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发电厂及电力系统专业论文
电力职业技术学院毕业生论文
题目：
＿电力系统的短路分析与故障
1前言1
1.1概述1
1.1.1双积A/D转换器的工作原理1
电力系统的短路分析与故障
摘要
本文首先介绍了电力系统短路故障的基本知识，短路的原因、后果及短路的各种形式；引入了无限大容量电力系统概念，无限大容量电力系统是理论上的概念。
短路故障是破坏电力系统正常运行的常见原因，简要探讨短路故障的成因及短路电流计算的问题。
但在实际中，可以把电力系统等效成无限大电力系统。
短路计算是工厂供电最重要的内容之一。
文中简要描写了短路电流的计算。
关键词：
电力系统短路短路故障分析计算
本页内容单独一页
1绪论
1.1课题背景
在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。
无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。
自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎%80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。
传感器主要大体经过了三个发展阶段：
模拟集成温度传感器。
该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。
此种传感器具有功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。
它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；模拟集成温度控制器。
模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。
某些增强型集成温度控制器（例如TC652/653）中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。
但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别；智能温度传感器。
能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。
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1.3课题的设计思路与主要工作
根据温度计的原理，利用温度与PT100的线性关系，通过求加在PT100上的电压间接求温度的值。
利用触摸液晶显示屏设计出方便的显示界面。
主要工作有：
四、设温度计的硬件电路。
五、开发出针对高湿模式和低湿模式的模糊自适应PID控制器。
通过现场调试确定两种模式范围，利用施密特门原理实现两个模式之间的切换。
六、软件设计。
使用C语言编辑。
七、对温度计的精度进行检测，确定其精度。
2课题设计的总体规划
本课题的基本功能是实现对温度的显示，其特点为高精度。
本课题选用阻值随温度变化敏感的PT100做为温度传感器，利用其阻值随温度的变化而变化的特性，先使温度值转化成电阻值，再使阻值转化为电压大小，然后利用A/D转换芯片采集电压，再将A/D采样值在单片机中换算成温度的大小，然后在显示屏上显示出来。
课题的具体实现过程为，将恒定电流源通过PT100,将测得的电压输入AD7714，将模拟信号转化成数字信号，然后将电压的数字信号输入单片机进行数据处理，得出所对应的温度，然后将温度表示在触摸屏上，本课题使用的是触摸屏，必须将触摸屏的信号反应到单片机中以满足人的需要，由于触摸屏输出的也是模拟信号,而模拟信号不能在单片机中进行处理，中间需有一个模数转换芯片，在本课题中选用一款触摸屏专用芯片ADS7843.
仪表结构框图如图2-1:
图2-1仪表结构框图
3硬件电路设计
3.1稳压电源的设计
3.1.1稳压电源的组成
电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值。
交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。
这种脉动直流一般是不能直接用来给集成电路供电的，而要通过整流电路将交流电变成脉动的直流电压。
由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。
滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近稳恒的直流电。
但这样的电压还随电网电压波动（一般有
%左右的波动），负载和温度的变化而变化，因而在整流、滤波电路之后，还需要接稳压电路。
稳压电路的作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。
电容器是一个储存电能的仓库。
在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。
充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。
电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。
这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。
3.1.2电源设计
工作原理：
图中为T1电源变压器，它的作用是将交流电网电压V1变为整流电路要求的交流电压
，四只整流二极管D1~D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。
先计算文件参数：
二极管D1、D3和D2、D4两两轮流导通的，所以流经每个二极管的平均电流为
滤波电路：
我们采用电容滤波[2]电路。
因为本设计为小功率电源,初始时电容器两端初始电压为零，接入交流电源后，当
为正半周时，通过D1、D3向电容器C充电；当
为负半周时，通过D2、D4向电容器C充电。
充电时间常数为
。
包括变压器副绕组的直流电阻和二极管D的正向电阻。
由于
一般很少，电容器很快就达到了交流电压的
的最大值
。
由于电容器无放电回路，故输出电压保持在
，输出为一个恒定的直流。
电容滤波电路的特点：
1.二极管的导电电压，一般取
τd=RLC≥（3~5）T/2（2－1）
其中T为电源交流电压的周期。
3.负载直流电压随负载直流电流增加二减少。
随
的变化关系称为输出特性或者外特性。
C值一定，当RL=∞，即空载时
当C=0，即无电容时
4.在整流电路的内组不太大（几欧）和放电时间常数满足式（2－1）的关系时，电容滤波电路的负载电压
和
的关系约为
总之，电容滤波电路[1]简单，负载直流电压VL较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。
+5V电源电路如图所示。
图3-15V电源示意图
3.2.2.1温度传感器----Pt100
温度传感器可分为热电偶和热电阻两种，本设计使用热电阻做为温度传感器，其具体优点见下文。
工业用热电阻分铂热电阻和铜热电阻两大类。
热电阻是利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。
热电阻的受热部份（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。
当被测介质中有温度发生变化时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质中的平均温度。
※ 特点
与其它温度计比较，热电阻具有如下特点：
∙优点
·准确度高。
在所有常用温度计中，它的准确度最高，可达1mk。
·输出信号大，精度度高。
如在0℃用Pt100铂热电阻测温，当温度变化1℃时，其电阻值约变化0.4W，如果通过电流为2mA，则其电压输出为800mV左右。
由此可见，热电阻的精度度较热电偶高一个数量级。
·测温范围广，稳定性好。
在振动小而适宜的环境下，可在很长时间内保持0.1℃以下的稳定性。
·无需参考点。
温度值可由测得的电阻值直接求出。
·输出线性好。
只用简单的辅且回路就能得到线性输出，显示仪表可均匀刻度。
B.装配式热电阻的缺点
·采用细金属丝的热电阻元件机械冲击与振动性能差。
·元件结构复杂，制造困难大，尺寸较大，因此，热响应时间长。
·不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。
热电阻主要性能指标见表1：
表1 热电阻主要性能指标
名称
铂电阻
铜电阻
分度号
Pt100
Cu50
Cu100
测温范围
-200~500℃
-50~100℃
允许偏差
A级
±（0.15+0.002∣t∣）℃
±（0.30+0.006∣t∣）℃
B级
±（0.30+0.005∣t∣）℃
经综合比较，本设计使用了Pt100作为温度传感器。
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总结
通过对电力系统的短路了解与故障的分析计算，本文首先介绍了电力系统短路故障的基本知识，短路的原因、后果及短路的各种形式；引入了无限大容量电力系统概念，无限大容量电力系统是理论上的概念。
短路故障是破坏电力系统正常运行的常见原因，简要探讨短路故障的成因及短路电流计算的问题。
但在实际中，可以把电力系统等效成无限大电力系统。
短路计算是工厂供电最重要的内容之一。
文中简要描写了短路电流的计算。
可以在实际运用中更快的了解故障的原因，相应的就能加快对故障的维修及处理，这可以大大的减少损失，保障电力系统的安全。
致谢
本论文是在程佳佳老师悉心指导下完成的。
导师在我课题的选题、实现以及论文撰写过程中，给予了悉心的指导和大量的帮助。
导师广博的学识、敏锐的学术思维、勤恳的敬业精神、忘我的工作热情是我学习的典范，不仅传授我如何获取知识的本领，更以严谨求实的治学精神深深感染着我，使我终身受益。
感谢我的家人多年来给予的支持和无私关爱，感谢学校领导的关心和照顾，让我有充足的时间来完成学业。
感谢所有我的任课老师及我们班的同学对我的帮助。
向论文评审及答辩委员会的老师致以最诚挚的谢意!
参考文献
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基于虚拟故障端口法的变结构电力系统故障计算方法继电器,2003年第11期
[2]唐宏丹，孙辉。
改进不对称电力系统故障计算方法。
继电器，2005年第12期
[3]白雪峰，姜彤。
电力系统多态相分量法的故障分析。
哈尔滨工业大学学报，2001年第4期
[4]曹国臣，武晓梅。
不对称电力系统故障计算的研究。
东北电力技术，1997年第1期
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电力系统分析，中国电力出版社，2004年
[6]杨淑英。
电力系统概论，中国电力出版社，2003年
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电力工程，中国电力出版社，2005年
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电力系统分析，华中理工大学出版社，1991年
[10]张炜。
电力系统分析，水利水电出版社，1999年
[11]张伯明，陈寿孙。
高等电力网络分析，清华大学出版社，1996年
[12]邹有明，王崇林。
供电技术，煤炭工业出版社，1997年
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