配电网注入信号检测滤波电路的设计

作     者：张清周 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐丙垠

授予年度：2011年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 

主      题：配电网 注入信号 滤波电路 PSPICE 

摘      要：信号注入在配电网中有比较广泛的应用,注入信号检测滤波电路是基于信号注入的监测、保护与控制设备的重要组成部分,其性能的优劣直接影响设备所提取信号品质的高低,从而关系到这些应用的实际性能,甚至决定其成败。因此,研究注入信号检测滤波电路对提高配电网的检测、保护与控制水平,提高供电可靠性具有重要意义。 为节约成本以及对一次系统的影响,实际注入到配电网的信号十分微弱,给信号的检测带来困难。现有文献均没有系统的阐述检测滤波电路的设计思路,也没有详细介绍滤波电路的设计分析方法与试验验证。 本文在分析信号注入法三种应用原理、特点、实现方法的基础上,针对配电网信道的特点,首先确定注入信号检测滤波电路的设计目的与各项指标,然后采用级联法设计了一种通用型注入信号检测滤波电路,并用PSPICE仿真和试验予以分析验证。 论文的主要内容有： （1）分析总结信号注入法在配电网中的三个主要应用：单相接地故障选线、对地电容检测与消弧线圈自动跟踪补偿、孤岛检测与孤岛保护。主要分析信号注入法在这些配电网应用中的基本原理,实现方法,存在的问题以及解决方案。 （2）对现有滤波电路进行分类和特征分析。提出完整的检测滤波电路构成,包括四个子单元：低通滤波电路、带阻滤波电路、带通滤波电路和放大电路。对滤波电路及其各个子单元的功能、要求和设计指标进行界定。 （3）设计了Sallenkey低通滤波电路、双T型工频陷波器、Fliege带通滤波电路和分档放大电路,并对设计中运放的供电、地与虚地的关系及电路设计、元器件的选择做了详细分析。 （4）用PSPICE仿真和试验数据来验证本文设计的检测滤波电路,并做进一步分析。 对配电网中信号注入法三个重要应用的基本原理、实现方法、存在的问题以及解决方案分析,说明了设计、研究注入信号检测电路具有十分重要的意义。本文设计的注入信号检测滤波电路经PSPICE仿真和试验表明,该电路可以成功抑制电力系统工频零序电流、4次谐波和5次谐波电流,并将注入信号提取出来。该检测滤波电路设计思路清晰,结构简单,可广泛适用于配电网各种基于信号注入的监测、保护与控制设备,这对提高配电网的检测、保护与控制水平,提高供电可靠性具有重要意义。