[实用新型]含感应发电机电网的故障检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于嵌入式操作系统构建的含感应发电机电网的故障检测和分析的系统平台，尤其涉及一种含感应发电机电网的故障检测系统。

背景技术

分布式发电（Distributed Generation，DG）的接入改变了配电网潮流和短路电流分布，DG提供的短路电流将对配电网保护和重合闸动作产生影响。鼠笼式感应发电机(Induction Generator，IG)具有成本低、同容量时机组小、维护要求低的优点，在分布式发电中应用广泛。而鼠笼式IG转子无外加励磁电流，外部故障后无法维持机端电压，与同步发电机相比具有不同的短路电流特征。对IG短路电流计算一般采用与感应电动机相似的电压源等值，没有计及IG的电磁暂态特性，计算的IG短路电流有较大误差。因此，需要开发含感应发电机电网的故障检测和类型鉴别系统平台。

对单台IG机端短路时的电磁暂态过程已有较多的研究成果。时域仿真、物理模拟是得到IG短路电流的基本方法，但难于进行解析计算。现有研究假设故障过程中IG转速不变，通过对发电机dq0坐标系的状态方程进行复频域分析，得到机端三相短路时定子短路电流的近似公式。进一步评估了三相金属性短路时故障后5个周波IG的短路电流最大值，并通过动态仿真和实测数据进行验证。也有研究采用将定速感应风电机组等值为PQ（V）稳态模型，利用IG有功功率和节点电压计算其吸收的无功功率，进而提出含多种类型分布式电源的配电网三相短路故障计算叠加法。配电网不对称短路时IG非故障相将持续提供故障电流，与其机端三相短路特性区别较大。针对不平衡电压跌落的动态响应，有学者推导出给定电压跌落定子和转子暂态电压和电流的解析表达。但是前述理论推导仅针对IG自身对短路故障的暂态响应，没有计及故障过程中IG与配电网络的耦合关系。

现有含感应发电机电网监测装置中没有针对故障检测分析系统的装置平台，因此目前需要一种安全、可靠、精确的含感应发电机电网的故障检测系统。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷和空白，本实用新型的目的是提供一种准确性高、实用性强、成本低的含感应发电机电网的故障检测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

含感应发电机电网的故障检测系统，本实用新型包括电压电流数据采集处理单元、双口RAM传输模块、ARM9数据管理及输出单元、上位机和数据存储器四部分；所述电压电流数据采集处理单元通过PT、CT采集IG机端的三相电压、电流信号，电压电流信号依次通过信号调理电路和A/D转换模块将IG一次侧的电压电流信息采集到DSP数据处理模块，电压电流数据采集处理单元的输出端连接双口RAM传输模块；双口RAM传输模块将经DSP处理后的电气信息传送到ARM9数据管理及输出单元；所述ARM9数据管理及输出单元通过双口RAM传输模块与多个电压电流数据采集处理单元的DSP处理模块相连，进行实时数据传输，ARM9数据管理及输出单元的输出端连接上位机和数据存储器，供上位机实时调用检测系统数据信息，并将历史数据传送到数据存储器进行保存。

本实用新型所述电压电流数据采集处理单元包括依次串联的信号调理电路、A/D转换模块和DSP处理模块。

本实用新型所述A/D转换模块采用AD7606数模转换芯片。

本实用新型所述DSP处理模块采用TMS320C6747芯片的DSP处理器。

本实用新型所述数据管理及输出单元采用的是以ARM9为核心的嵌入式系统。

本实用新型的有益效果：本实用新型利用电压电流数据采集处理单元实时在线采集IG机端的三相电压、电流信号。根据测量到的电压电流数据信息，分解计算IG机端各序分量，根据各序电压的信息和含感应发电机电网的故障特性信息对比分析故障区域。具体方法如下：

首先利用各台IG参数和正常运行时其机端电压，计算IG上游线路发生故障时，其定子短路电流矢量i_s，