【正文】 ......................... 29 數(shù)字核心部分 ......................................................... 31 介紹 ........................................................ 31 引腳的功能介紹 .............................................. 32 主電路及其報警電路 ................................................. 35 電路板制作與調(diào)試 ..................................................... 35 電路板的制作 ....................................................... 35 硬件與軟件調(diào)試 ..................................................... 36 7 結(jié)論 ...................................................... 37 謝 辭 ...................................................... 38 參考文獻 .................................................... 39 附 錄 ...................................................... 40 附錄 1 模擬電路原理圖 .................................................... 40 附錄 2 模擬電路 PCB圖 ..................................................... 41 附錄 3 模擬電路主程序 .................................................... 42 附錄 4 模擬電路 0809 采集程序 ............................................. 44 附錄 5 模擬電路顯示程序 .................................................. 47 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 1 頁 共 48 頁 1 緒 論 引言 隨著國民經(jīng)濟的 不斷 發(fā)展，用 電用 戶對供電質(zhì)量的要求 越 來 越 高， 國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接 接入 負荷中心， 因此 加強電網(wǎng)建設(shè)和改造成為電力系統(tǒng) 中又一工作重心 ， 所以依靠科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用現(xiàn)代化的手段來對電網(wǎng)進行管理勢在必行。 變電站是電力系統(tǒng)組成的一個重要 部分 ，是電力網(wǎng)中線路的連接點 ，其作用是變換電壓、匯集和分配電能。變電站可否正確運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全問題，所以對變電 站進行監(jiān)控和保護有著相當(dāng)重要的意義。 高壓受電一變壓器降壓一低壓配電已經(jīng)隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展成為了新的供電格局，供配電向節(jié)約占地、節(jié)約用電、小型化、緊湊型、安全可靠、靈敏 性 、 快速性 、無值守人的方向發(fā)展，箱式變電站正式具有這些眾多特點的 最優(yōu)變電站，在現(xiàn)在的供電系統(tǒng)中廣泛使用。 10KV 箱式 變電站在實際運用中被大量使用，由于此種級變配電站在配電網(wǎng)中的承接上下的作用，怎么提高該級變配電站運行的可靠性和穩(wěn)定性，成為電網(wǎng)提供高質(zhì)量的用電的關(guān)鍵之處。 其中 10KV 箱式變電站微機 保護 為變電站的安全控制做出了重大的貢獻。本課題 主要講述 10KV 箱式變電站微機保護的基本內(nèi)容。 電力系統(tǒng)繼電保護的作用及對它的要求 微機繼電保護的概念及其作用 社會的發(fā)展使人們的生活與電的 關(guān)系越來越緊密。確保電力系統(tǒng)運行的安全可靠 ，是每個電力工作者的 第一任務(wù)。電力系統(tǒng)可 否安全可靠地供電， 由組成電力系統(tǒng)的各個電氣元件能否正常運行來 決定。而 且 電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量 眾多，結(jié)構(gòu)不同 ，覆蓋的地域廣，運行情況復(fù)雜，任何一個元件出 現(xiàn) 故障或者不正常運行都將影響電力系統(tǒng)的正常供電。 電氣元件最常見的故障是各種形式的短路，短路故障一旦發(fā)生，對電力系統(tǒng)將 造成極大的危害，例如： ① 很大的短路電流在故障點燃起的電弧將故障元件損壞。 ② 短路電流流過一些非故障元件（如發(fā)電機、變壓器、母線等）引起的發(fā)熱和電動力將損壞這些非故障元件。 ③ 故障點附近的電壓大大降低，使電力用戶的正常工作和生活遭到破壞。 ④ 破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解和崩潰 。 系統(tǒng)的不正常運行狀態(tài)是指系統(tǒng)中的電氣元件并無故障，但是因為某種干擾，參數(shù)偏離正常值。這些非正常運行狀態(tài)若不及時處理，就有可能發(fā)展成故障。 我們雖然不可能避免電力系統(tǒng)中的電氣元件發(fā)生故障或者非正常運作，但是我們可 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 2 頁 共 48 頁 以預(yù)防系統(tǒng)事故的發(fā)生。如果在加強電氣設(shè)備的檢修和維護的同時，在電力系統(tǒng)中的每個電氣元件上加裝一個有效的裝置，當(dāng)電氣元件發(fā)生故障或者非正常運行的時候，此種有效裝置可以快速準(zhǔn)確的切斷元件故障的 供電或則發(fā)出警報信號，則可以大大減少事故發(fā)生的概率。這種作用的裝置在電力系統(tǒng)當(dāng)中被叫做繼電保護裝置。其作用在于： ① 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)其余部分迅速恢復(fù)正常運行，防止故障進一步擴大。 ② 當(dāng)發(fā)生不正常工作情況時，能自動、及時地選擇信號上傳給運行人員進行處理，或者切除那些繼續(xù)運行會引起故障的電氣設(shè)備。 可見繼電保護是任何電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保證系統(tǒng)安全運行、保證電能質(zhì)量、防止故障的擴大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。 電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求 微機繼電保護在電力系統(tǒng)中如果要起到以上所說的作用 ，則應(yīng)該在技術(shù)上須滿足以下四個基本要求： ⑴ 選擇性 選擇性指的是微機繼電保護在動作的時候，對故障元件從電力系統(tǒng)中切出具有選擇性，從而能夠保障非故障元件任然可以繼續(xù)安全工作，避免故障造成的停電范圍擴大。 在電力系統(tǒng)中，為了安全可靠的切出故障， 一個電器元件上一般安裝有幾套保護裝置，在電力系統(tǒng)中我們稱這些保護分別為主保護、后備保護、輔助保護。 主保護：反映在被保護元件上的故障，并能在相對短的時間內(nèi)作出切除故障動作的保護。 后備保護： 在主保護不起作用的時候，做出切除故障動作的后補保護。 一般 情況下 主保護的動作時間在 1～ 2s內(nèi)，后備保護根據(jù)其特點，動作時間相應(yīng) 調(diào)整。 ⑵ 速動性 速動性指的是保護裝置的動作時間應(yīng)該盡可能短。 這樣可以 ① 使 系統(tǒng)電壓恢復(fù)快，減少對廣大 用電 用戶的影響 。 ② 降低 電氣設(shè)備 在故障中 的損壞程度 。 ③ 防止故障進一步擴大 。 ④ 有 利于 恢復(fù) 閃絡(luò)處絕緣強度， 自動重合閘的成功率 得以提高。 但是 ，我們也不能一味的追求保護作用的快速性，應(yīng)該根據(jù)實際情況，按照系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求和微機繼電保護整定配合的需求來確定保護的動作時間。 ⑶ 靈敏性 靈敏性指的是繼電保護對其保護范圍中發(fā)生的故障或者不正常運行狀態(tài)的反映能力。 靈敏度高，說明繼電保護裝置反映故障的能力強，可以加速保護的起動。 對反映故障參數(shù)大于整定值而動作的保護 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 3 頁 共 48 頁 Klm =保護范圍末端發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的最小計算值 / 保護的整定值 對反映故障的參數(shù)小于整定值而動作的保護 Klm=保護的整定值 / 保護范圍末端發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的最大計算值 對各種保護的靈敏系數(shù)要滿足規(guī)程的要求。 ⑷ 可靠性 可靠性指的是保護在需要動作的時候，不能不動作；在不需要動作的時候，不能誤動。通常來說繼電保護的可靠性決定于保護裝置的品質(zhì)和調(diào)試的水平。 除了以上四個基本的要求外，在實際的選用中，還必須考慮到經(jīng)濟性，在能實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運行的前提下，盡量采用投資少、維護費用低的保護裝置。 自動裝置與繼電保護的關(guān)系 電力系統(tǒng)自動裝置是一種為了提高供電可靠性、保證電能質(zhì)量 、提高電能生產(chǎn)和分配 經(jīng)濟以及減輕勞動強度的自動裝置。微機繼電保護是一種速度而又有選擇性地切除故障元件的自動裝置，顯然繼電保護從它發(fā)明開始就是作為自動裝置而應(yīng)用的。繼電保護的重要性和他之后的發(fā)展讓繼電保護成為了一個獨立的學(xué)科。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，繼電保護和自動裝置又漸漸的組合在一起，雖然它們各自依然有其獨立性，但是他們的區(qū)分卻開始淡化了。 現(xiàn)在的微機保護大多數(shù)集成了自動裝置，這并不是為了其實現(xiàn)多功能運作，而是為了提高它的保護性能。這種集成了自動裝置的微機保護裝置之所以擁有多功能的特點，得益于微機保護的組成，其組成采用了多單片微 機系統(tǒng)的硬和軟件的資源共享的特點。繼電保護功能 要采集的系統(tǒng)基本參數(shù)基本都是一樣的，數(shù)據(jù)采集部分使用的硬、軟件程序也都是一樣的，它們之間的區(qū)別在于數(shù)據(jù)處理和程序邏輯部分的不同。顯然，繼電保護裝置只需要添加小部分自動裝置的功能的數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷功能部分。但是，我們不能說這樣微機保護和自動裝置就可以互相取代。因為微機保護裝置的重要性，無論什么時候都要注意保持繼電保護的可靠性和獨立性。 除了繼電保護裝置要求功能可以相對獨立外，自動裝置中的一些重要控制裝備 ，例如備用的電源的自動投入，還有自動跟蹤消弧圈也得獨立設(shè)置 ，其數(shù)據(jù)采集部分不依賴于通信網(wǎng)絡(luò) 。 繼電保護的發(fā)展及微機保護的特點 繼電保護的發(fā)展過程 繼電保護的發(fā)展過程要與世界工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展關(guān)系密切。 繼電保護是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而 同步 發(fā)展起來的。 20世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的 飛速 發(fā)展，繼電器開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護，這 個 時期是繼電保護技術(shù)發(fā)展的 正在開始興起 。 熔斷器是最早的最簡單的電流保護裝置 。 自 從 20 世紀(jì) 50 年代 至 90 年代末，在 40多 年的時間里，繼電 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 4 頁 共 48 頁 保護完成了發(fā)展的 四 個階段，即從電磁式保護裝置 發(fā)展 到晶體管式繼電保護裝置、 然后發(fā)展 到集成電路繼電保 護裝置、 最后 再到微機繼電保護裝置。 隨著電子技術(shù) 和 計算機技術(shù) 以及 通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù) 像 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進化規(guī)模、模糊邏輯等相繼在 微機 繼電保護領(lǐng)域 中得到 的研究應(yīng)用，繼電保護技術(shù) 正在 向計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化方向 迅速 發(fā)展。 19世紀(jì)的最后 25 年 中 ，作為最早的繼電保護 自動 裝置熔斷器已開始應(yīng)用。電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 的日益 復(fù)雜，短路容量不斷增大，到 了 20 世紀(jì)初期產(chǎn)生了作用于斷路器 上 的電磁型繼電保護裝置。雖然在 1928 年電子器件已開始被應(yīng)用于保護裝置 上 ，但 誰 電子型靜態(tài)繼電器的 也在 大量 推廣和生產(chǎn)，只 不過 是在 50 年代其他固態(tài)元器件 和晶體管 迅速發(fā)展 過后 才得以實現(xiàn)。靜態(tài)繼電器有 比較 高的靈敏度和動作 速度 ，不但 維護簡單 而且 壽命長、體積小、消耗功率小等優(yōu)點，但 是 較易受環(huán)境 的 溫度和外界 的 干擾的影響。 1965 年出現(xiàn)了應(yīng)用計算機的數(shù)字式繼電保護。大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展 ,微處理機和微型計算機的普遍應(yīng)用 ,極大地推動了數(shù)字式繼電保護技術(shù)的開發(fā)，目前微機數(shù)字保護正處于日新月異的研究試驗階段，并已有少量裝置正式運行。 目前隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來越廣，僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發(fā)生全 電力系統(tǒng)長期大面積停電的嚴(yán)重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā)，研究故障元件被相應(yīng)繼電保護裝置的動作切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況，系統(tǒng)失去穩(wěn)定時將出現(xiàn)何種特征，如何盡快恢復(fù)其正常運行等。系統(tǒng)保護的任務(wù)就是當(dāng)大電力系統(tǒng)正常運行被破壞時，盡可能將其影響范圍限制到最小，負荷停電時間減到最短。此外，機、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產(chǎn)，特別是大機組和大電力系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調(diào)正成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。因此，系統(tǒng)的繼電保護和安全自動裝置的配置方案應(yīng)考慮機、爐等設(shè)備的承變能力，機、爐設(shè)備的設(shè)計制造也應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的實際需要。為了巨型發(fā)電機組的安全，不僅應(yīng)有完善的繼電保護，還應(yīng)研究、推廣故障預(yù)測技術(shù) 。 微機 保護 裝置 的特點 微機保護主要是由硬件和軟件兩個部分組成的。 硬件主要是包含計算機的輸入信號的預(yù)處理系統(tǒng)、一臺計算機和系統(tǒng)向計算機中輸入信息和計算機向外部輸出信息的輸入和輸出端口、打印機、鍵盤以及調(diào)試整定設(shè)備等。 而軟件主要是通過用匯編語言編寫的計算機初始化程序、針對保護原理從而設(shè)計的測量和判斷故障的程序、數(shù)字濾