消弧线圈控制器检验装置的设计与实现

摘要

随着科学技术的不断发展，人们生活水平提高，日常生活的用电需求也一直在增长。为满足这些需求，同时提高输电效率，采取的措施是扩大电网规模，提高输电电压的等级，随之而来的安全隐患也成为了业内关心的重点对象。保护电网安全稳定运行的一个重要设备就是消弧线圈。消弧线圈的工作原理就是通过提供电感电流，对整个电力系统中的电容电流进行补偿。目前我国配电网的中性点接地方式多为消弧线圈接地，其中很多地方的消弧线圈成套装置已经使用多年，年久失修，相关的调试和故障诊断过于依赖厂家。所以本文对在充分研究消弧线圈运行原理和控制器工作原理的基础上，探索出消弧线圈控制器检验装置。　　本文首先介绍了电力系统中性点的几种接地方式，重点分析了中性点经消弧线圈接地的特点，并介绍了消弧线圈的种类。消弧线圈控制器将控制消弧线圈完成对电网的补偿工作，主要分为中性点引出部分、补偿部分、补偿调节部分、保护部分、控制部分以及数据显示部分，通过这些部分实现对电容电流的实时测量计算并控制消弧线圈完成补偿动作。　　然后对消弧线圈控制器的理论基础进行了阐述，包括消弧线圈控制器的结构和电容电流测量原理，以及消弧线圈控制器的检验原理和对地电容准确度的实时标定方法进行了说明。　　再对检验装置的主要功能、精度和操作界面提出要求，从软件和硬件设计消弧线圈控制器检验装置。通过模拟不同配电网中的源信号和对地电容，将其注入检验的消弧线圈控制器，观察它能否按照相关的要求进行调档等补偿动作，判断该补偿装置是否存在故障。硬件设计分为MCU主控模块、AD采样模块、电源模块、过压保护模块、显示器模块、蜂鸣器报警模块，软件设计是基于KeilMDK5软件平台编写控制程序，软件设计包括软件开发环境、主程序设计和检验点的自动生成模块。　　最后基于本文的设计制作了成品，并进行了实验测试，验证了检验装置的可行性，本项目在充分研究消弧线圈运行原理及控制其工作原理的基础上，探索出消弧线圈控制器检验方案，并研制出国内首台消弧线圈控制器检验装置，对消弧装置各项性能指标进行测试，从而填补消弧线圈成套装置在检测方面的空白，在消弧线圈整个系统运行性能评估及故障诊断方面具有积极意义。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 中性点的接地方式

1.2.1 中性点直接接地

1.2.2 中性点不接地

1.2.3 中性点经消弧线圈接地

1.3 消弧线圈的研究现状和种类

1.4 电容电流的测量方式

1.5 论文主要研究内容和章节安排

1.5.1 主要研究内容

1.5.2 章节安排

第 2 章 消弧线圈控制器检验装置的理论基础

2.1 调匝式消弧线圈控制器结构

2.1.1 消弧线圈控制器的总成

2.1.2 接地变压器

2.1.3 阻尼电阻器与消弧线圈

2.2 消弧线圈控制器的电容电流测量原理

2.3 消弧线圈控制器

2.4 消弧线圈控制器的检验原理

2.5 电网对地电容准确度的实时标定方法

2.6 本章小结

第 3 章 消弧线圈控制器检验装置的总体设计

3.1 消弧线圈控制器检验装置的功能要求

3.2 检验装置整体设计方案

3.3 校验装置的工作流程分析

3.3.1 简洁的操作界面

3.3.2 检验装置的精度

3.4 本章小结

第 4 章 消弧线圈控制器检验装置的软、硬件设计

4.1 检验装置硬件电路的设计

4.1.1 电气主回路图

4.1.2 MCU 主控模块

4.1.3 供电模块设计

4.1.4 AD 采样模块

4.1.5 继电器模块

4.1.6 串口屏组合电路

4.1.7 PCB 版图的设计

4.2 检验装置的软件设计

4.2.1 软件开发环境

4.2.2 主程序设计

4.2.3 液晶屏流程图

4.2.4 检验点自动选择模块

4.3 本章小结

第 5 章 消弧线圈控制器检验装置测试分析

5.1 检验装置接线图

5.2 实验界面

5.3 检验装置的线路对地电容测试与分析

5.4 本章小结

总结和展望

总结

展望

参考文献

致谢