【正文】 常用的保護(hù)算法有：移相算法、序分量算法、繼電器算法、相電流突變量算法。正弦函數(shù)算法的輸入要求是正弦函數(shù)，故采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理后，才能采用此算法。ik 中部包含負(fù)荷分量，僅為短路時(shí)的故障分量電流， 196。設(shè)輸電線路(被保護(hù)線路)M 端和 N 端電流分別為：?iM = I M sin 249。同理，由三采樣值乘積算法可以得出偏移特性阻抗繼電器的算法為：(Z1i232。amp。 ?n?2 ? un?2 )un?2 ? (Zi232。 ? u)u cos? 0(238)以三采樣值乘積算法為例構(gòu)成方向阻抗繼電器，設(shè)電壓和電流的任意三個(gè)連續(xù)采樣值為 u n?2 、 u n?1 、 u n 和 in?2 、 in?1 、 in ，向前移 232。(237)式中Iamp。方向阻抗繼電器算法方向阻抗繼電器的特性是在 R ? X 平面上通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的圓，如圖 24 所示。T S)燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文影響、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。T S ；232。 角。 ——當(dāng) t＝0 時(shí)基波分量的相角。根據(jù)傅氏級(jí)數(shù)的原理，可求出 an 和 bn 分別為：式中T —— x(t ) 的周期。因此，若要采用前面介紹的算法，則要求預(yù)先對(duì)信號(hào)進(jìn)行嚴(yán)格的濾波。in ? 1t1n圖 23差分近似求導(dǎo)示意圖Fig. 23 Schematic drawing of difference approximate derivation上面所求得的導(dǎo)數(shù)是 t1 時(shí)刻的，但 t1 不在采樣點(diǎn)上，為了使采樣值與導(dǎo)數(shù)在同一點(diǎn)，可以用相鄰兩點(diǎn)采樣值取平均值i1 =12(in?1 + in )(225)再將式(224)和式(225)代入式(223)中即可求得電流的有效值。t1 + 225。196。t )13(214)(215)燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文u n?2 = 2U sin(249。t ，對(duì)應(yīng)于上述 3 個(gè)時(shí)刻的電壓采樣值分別為：u n 、 u n?1 、 u n?2 ，可表示為：u n = 2U sin(249。三采樣值乘積算法三采樣值乘積算法是利用三個(gè)連續(xù)的等時(shí)間間隔為 196。t = π / 2 ，則式(26)和式(27)可以簡(jiǎn)化為：12第 2 章數(shù)字濾波器及計(jì)算機(jī)算法2U 2 = u12 + u222I 2 = i12 + i22(28)(29)將式(23)和式(24)相除，并利用 u1和 u 2 的時(shí)間間隔為 π / 2 ，可得：tan 232。196。t) + sin(249。1uu 2 = 2U sin(232。但在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，基波的基礎(chǔ)上往往疊加11燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文有衰減的非周期分量和諧波分量。由于 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)只有計(jì)算程序可循，因此，對(duì)計(jì)算工具要求較高，不用通過(guò)計(jì)算機(jī)編程一般很難實(shí)現(xiàn)。 數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程可歸納為以下三個(gè)步驟。0ω(a)低通濾波器(b) 高通濾波器A(ω)(a) Lowpass filter196。249。 0 頻帶內(nèi)的信號(hào)可以通過(guò)濾波器； 249。此外，一旦數(shù)字濾波器的程序設(shè)計(jì)完成，每臺(tái)裝置的特性可以做到完全一致，而不用逐臺(tái)調(diào)試。精度和速度又總是矛盾的，若要計(jì)算精確則往往要利用更多的采樣點(diǎn)和進(jìn)行更多的計(jì)算工作量。算法是將經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波器處理的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行分析、判斷，最終輸出跳閘命令、信號(hào)命令或計(jì)算結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能。其次，進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。(3)虛擬儀器的接口具有通用性、開(kāi)放性的特點(diǎn)，因此，現(xiàn)有的設(shè)備儀器可以很容易地進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，這便于提高儀器的自動(dòng)化程度以及實(shí)現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程測(cè)控和網(wǎng)絡(luò)化。據(jù)《世界儀表與自動(dòng)化》雜志報(bào)道，21 世紀(jì)初葉，虛擬儀器的生產(chǎn)廠家將超過(guò)千家，品種將達(dá)到數(shù)千種，市場(chǎng)占有率將達(dá)到電測(cè)儀器的 50%。自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，NI 公司已研制和推出了多種總線系統(tǒng)的虛擬儀器，特別是它推出的 LabVIEW 圖形編程環(huán)境已享譽(yù)世界，成為這類新型儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的世界生產(chǎn)大戶。它是信息技術(shù)的一個(gè)重要領(lǐng)域，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生不可估量的影響。由于它以軟件為核心，主要依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)的功能，因此虛擬儀器系統(tǒng)的體積小，生產(chǎn)成本低，開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)周期短，智能化功能強(qiáng)，產(chǎn)品的技術(shù)性能好，利潤(rùn)率高。從80年代初期，部分電力研究院及高校開(kāi)始著眼微機(jī)保護(hù)，并在20世紀(jì)80年代末至20世紀(jì)90年代中期，微機(jī)保護(hù)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的階段，在電力系統(tǒng)的各個(gè)方面及各種電壓等級(jí)上均有較大的發(fā)展，如線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。 38 功率方向繼電器 37 繼電保護(hù)系統(tǒng)軟件的編程 26 板上轉(zhuǎn)換定時(shí)器 17 序分量算法 14 傅氏算法 LabVIEW。虛擬儀器實(shí)際上是軟硬件結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合的產(chǎn)物，它充分利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)并擴(kuò)展了傳統(tǒng)儀器的功能。本人授權(quán)燕山大學(xué)，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類號(hào)：TM773國(guó)際圖書(shū)分類號(hào).：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于 LabVIEW 的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)碩 士 研 究 生： 劉 琳導(dǎo) 師： 榮雅君 教授申 請(qǐng) 學(xué) 位 級(jí) 別： 工學(xué)碩士學(xué) 科 、 專 業(yè)： 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化所 在 單 位： 電氣工程學(xué)院授 予 學(xué) 位 單 位： 燕山大學(xué)Classified Index: TM773.: Dissertation for the Master Degree in EngineeringDESIGN OF RELAY PROTECTION INPOWER SYSTEM BASED ONLABVIEWCandidate:Supervisor:Academic Degree Applied for:Specialty:University:Liu LinProf. Rong YajunMaster of EngineeringPower System and AutomationYanShan University燕山大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文《基于 LabVIEW 的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)》，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在燕山大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，以計(jì)算機(jī)和阿爾泰USB2002 數(shù)據(jù)采集卡為主要硬件，以圖形化編程軟件 LabVIEW 為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，構(gòu)建了一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集與信號(hào)分析的多功能虛擬繼電保護(hù)系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)零序保護(hù)、距離保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。Data acquisition cardIII燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文IV目目錄錄摘要 ⅠAbstract 6第 2 章 數(shù)字濾波器及計(jì)算機(jī)算法 7 數(shù)字濾波器分類 12 導(dǎo)數(shù)算法 17 移相算法 23 USB 接口的優(yōu)點(diǎn) 26 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制 28 安裝步驟 29 內(nèi)置式驅(qū)動(dòng)程序 33 LabVIEW 簡(jiǎn)介 38 相電流突變量元件 46 本章小結(jié) 55 實(shí)驗(yàn)步驟 58結(jié)論 60參考文獻(xiàn) 62攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果 20世紀(jì)初，繼電器開(kāi)始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)中，這個(gè)時(shí)期可認(rèn)為是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的開(kāi)端。至此，各種不同原理、性能優(yōu)良、功能齊全、可靠性高的微機(jī)保護(hù)裝置已全面運(yùn)用在電力系統(tǒng)中，可以這樣說(shuō)從20世紀(jì)90年代后期起，我國(guó)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)時(shí)代[2]。在當(dāng)今儀器儀表界， 軟件就是儀器”、 軟件就是系統(tǒng)”的觀念已經(jīng)被人們普遍接受[4]。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)的內(nèi)涵不斷豐富，同時(shí)外延也不斷擴(kuò)展。在 NI 公司之后，美國(guó)惠普(HP)公司緊緊跟上。這一預(yù)測(cè)對(duì)整個(gè)儀器儀表領(lǐng)域，不啻是一次強(qiáng)烈的震撼，使從事電測(cè)儀器科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的科學(xué)家和工程師們都看清了虛擬式儀器對(duì)傳統(tǒng)儀器的巨大挑戰(zhàn)，認(rèn)識(shí)到在本世紀(jì)虛擬式儀器將成為電測(cè)儀器的發(fā)展方向[11]。本課題的研究意義本課題將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，具有以下兩方面的意義：(1)電力系統(tǒng)中的設(shè)備昂貴，安全穩(wěn)定運(yùn)行要求高，因此，一些新的保護(hù)方案和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)不能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。本文主要完成了本系統(tǒng)中硬件的配置以及硬件的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。目前已提出的算法種類很多。所以，研究算法的實(shí)質(zhì)是如何在速度和精度兩方面進(jìn)行權(quán)衡。(3)靈活性好數(shù)字濾波器的性能主要由存放在存儲(chǔ)器中的一些數(shù)據(jù)決定，改變這些數(shù)據(jù)就可以得到不同的數(shù)字濾波器，這一點(diǎn)要比模擬濾波器方便靈活得多[15]。 249。 表示頻寬，頻寬中點(diǎn)所在角頻率為中心角頻率 249。249。(1)根據(jù)實(shí)際需要確定濾波器的性能要求。IIR 濾波器的設(shè)計(jì)源于模擬濾波器設(shè)計(jì)，它是通過(guò)對(duì)低通濾波器進(jìn)行模擬頻率變換得到的。因此，要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除非周期分量和高頻分量后，才能采用此類算法運(yùn)算，否則，計(jì)算結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)很大誤差。1u + 249。196。t )sin 2 (249。1u =u1u 2(210)上述關(guān)系表明，只要知道任意兩個(gè)相隔 π / 2 的正弦量的瞬時(shí)