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40000字硕士毕业论文电力电容器运行在线监测装置

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:40000字
论点:电容器,无功,电力系统
论文概述:

在积累监测数据和诊断经验的基础上,深入研究探讨电力电容器故障检测和保护算法,采用人工神经网络、模糊逻辑算法以及进行专家级系统数据分析处理,把在线监测技术和无功补偿投切控制

论文正文:

第一章引言

1.1主题的背景和意义
电力电容器是电力系统中广泛使用的电气元件之一。它主要用于补偿电力系统中感性负载的无功功率,在整个补偿装置的容量中占第一位。其安全运行对整个电力系统的稳定和正常供电起着非常重要的作用。无功电源保证电能质量和电网的经济安全运行。如果无功电源不足,系统电压会降低,电气设备会损坏。在严重的情况下,系统电压会崩溃,从而导致系统崩溃和大规模停电。功率因数和电压降低造成的另一个影响是电气设备不能被充分利用,这增加了功耗,降低了电网效率,并且还限制了电网线路的输电能力。无论是公共变电站还是客户变电站,无功补偿对于提高电网的电压和经济运行水平都非常重要。合理的无功补偿可以最大限度地提高发电和供电设备的效率,减少线路损耗,不仅可以提高电力系统的运行经济性,而且可以节约电力建设投资,使电网运行达到最佳经济效益。
无功功率是指建立交变磁场和感应磁通量所需的电能。所谓的“无功功率”不是“无用的”电能,而是它的功率没有转化成机械能和热能。例如,配电变压器和电动机依靠交变磁场的建立来转换和传递能量。电力电容器广泛应用于电力系统。它们大多用于补偿电力系统中感性负载的无功功率,以提高功率因数、电压质量和线损。它们在改善电力系统结构和电能质量方面起着决定性作用。在各种无功补偿设备中,并联电容器应用最为广泛,因为它们可以由几个根据容量要求串联或并联的电容器组成,可以用于变电站,也可以安装在用户处或负荷中心附近,实现就地无功补偿。此外,并联电容器单位容量成本最低,有功功率损耗最低,可以随时分组切换,也可以进行相位补偿,具有灵活、操作维护方便、投资少等优点。
电力电容器多次损坏,在运行过程中无法修复。甚至电容器爆炸引发的严重事故也给电力系统的安全经济运行带来隐患,并威胁到运行维护人员的人身安全。由于电容器内部结构复杂,拆装不方便,故障频繁发生,电力电容器故障处理更加困难。电力电容器的损坏与电网运行、现场环境及其自身质量密切相关。电力电容器因其多种因素和复杂的组合变化,其损伤机理和故障诊断一直是研究的难点。因此,根据电网实际运行情况,对电力电容器进行在线运行状态检测具有重要的理论和现实意义。正是因为电力电容器的损坏与多种运行因素有关,所以为了降低电容器的故障率,延长其使用寿命,有必要分析电容器的各种故障特征,并采取有效措施防止电容器的损坏。鉴于此,我们有必要设计一套电容器运行状态在线监测系统。一方面,监测装置像一个“黑匣子”,实时监测电容器组的运行状态,记录故障波形,供进一步研究和分析。另一方面,可以监测电容器的绝缘状态等参数,用于电容器故障的预警,并提前进行维护和更换,减少事故的发生。

1.2在线监测的必要性
早期电力设备检测系统采用事故后维护系统,即设备损坏后,完全断电进行维护,或先用另一台相同的设备更换运行,然后对损坏的设备进行修复。这往往给社会经济生活造成巨大损失,也给维修工作带来消极和困难。后来,它遵循了当前的日常维护,即预防性维护,即通过对电气设备进行定期停电预防性测试,然后根据测试结果,决定电气设备系统是否需要进行必要的维护或更换。与事故后维护相比,预防性维护系统更加科学和先进。它在减少和预防事故方面发挥了很好的作用,目前已得到广泛应用。然而,随着电力系统中高压电力设备结构的多样化和设备的大容量,以及对电力系统安全性、可靠性和社会经济效益越来越高的要求,这种传统的诊断方法越来越不适用,主要表现在以下几个方面:

第3章硬件设计.............................................25-35
3.1硬件结构图和处理器简介.............................................25-26
3.2外部存储器模块设计.............................................26-28[/比尔/] 3.2.1软件无线电模块接口电路.............................................26-27
3.2.2闪存.............................................27-28 [/BR/] 3.3数据采集模块电路.............................................28-32
3.3.1信号预处理.............................................28-30[/溴/] 3.3.2模数转换电路.............................................30-32
3.4显示和按键电路.............................................32-34 [/BR/] 3.5标清存储卡接口.............................................34-35
第4章软件设计.............................................35-47
4.1主程序模块设计.............................................35-36
4.2数据采集模块.............................................36-38[/比尔/] 4.3快速傅立叶变换数据处理模块.............................................38-40
4.4显示模块.............................................40-42 [/BR/] 4.5键输入模块.............................................42-44
4.6 SD卡存储模块.............................................44-47

结论

无功补偿是电力系统中保证电能质量、电压质量、降低网损和安全运行不可或缺的一部分。电力电容器作为无功补偿的主要设备,广泛应用于电网中。然而,在操作中,它们被多次损坏,无法修复。甚至发生电容器组爆炸和群体伤害事故,给电力系统的安全运行带来隐患,也给人们的生产生活带来巨大的影响和损失。因此,迫切需要研究一种电力电容器运行状态在线监测装置,对其运行状态进行实时监测。监测数据可用于电容器故障机理分析、故障责任判别,并进一步用于故障预警以减少事故。
随着嵌入式技术和电力检测技术的数字化发展,为电力电容器在线监测技术提供了一种新的实现方法。根据电力电容器的运行特点和国家相关规范的要求,开发了一种基于ARM9的电容器在线监测装置,主要包括系统硬件设计和软件设计两部分。搭建的硬件平台采用ATMEL公司生产的AT91SAM9260芯片作为处理器,设计了相应的软件无线电接口电路、与非门闪存接口电路、人机交互接口等外围电路。它还使用高精度的AD7656采样芯片完成并行同步数据采集。在软件设计过程中,采用模块化软件设计思想,使得程序在执行过程中更加流畅,减少了程序运行时间。