论文部分内容阅读
随着电网规模的扩大和互联程度的提高,短路电流水平不断提高,短路电流的大小决定了对电力系统破坏的严重程度,快速限制短路电流是当前电力系统亟需解决的问题。基于真空快速开关的故障限流装置具有结构简单、分闸速度快的优点,可以快速将限流电抗串入线路中,为快速限制短路电流提供了契机。电力系统对短路分断的实时性要求很高,快速精确地预测短路电流的过零点成为实现快速分闸动作的关键。本文设计了集测量、控制、通讯为一体的真空快速开关控制器。首先研究基于电磁斥力机构真空快速开关的工作原理,分析其操动机构在工作过程中的运动特性,介绍了同步控制技术的基本原理,重点明确真空快速开关同步分闸功能的关键问题,是短路电流过零点时刻的预测。搭建电力系统单相短路的故障模型进行MATLAB仿真获得短路电流数据,利用递推最小二乘算法实现同步分闸控制中短路电流过零点的预测。根据MATLAB仿真得到的短路电流数据对该算法进行了仿真验证,结果表明该算法可以在3ms以内估算出电流参数,其过零点预测精度达到±0.10ms。完成了12kV/4000A真空快速开关同步控制器的硬件与软件设计。硬件电路的模块化设计以控制器的功能为基础,控制器以LPC2214为核心,包括控制器电源模块,电网电压电流信号采集模块,分合闸线圈电流测量模块,控制电压测量设定模块,实现同步功能的电子驱动模块,通信接口等的设计。软件部分设计对照硬件电路的设计进行,主要包括对真空开关合闸控制、同步分闸控制,AD数据采样,状态巡检等功能的设计,并在程序中嵌入带遗忘因子的递推最小二乘算法拟合短路电流波形和预测短路电流参数与过零点。最后,完成本文设计的真空快速开关软硬件功能的调试,并对控制器性能进行实验测试。实验结果表明控制器能够完成合闸动作与同步分闸动作；当信号发生器发出故障电流信号,控制器可以准确预测短路电流过零点,经过多次实验可知,整个同步分闸动作完成的时间误差在±0.5ms以内。