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厂用电快速切换装置的研究

刘文亮  
【摘要】: 在发电厂中,厂用电的可靠性是发电机组、电厂乃至电力系统安全运行的基本条件。厂用工作母线失电后,往往通过厂用电快速切换装置将负荷快速切换至备用电源,以保证电厂正常运行。厂用电快速切换为厂用电的安全可靠运行提供了有效的技术保证。如何准确判断厂用电切换的条件,在最有利的时刻完成切换操作;以及提高快速切换装置可靠性、快速性和通用性,对保证厂用电快速切换成功具有重大的意义。 本文针对厂用电快速切换装置进行了下列研究: 对目前厂用电快速切换装置的现状进行了总结和分析,在总结现有的对感应电动机断电和重投入的研究成果的基础上,对厂用电切换时感应电动机的电磁暂态过程进行深入的分析研究,并对目前快速切换装置的硬件不足进行了分析讨论。 本文利用PSCAD/EMTDC仿真软件针对厂用母线残压的变化规律进行了深入研究。并对故障情况下的厂用电快速切换、同期切换以及残压切换时感应电动机的暂态过程进行了仿真分析。对现有广泛运用的切换判据进行了优化和改进。 在对感应电动机机械特性和静态电压特性的研究基础上,针对在工作电源高、低压侧发生不同故障情况时的厂用电切换过程进行了仿真分析,在故障极限切除时间的基础上,提出了备用电源临界投入时间的概念。 为了实现快切装置的通用性和可扩展性,本文提出了一种基于MCF5282微处理器和现场可编程门阵列(FPGA)为核心的MiniISA总线硬件结构平台。该设计采用智能化模块的设计思路,实现了装置硬件的系统主模块、模拟量输入模块以及开关量输入输出模块等的设计。通过FPGA实现各模块的MiniISA总线功能,由于采用了标准的智能总线接口,实现了通用的访问模式和各模块之间高速的数据交换,提高了装置的通用性和可扩展性,从而能够自动适应各种主接线的快速切换要求。 为了装置的软件实现,本文基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ对装置的软件系统进行了设计。软件采用分层分功能块的设计思路,以模块化的方式来实现装置的快速切换功能、低压减载功能等。 最后,利用本文研究的方案所研制的样机,进行了仿真试验,试验结果证明了本文设计的系统方案和切换原理的正确性及可行性。


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