运行的第要义，正越来越受到人们的关注。根据数理统计显示，接地故障发生概率非常高，其中仅单相接地短路故障就已经占到了高压输电线路故障的七成之多，并且它往往是其它电力故障的诱因，已经可以严重威胁到电力系统的安全运行。电网系统旦发生故障，轻则停电造成工厂减产，使人民日常生活遭受不必要的困扰和影响重则将造成人身事故，重要生产设备损毁，甚至使生产秩序长时间不可恢复，人民生活发生混乱进而激发政治性问题。由此可见，研究接地保护问题对电力系统的安全运行意义非凡。近年来随着大量人口涌入城市，我国城市化进程日新月异，城市发展当然离不开电力系统的发展。在城市配电网络中，电缆线路被越来越多的采用，同时采用电缆线路配电的电压等级也有日趋升高的趋势。伴随经济的发展及城市规模的进步扩大，采用高中压电缆线路深入市区的方式已日益零序电压和电流，三相电压以及其零序电压。模拟量输入参数要求输入电压小于，输出，精度输入电流小于，电流互感器二次侧电流，输出，精度。模拟信号输入模块如下图模拟信号输入模块目录摘要引言消弧线圈装置发展概况中外研究情况分类与特性分析当前的缺陷与不足本文的主要内容消弧线圈的工作原理中性点运行方式大电流接地系统小电流接地系统电网调谐系统分析非接地故障时调谐分析单相接地时调谐分析调匝式消弧线圈系统分析设计设计动机系统设计设计目标系统结构消弧线圈容量的计算阻抗三角形法测电容电流确定脱谐度和阻尼率确定阻尼率确定脱谐度控制器硬件设计控制器原理工控机工控机结构工控机的型号数据采集卡采集卡型号模数转换模块存储器显示屏选型输入输出信号的调理模拟量输入调理开关量处理连接器选型控制器软件设计控制器算法离散傅里叶变换算法优化软件流程图设计初始化控制主设计状态自检档位调节结论参考文献致谢接档位改变线圈的电感数值大小，进而保证残流值在允许范围内。工业控制用计算机与数据采集卡是控制器的主要部件，在设计的调理电路里，分别使用精密互感器和继电器作为输入和输出的执行部分。最后设计完成系统的软件部分，以实现完整的控制功能。关键词消弧线圈控制器中性点电容电流，基于调匝式消弧线圈的控制器设计李军山东农业大学机械与电子工程学院泰安摘要本文首先着眼于中性点不同运行方式和各类消弧线圈的分析研究，后在对基于调匝式调节原理的消弧线圈结构和工作方式研究的前提下，进行了其有关控制器的设计。根据实用性的要求，对整套控制系统进行了选定设备型号设计预实现功能确定线圈容量阻尼率脱谐度等具体参数。通过阻抗三角形法测电容电流，使系统实现对电容电流的瞬时监控，控制器通过分根据上式可迅速计算出对地电容。确定脱谐度和阻尼率经过第二章的分析可知，中性点的位移电压三相电压的不平衡度和残流值的大小主要受消弧线圈装置脱谐度和电阻阻尼的影响。选择合适的调谐度和阻尼率才能避免串联谐振和中性点位移电压过大，对保证电力系统的安全稳定运行至关重要。确定阻尼率根据阻尼率的计算公式为线路阻尼率是固定值，若为架空线路取，若为电缆线路取为线圈阻尼率其值非常小可不考虑为电阻阻尼率，其大小主要取决于电阻值的大小，在串联阻尼电阻的网络里，电阻阻尼率约等于。根据中性点位移电压有效值，可知要满足规程上中性点位移电压不超过相电压的要求，既可以增大脱谐度也可以增大阻尼率，但是调谐系统有效补偿又要求脱谐度必须尽可能的小，所以只能选择串联或并联电阻增大阻尼率实现。但是阻尼电阻值的选择也并不是越大越好，因为残余电流在流经阻尼电阻时会产生有功分量，有功分量过大会降低灭弧可靠性。在电力系统里，中性点经消弧线圈接地系统中串入的阻尼电阻值般选择小于欧姆。确定脱谐度故障点电弧熄灭后，电压由以上两式可得，分析可知脱谐度和阻尼率的比值越大，残余电流也就越大，相应地电压恢复也就越快，可是残余电流过大又会引起电弧重燃，由上节阻尼率的分析可知，当阻尼率定时，脱谐度的绝对值越小，就会越大，这就要求脱谐度又不能太小，调匝式消弧线圈工作在系统时，般要求残余电流值在安之间，实际运行试验表明脱谐度不大于的情况下，既能保证残流值在允许范围内和良好的电压恢复时间，又能实现可靠灭弧。控制器硬件设计控制器原理以工控机作为本设计的消弧线圈控制器的中心控制器，采集卡实现电流电压信号的采集，采集卡采集零序电压，零序电流，三相电压等模拟信号，并在每个周期内均匀采集个点，将组数据经傅里叶变换转化成数字量。在系统正常运行时，实时测量零序电流，零序电压，监测电容电流大于设定阈值时，控制器通过两个继电器分别调节术参数如下开关量输入路电平输入，高电平不小于，低电平不大于。开关量输出路电平输出，高电平不小于，低电平不大于。模拟量输入采样频率，字缓存。④工作环境环境温度。模数转换模块数据采集卡使用位高速模数转化器，这种转化器使用单电源供电，功耗小，采样频率高达，传输速度快。并且自身具有采样保持电路，不需要另外设计使用方便，能够用来进行串行，并行通讯，多种输出方式可选。芯片管脚定义和电路连接如下图模数转换器连接电路模数转化过程第步将置于低电平，第二步将输入脉冲信号加到端，输入脉冲信号每次处于下降沿时就会触发启动开始次转换在转换中，端为高电平输出接口当每次转结束时，端高电平变为低电平提示次转换结束，同时把处理数据传送至数据总线上。这个时候，把置于低电平，数据总线上的数据就可以被系统控制器使用了，自此次完整的模数转换才算最终完成。存储器系统的缓存环节选用的是存储器，其作用主要是连续数据的缓存，避免数据丢失。减少总线操作量，减轻压力，把数据收集起来集中进机存储。实现直接存储器存取，大幅度提升数据传输速率。图存储器硬件图显示屏选型本设计的显示器部分选用体化结构的型屏，分辨率达成像清晰，功耗低，可在零下和零上的恶劣环境可靠工作，并且反应速度极快，响应时间仅为。输入输出信号的调理信号的调理包含模拟量输入，开关量的输入输出，电源四个模块，在保证安全互不干扰的情况下，可经结合卡槽固定到端子后就和直接连到工控机上进行工作。本系统的输入输出信号包括模拟信号通道中性点电压和电流，电压互感器三相电压路和零序电压，备用通道路。共路开关量输入有载分接开关档位个抽头，隔离开关路，以及预留路通道作备用。共路开关量输出调匝式消弧线圈控制设备掉电各路，分接开关拒动信号故障接地各路，以及备用通道路，共计路。④信号调理电路到数据采集卡接口接口共路。模拟量输入调理控制器采集的模拟量包括有载分接开关驱动电机的正反转实现升将档调节。当档位到达相应位置时给出档位信号，控制器读档电动机停转。工控机还可接入打印机和键盘，实现数据输入和在故障解除后打印出故障信息，并将运行参数等显示在上，并可用于通信。图控制器原理图工控机工控机全称工业控制计算机，是种采用总线结构，对生产过程及机电设备工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征可用于工业现场控制。工控机结构图工控机机构图扩充模块扩充模块主机板显卡电源或总线键盘打印机显示器硬盘软驱光驱主要特点适应性强具有加强型工业机箱，可在多粉尘烟雾，潮湿高温，机械震动等恶劣环境下可靠工作，内设独立电源，遇险可自动复位，可最大限度保证系统安全。兼容性强支持多操作系统和汇编语言，可连接多个外设和板卡，最多支持个。时效性强可实现实时监测控制，数据采集处理迅速，动作响应快。④软件丰富开放性系统，软件针对性强数量多，具有良好的人机交互界面。工控机的型号本次设计系统选用的工控机型号为，带有多大个通用扩展卡槽，包括总线接口个，接口个，通讯接口个，并行接口和接口各个，可扩展性非常强，能实现数据资料的输入，传送和备份。内设主板可实现电源的有效管理，的超大储存空间为数据存储提供有力保障。用磁