三相五柱式消弧线圈自动测控装置设计与实现

三相五柱式消弧线圈自动测控装置设计与实现

摘要

本课题针对配电网单相接地故障电容电流补偿问题，设计了一套基于STM32的三相五柱式消弧线圈自动测控装置。重点研究了基于信号注入法的对地电容检测技术、PID自适应调谐算法以及故障快速识别机制。通过Multisim仿真验证了硬件电路的可靠性，并基于STM32F407平台完成了样机开发与测试。实验结果表明，该装置电容检测误差小于2%，调谐响应时间小于50ms，满足工程应用要求。

关键词：三相五柱式消弧线圈；信号注入法；STM32；PID控制；自动调谐

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

随着城市配电网电缆化率的提高，系统对地电容电流急剧增大。单相接地时，若接地电弧不能自熄，将产生弧光过电压，危及设备绝缘。三相五柱式消弧线圈相较于传统调匝式、调气隙式，具有响应速度快、线性度好、谐波含量低的优点。其核心控制难点在于：实时检测电容电流、精确控制磁阀饱和度、快速响应故障。

1.2 主要研究内容

本课题严格围绕用户提供的大纲展开：

1. 理论分析：建立三相五柱式消弧线圈的磁路模型与等效电感数学模型。
2. 方案设计：设计“注入信号法+闭环PID”的总体技术路线。
3. 仿真验证：利用Multisim搭建信号调理电路，Prote