【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、限制電力系統(tǒng)大面積停電事故最基本和最有效的技術(shù)手段。 本文結(jié)合零序電流和單片機(jī)的各自優(yōu)點(diǎn)， 闡述和論證電力系統(tǒng)零序電流保護(hù)原理以及 基于單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)。線路的電壓等級(jí)愈高，所占的百分比愈大。 課題的研究背景和意義 繼電保護(hù)指繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)，包括繼電保護(hù)的原理設(shè)計(jì)、配 置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過(guò)繼電保護(hù)裝置到斷路器跳閘線圈的一整套具體設(shè)備，如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè)備。而這個(gè)任務(wù)靠人完成是不可能的，所以要有一套自動(dòng)裝置來(lái)執(zhí)行這一任務(wù)。 隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行、故障 期間以及故障后的恢復(fù)過(guò)程中，許多控制操作日趨高度自動(dòng)化。采用時(shí)序保護(hù)就可以克服這些不足。 并在同一地域內(nèi)有機(jī)地組成一個(gè)整體，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。 電力 系統(tǒng)建設(shè)往安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 4 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 往是國(guó)家及地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分。電 源指各類 發(fā)電廠 、站，它將一次能源轉(zhuǎn)換成電能；電力網(wǎng)絡(luò)由電源的升壓 變電所 、輸電線路、負(fù)荷中心變電所、配電線路等構(gòu)成。為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，必須在不同層次上依不同要求配置各類 自動(dòng)控制裝置 與通信系統(tǒng)，組成信息與控制子系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行狀態(tài)與 異常運(yùn)行狀態(tài)。 電力系統(tǒng) 在保證 電能質(zhì)量 、實(shí)現(xiàn)安全可靠供電的前提下，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即努力調(diào)整 負(fù)荷曲線 ，提高設(shè)備利用率，合理利用各種動(dòng)力資源，降低燃料消耗、廠用電和電力網(wǎng)絡(luò)的損耗，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。電力系統(tǒng)的信息與控制系統(tǒng)由各種檢測(cè)設(shè)備、通信設(shè)備、安全保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置以及監(jiān)控自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成。交流輸電應(yīng)用最廣。因此，電能的集中開(kāi)發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就成為制約電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的根本特點(diǎn)。最早的 繼電保護(hù)裝置 是熔斷器。電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，短路容量不斷增大，到 20 世紀(jì)初期產(chǎn)生了作用于斷路器的電磁型繼電保護(hù)裝置。 大規(guī)模集成電路 技術(shù)的飛速發(fā)展 ,微處理機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用 ,極大地推動(dòng)了數(shù)字 式繼電保護(hù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，目前微機(jī)數(shù)字保護(hù)正處于日新月異的研究試驗(yàn)階段，并已有少量裝置正式運(yùn)行。此外，機(jī)、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(jī)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。而要進(jìn)行“區(qū)分和甄別”，必須尋找電力元件在 這三種運(yùn)行狀態(tài)下的可測(cè)參數(shù)（繼電保護(hù)主要測(cè)電氣量）的“差異”，提取和利用這些可測(cè)參數(shù)的“差異”，實(shí)現(xiàn)對(duì)正常、不正常工作和故障元件的快速“區(qū)分”。 對(duì)于我國(guó)常用的 110kV 及以下單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)（如圖 和圖 所示），在正常運(yùn)行時(shí)，每條線路上都流過(guò)由它供電的負(fù)荷電流 LIamp。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 7 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ? ?L A BI ?A B C ? ?L B CI ? ? ?1LCI ?? ?2LCI ?G 圖 正常運(yùn)行情況下的單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)接線 KIA B CKI 0? 0I ?? ?BU 0KU ?KZ? ?3G 圖 三相短路情況下的單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)接線 正常運(yùn)行時(shí)，各變電所母線上的電壓一般都在額定電壓的 10%~%5 ?? 范圍內(nèi)變化，且靠近電源端母線上的電壓略高。短路后，線路始端的電壓與電流之比反映的是該測(cè)量點(diǎn)到短路點(diǎn)之間線路段的阻抗，其值較小，如不考慮分布電容時(shí)一般正比于該線路段的距離（長(zhǎng)度），阻抗角為線路阻抗角，較大。利用這些序分量構(gòu)成的保護(hù)，一般都具有良好的選擇性和靈敏性，獲得了廣泛的應(yīng)用。如在故障時(shí)動(dòng)作于跳閘，不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號(hào)，而在正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作等。 2）速動(dòng)性 速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。 (4) 可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路信號(hào)造成強(qiáng)烈 干擾的故障。 能滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類型如何， 以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能正確反應(yīng)動(dòng)作，即要求不但在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)能可靠動(dòng)作，而且在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下經(jīng)過(guò)較大的過(guò)渡電阻兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動(dòng)作。 安全性：要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作 時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。 以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信 體化發(fā)展。 零序電流產(chǎn)生原因 無(wú)論是縱向故障、還是橫向故障、還是正常時(shí)和異常時(shí)的不對(duì)稱，都有零序電壓的產(chǎn)生； 零序電流有通路。 零序 電流 公式 : 03 A B CI I I I? ? ? 03 A B CI I I I? ? ? 正序、負(fù)序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出 現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象時(shí)，把三相的不對(duì)稱分 量分解成對(duì)稱 分量（正、負(fù)序）及同向的零序分量。 電力系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序 當(dāng)前世界上的交流電力系統(tǒng)一般都是 ABC 三相的，而電力系統(tǒng)的正序，負(fù)序，零序分量便是根據(jù) ABC三相的順序來(lái)定的。 由線性數(shù)學(xué)計(jì)算可知 :三個(gè)不對(duì)稱的相量，可以唯一地分解為三組對(duì)稱的相量 (分量 )。一組是負(fù)序分量，用下標(biāo) “239。一般認(rèn)為電力系統(tǒng)的電路是對(duì)稱的，各相短路電流及系統(tǒng)同一地點(diǎn)各相電壓可以認(rèn)為是相等的，三相電路往往只需要取一相來(lái)分析。amp。、 、 。本世紀(jì)初，美國(guó)學(xué)者 Fortescue 首次提出了對(duì)稱坐標(biāo)分量方法。電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、電動(dòng)機(jī)等都是三相對(duì)稱元件，經(jīng)過(guò)充分換位的輸電線基本上也是三相對(duì)稱的。零序電流存在條件：三個(gè)向量之和不等于 0，由于三相零序完全相等，必須以中性點(diǎn)為通路（和地）。 (2)變電所只有二組變壓器，如果不都是自耦變壓器，則應(yīng)只 將其中一組變壓器中性點(diǎn)接地。 對(duì)一年中僅短時(shí)出現(xiàn)的特殊運(yùn)行方式，如由于變壓器檢修而不能滿足接地點(diǎn)保持不變的要求時(shí)，則臨時(shí)處理，如停有關(guān)的零序電流保護(hù)段或改變定值 (有條件的可以多裝一些零序電流保護(hù)段以備特殊運(yùn)行方式時(shí)使用 )也可使零序電流保護(hù)臨時(shí)與高頻保護(hù)配合等等措施。 ，便于運(yùn)行中靈活使用 (包括運(yùn)行方式變更時(shí)，不必改定值而通過(guò)操作壓板處理，作為旁路開(kāi)關(guān)保護(hù)，在代替不同線路時(shí)使用比較靈活 )，對(duì)短 路 線路配合需要增加段數(shù)。 雙母線的母聯(lián)開(kāi)關(guān)也應(yīng)根據(jù)需要裝設(shè)上述保護(hù)。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，可以利用零序電流來(lái)構(gòu)成接地短路的保護(hù)，就有比較好的結(jié)果。 圖 34 零序網(wǎng)絡(luò)接線圖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 35 忽略電阻與考慮電阻時(shí)的向量圖 從相關(guān)的分析可以發(fā)現(xiàn) ，零序分量具有以下的特點(diǎn)： 故障點(diǎn)的零序電壓最高，系統(tǒng)中距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低，零序電壓的分布如上圖所示，在變電所 A 母線上零序電壓為 0AU ，變電所 B 母線上零序電壓為 0BU 。, 10BZ 為變壓器的零序阻抗。但是，系統(tǒng)的正序阻抗與負(fù)序阻抗要隨著運(yùn)行方式的變化而 變化，正、負(fù)序電壓的變化引起 0dU 、 1dU 、 2dU 之間電壓分配的變化，間接地影響零序分量的變化，但是影響較小。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 19 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 4 章 .單片機(jī) 的 A/D 擴(kuò)展 STC89C52 單片機(jī) STC89C52RC 單片機(jī)介紹 STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī) ，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051單片機(jī)， 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 P1端口（ ～ ， 1～ 8引腳）： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O口。 此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部技術(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體參見(jiàn)下表： 在對(duì) Flash ROM編程和程序校驗(yàn)時(shí)， P1接收低 8位地址。 P2作為輸入口使用時(shí)， 因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流 。常用的有雙積分式和逐次逼近式。 （ 2）雙積分 A/D轉(zhuǎn)換 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理如上圖所示，它包括基準(zhǔn)電壓 REFV 、 積分器 、檢零比較器 、 電子開(kāi)關(guān) 、 計(jì)數(shù)器以及控制邏輯，其原理波形如上圖所示。 若滿量程電壓為 10V，則分辨率為 。 （ 3）轉(zhuǎn)換精度 轉(zhuǎn)換精度反映 A/D轉(zhuǎn)換器的實(shí)際輸出接近理想輸出的精度程度，通常采用數(shù)字量的最低有效位 LSB來(lái)表示。 主要特性 1） 8路輸入通道， 8位 A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8位。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809是 CMOS單片型逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由 8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型 A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。 D0～ D7： 8 位數(shù)字量輸出端。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高 電平有效。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。此地址經(jīng) 譯碼選通 8路模擬輸入之一到 比較器 。當(dāng) OE 輸入高電平 。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。 GND：地。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換）。 下面說(shuō)明各引 腳 功能。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s? (時(shí)鐘為 640kHz時(shí) )， 130s? （時(shí)鐘為 500kHz時(shí)） 4）單個(gè) +5V電源供電 5） 模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 23 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ADC0809 概 述 ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS工藝 8通道， 8位逐次逼近式 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。對(duì)于四舍五入的量化差，量化誤差在17