【正文】 .................................. 32 測頻電路設計 ........................................... 39 控制輸出設計 ........................................... 40 串口通信接口設計 ....................................... 41 鍵盤設計 ............................................... 42 低電壓直流電源設計 ..................................... 46 看門狗電路設計 ........................................ 46 時鐘信號及電源監(jiān)視電路設計 ............................ 47 ......................................... 48 ............................................... 49 隔離措施 ............................................... 49 屏蔽 ................................................... 49 通道干擾處理 ........................................... 49 ..................................................... 49 4 裝置軟件設計 ....................................................... 50 ........................................... 50 主 流程圖 ................................................. 50 ................................................. 51 初始化模 塊 ............................................. 51 數(shù)據(jù)采集模塊 ........................................... 52 數(shù)據(jù)處理模塊 ........................................... 53 故障分析模塊 ........................................... 53 ............................................... 54 ..................................................... 55 5 結(jié)論 ............................................................... 56 參考文獻 ............................................................. 49 附錄 ................................................................. 52 致 謝 ................................................ 錯誤 !未定義書簽。 第 9 頁 1 緒論 引言 我國 6kV66kV 配電網(wǎng)廣泛采用小電流接地系統(tǒng) 即中性點不直接接地系統(tǒng)(NUGS )， 它包括 中性點不接地系統(tǒng) (NUS)、經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) (NES)和經(jīng)電阻接地系統(tǒng)（ NRS），其中絕大多數(shù)為 NUS 和 NES 系統(tǒng) ，目前中國煤礦 6kV電網(wǎng)也采用 NUS 和 NES 系統(tǒng)。 小電流系 統(tǒng)在保證運行維護人員的安全、過電壓水平、設備絕緣水平、經(jīng)濟性等方面存在諸多的優(yōu)點，一直被應用于我國的中低壓電網(wǎng)中。在小電流接地的中低壓系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障的頻率最高，占所有線路故障的 70%以上。煤礦單位的電網(wǎng)屬于中低壓電網(wǎng)，其 6kV 電網(wǎng)在煤礦供電中 起 著非常重要的作用。單相接地時三個線電壓仍然對稱，不影響對負荷的連續(xù)供電，因此規(guī)程規(guī)定可以繼續(xù)運行 1~2 個小時，此時保護只給出接地信號而不必立即跳閘；但是發(fā)生單相接地故障以后，非故障相電壓會升高到3 倍，尤其是 因此引起的弧光接地過電壓，會使故障擴大為兩相甚至三相短路故障。實踐也證明，有許多的單相接地故障后來都使故障范圍擴大， 尤其是在煤礦這樣重要的能源基地，一旦發(fā)生電網(wǎng)故障很容易引起其他嚴重的事故， 因此，如何快速而準確地找出故障線路，防止事故擴大，對電力系統(tǒng)的安全可靠性具有極其重要的意義。 煤礦 6kV 電網(wǎng) 系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時有其自身的特點，主要表現(xiàn)為故障電流小。這種配電線路較短，線路對地電容較小。在系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，流過接地點的電流很小，在 NUS 系統(tǒng)中為線路的對地電容電流；在 NES系統(tǒng)中，流過接地點的電流 是線路電容電流與消弧線圈補償電流的矢量和，其值更小。這種系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，過渡電阻變化較大，且一般不呈線性變化。接地電流受過渡電阻的變化較大，在高阻接地的情況下，暫態(tài)電流很小，中性點的電壓偏移小，使得其接地現(xiàn)象極其不明顯。接地電流還和系統(tǒng)的運行狀態(tài)有關(guān)系，受到不平衡負荷等因數(shù)的影響。線路發(fā)生弧光接地的情況更是使得接地暫態(tài)過程錯綜復雜。 對煤礦 6kV 電網(wǎng)單相接地選線的研究， 在我國， 到現(xiàn)在已經(jīng)持續(xù)了 幾十 年，出現(xiàn)了較多的理論和方法，也推出了很多的接地選線裝置，但是，到目前為止，由于煤礦 6kV 電網(wǎng)單相接地故 障的上述特點 仍然沒有令人十分滿意的、選線準確率很高的保護裝置出現(xiàn) 。 目前 出現(xiàn)的接地選線裝置的實際使用情況也并不普及。所以，尋找一種選線準確率高的保護裝置，仍然具有相當重要的理論和實用價值， 煤礦 6kV 電網(wǎng) 系統(tǒng)單相接地故障選線仍然是業(yè)界的熱門課題 。 第 10 頁 煤礦 6kV 電網(wǎng)系統(tǒng) 接地 特點 電網(wǎng)中性點接地方式的種類 電力系統(tǒng)中性點接地方式可劃分為兩大類 :中性點有效接地方式和中性點非有效接地方式。中性點有效接地方式包括 :中性點直接接地和中性點經(jīng)低阻抗接地，系統(tǒng)的零序阻抗和正序阻抗比值 01 3XX? 。中性點非有效接地方式包括 :中性點不接地 (NUS)、中性點經(jīng)消弧線圈接地 (NES)和中性點經(jīng)高阻抗接地 (NRS)，系統(tǒng)的零序阻抗和正序阻抗比值 01 3XX? 。 對于 110kV 及以 上的高壓、超高壓電力系統(tǒng)，主要考慮限制工頻電壓升高和瞬時過電壓，因此普遍采用直接接地方式。對于 110kV 以下 的中低壓電力系統(tǒng)，接地方式的選擇比較復雜，難以形成統(tǒng)一的形式，世界各國家及地區(qū)中壓配電網(wǎng)中性點接地方式都不盡相同。 美國中壓電網(wǎng)以大電流接地方式為主，在 22~70kV 電網(wǎng)中，中性點直接接地方式占 72%。 英國 66kV 電網(wǎng)中性點采用經(jīng)低電阻接地方式，而對 33kV 及以下由架空線路組成的配電網(wǎng)，中性點逐步由直接接地改為消弧線圈接地 。電纜組成的配電網(wǎng)，仍采用中性點經(jīng)低電阻接地方式。 日本東京電力公司 66kV配電網(wǎng)采用中性點電阻接地或消弧線圈接地 ； 電網(wǎng)采用不接地方式。 法國電力公司 (EDF)在 1990 年前后開始對中壓電網(wǎng)中性點接地方式進行改造，將運行了 30 多年的大電流接地方式全部改為諧振接地方式。 德國、俄羅斯等國家也多采用消弧線圈接地或不接地方式。 我國中壓配電網(wǎng) (6kV66kV)多數(shù)為小電流接地方式，其中 66kV 和 35kV 電網(wǎng)主要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式 。6kV10kV 電網(wǎng)部分采用中性點不接地方式， 部分采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，極個別地區(qū)如上海以及北京、廣州等城市的部分電網(wǎng)采用小電阻接地方式。 關(guān)于我國配電網(wǎng)中性點接地方式的發(fā)展方向，目前存在兩種觀點。一種觀點主張中性點采用以消弧線圈接地方式為主的非有效接地方式 。另一種觀點建議采用小電阻接地方式 。 通過大量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，城市電網(wǎng)由于電纜線路不斷增加，有些地方消弧線圈容量己無法適應，加上網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日趨完善，因此趨 向于采用小電阻接地方式 。農(nóng)村電網(wǎng)及一些廠礦電網(wǎng)電容電流較小、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，更喜歡采用非有效接地方式。到目前為止，如何確定配電網(wǎng)中性點接地方式尚沒有統(tǒng)一標準，普遍的共識是中性點接地方式的選擇必須充分考慮地區(qū)特點、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電可靠性、繼電保護技術(shù)要求、電氣設備的絕緣水平、過電壓水平、 第 11 頁 人身安全、對通訊的影響以及運行經(jīng)驗、歷史因素等，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，加以確定。 煤礦 6kV 電網(wǎng)單相接地故障的特點分析 由于我國 煤礦 6kV 電網(wǎng) 幾乎 不采用中性點經(jīng)高阻抗接地方式，因此本文只分析中性點不接地系統(tǒng)和中性點經(jīng)消弧線圈 接地系統(tǒng)的單相接地故障 的特點 。 （ 1）中性點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點： 在正常運行情況下，各線路對地電容基本相同。任一線路中，在相電壓的作用下，每相都有電容電流流入地中，各相電容電流超前于該相電壓 90176。，而三相電容電流之和為零。如果發(fā)生單相接地故障，其它兩相電壓會升高到 3 倍，其電容電流也會增大到 3 倍。假設 A 相發(fā)生接地短路，正常線路中電容電流的分布和故障線路的電容電流分布如圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 9 M a y 2 0 0 8 S h e e t o f F i l e : E : \ 收藏集 \ 電子書 \ M y D e s i g n . d d b D r a w n B y :BC 0 3C 0 1C 0 2C T 1C T 2 i xC B A 圖 中性點不接地系統(tǒng)單相短路電容電流分布 各相對地的電壓變?yōu)椋? 0ADU? ? （ ） 1503 ojB A ABDU E E E e? ? ? ? ?? ? ? （ ） 1503 ojC A ACDU E E E e? ? ? ?? ? ? （ ） 因此故 障點的零序電壓為： 0 1 ()3 AA D B D C DU U U U E? ? ? ? ?? ? ? ? ? （ ） 非故障相中流向故障點的電流為： 0B BDI U j C???? （ ） 0C CDI U j C???? （ ） 第 12 頁 接地點電流為： D B CI I I? ? ??? （ ） 有效值為： 03DI U C??? ? （ ） （ 2）經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相接地故障的特點： 系統(tǒng)單相接地時，如果接地電流較大，可能引起弧光過電壓，危及系統(tǒng)中絕緣薄弱的環(huán)節(jié)，因此需要安裝消弧線圈。 根據(jù)規(guī)程規(guī)定，對于煤礦 6kV 電網(wǎng)系統(tǒng)，當全系統(tǒng)的電容電流超過 30A 時，應裝設消弧線圈進行補償。 根據(jù)補償程度的不同，可以分為三種： 1)全補償 全補償時完全補償就是 0LCI I I? ? ? ?? ? ? 的補償方式，它雖可使接地點的電流為零，但卻有嚴重的缺點，因為此時電路正好滿足串聯(lián)諧振的條件。如果三相對地電容不相等或斷路器三相不同期合閘時，出現(xiàn)的零序電壓在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生很大的電流，此電流在消弧線圈上會產(chǎn)生很大的壓降，使電源中性點的電壓大大升高，造成設備的絕緣損壞，因而不宜采用這種補償方式。 2)欠補償 欠補償就是 LCII?? 的補償方式。采用這種補償方式時 ,接地點的電流是容性的。它的缺點在于系統(tǒng)方式變化 ,即某些線路因檢修或跳閘退出運行時 ,系 統(tǒng)的電容電流會減少 ,以至有可能成為完全補償而出現(xiàn)危險的過電壓。因此 ,這種補償方式很少采用。 3)過補償 過補償就是 LCII?? 的補償方式。它沒有發(fā)生上述過電壓的危險 ,因而得到了廣泛的應用。采用過補償以后 ,通過故障線路保護安裝處的電流為補償以后的感性電流，它與零序電壓的相位關(guān)系和非故障線路電容電流與零序電壓的相位關(guān)系相同，數(shù)值也和非故障線路的容性電流相差無幾，因此不接地系統(tǒng)中常用的零序電流選線原理和零序功率方向選線原理顯然已不能采用。 在經(jīng)消弧線圈接地的