的对地电容电流；6DAU.,DBU.分别是故障电网中的A相和B相对地电压，为电网的角频率（f2），IC0是线路的单相对地电容。因此，非故障线路I的基波零序电流为：IdCCICBICAIICjUIIII00....0.3)(3（式2-8)式中：II0.为线路I的基波零序电流；0.dU为中性点的零序电压。由式（2-8）得，非故障线路I的零序电流的大小等于该线路本身的对地电容电流，方向由母线流向线路，相位超前零序电压90。。对于故障线路来说，接地电流kI.为：)(3)()(000..IIIdCCIICBIICCICBIkCCjIIIIUI(式2-9)故障相线路的电容电流仍然用同样的方法求得，只是故障相线路的电容电流不在为零。此时。三相得电容电流值分别是：IIACAIICjUI0..（式2-10）IIBCBIICjUI0..（式2-11）)(.000..3IIIdCCIICCkUjII（式2-12）故障线路III的基波零序电流为：)(3...0.CCIICBIICAIIIIIIII（式2-13）将（2-10），（2-11），（2-12）带入到（2-13）中，化简得到IIIII0.0.33(式2-14）式（2-14）表明故障线路的零序电流大小等于所有非故障线路零序电流的向量和，方向由线路流向母线。相位与非故障线路零序电流相反，滞后于零序电压90。。综上所述可以总结分析中性点不接地系统发生单相接地故障时的结果，可以得到如下结论：(1)在发生单相接地时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网的线电7压，全系统出现零序电压，它的大小等于电网正常时的相电压。(2)在非故障线路上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，方向由母线流向线路，相位超前零序电压90。。(3)在故障线路上，零序电流为全系统所有非故障线路的零序电流的相量和，数值一般较大，方向由线路流向母线，相位与非故障线路零序电流的相反，滞后于零序电压90。。(4)接地故障处的电流大小等于所有线路的接地电容电流的总和，并超前零序电压90。。8第三章选线的设计理论