【正文】 ?)(21X1jba??? 1122abtgX???）（則 ：??snTi???????????????sss NTNkTIkI iiiba101 2co2n?本科生課程設(shè)計(jì)（論文)35 式（）基波分量的有效值：基波分量的相位： 積分可以從任意 t1 時(shí)刻開始，改變 t1 不會(huì)改變基波分量的有效值，但基波分量的初相角卻會(huì)改變也可以把基波電流表示為實(shí)部和虛部的形式： 式（）計(jì)算求得一個(gè)基波相量的實(shí)部和虛部參數(shù)后，可實(shí)現(xiàn)任意角度的移相。?80 圖 單相接地向量圖（2）.兩相不接 地短路（BC）：圖如下圖所示，非故障相電流為0，故障相電流之差 最大。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。另外保護(hù)裝置能自動(dòng)識(shí)別線路由停運(yùn)狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)，不依靠手合開入自動(dòng)開放手合加速。不檢方式在跳閘固定后，到達(dá)重合時(shí)間時(shí)直接重合；選擇檢無(wú)壓方式時(shí)，如果滿足無(wú)壓條件到達(dá)重合時(shí)間則重合，若不滿足無(wú)壓條件則自動(dòng)轉(zhuǎn)為檢同期。但電力系統(tǒng)正序阻抗和負(fù)序阻抗要隨著系統(tǒng)運(yùn)行方式而變化，將間接影響零序分量的大小。在電壓互感器二次回路斷線期間，可自動(dòng)投入兩段相電流元件。當(dāng)外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值，且無(wú)交流電流斷線時(shí)，零序起動(dòng)元件動(dòng)作并展寬7秒，去開放出口繼電器正電源。第二步是讀取所有開關(guān)量輸入的狀態(tài)，并將其保存在RAM區(qū)規(guī)定的地址內(nèi)，以備以后在自檢循環(huán)時(shí)不斷監(jiān)視開關(guān)量輸入是否有變化。如果此時(shí)電力系統(tǒng)正常，則中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后就回到主程序中被中斷的地址處，繼續(xù)循環(huán)自檢。系統(tǒng)進(jìn)入自檢程序。串口通信主要完成保護(hù)處理CPUTMS320F2812與管理CPU LPC2220處理器之間的數(shù)據(jù)通信，包括DSP到ARM的數(shù)據(jù)上傳顯示，ARM到DSP的數(shù)據(jù)下傳整定，以及相關(guān)通信控制標(biāo)志位的置位與清零等，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作定值的查詢、修改和保存，以及動(dòng)作信息報(bào)告和各種實(shí)時(shí)參數(shù)的本科生課程設(shè)計(jì)（論文)24顯示等。(3)整定值檢查每套定值在存入EEPROM時(shí)，都自動(dòng)固化若干個(gè)校驗(yàn)碼。①初始化初始化是指保護(hù)裝置在上電或按下復(fù)位鍵時(shí)首先執(zhí)行的程序，它主要是對(duì) DSP芯片的工作方式及參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以便在后面的程序中按預(yù)定的方案工作。零序電流保護(hù)包括零序 I 段III 段和不靈敏 I 段，零序三段均可由控制字整定是否經(jīng)零序功率方向閉鎖。在6JB24為“O”的前提下，當(dāng)跳閘輸出端口6JBl4輸出為“1”時(shí)，經(jīng)與非門輸出為“0”，光電耦合器中發(fā)光二極管導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，24V電源經(jīng)二極管D1至3d26，3d28端口，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器；同時(shí)24V電源經(jīng)二極管D8至光電耦合器PT8，二級(jí)管導(dǎo)通，三級(jí)管導(dǎo)通，輸出電路監(jiān)視端口6JA25對(duì)電路進(jìn)行監(jiān)視。開關(guān)量輸出部分是對(duì)斷路器實(shí)現(xiàn)控制的出口通道，DPS2812M的I／O口輸出的是3．3V的低電壓微電流信號(hào)，不足以直本科生課程設(shè)計(jì)（論文)20接驅(qū)動(dòng)斷路器實(shí)現(xiàn)各種操作。當(dāng)該端口輸入為“1時(shí)，光電隔離器PTl中發(fā)光二極管發(fā)光，三極管導(dǎo)通，表現(xiàn)為低電平，可正確對(duì)220V開關(guān)量輸入信號(hào)進(jìn)行采集；當(dāng)6JA21控制端口輸入為“O”時(shí)，光電隔離器PT3中發(fā)光二極管不導(dǎo)通，同時(shí)三極管截止，表現(xiàn)為高阻狀態(tài)，此時(shí)無(wú)法采集相應(yīng)的開關(guān)量。其工作原理是：當(dāng)外部接點(diǎn)接通時(shí)，光電隔離的二極管導(dǎo)通，光電隔離的三極管也導(dǎo)通，其集電極輸出低電位；當(dāng)外部接點(diǎn)斷開時(shí)，光電隔離的二極管不導(dǎo)通，于是三極管截止，集電極輸出高電位，軟件讀并行口該位的狀態(tài)，即可知道外部接點(diǎn)的狀態(tài)。但是，應(yīng)當(dāng)指出：不應(yīng)出現(xiàn)輸入量超出允許值時(shí)出現(xiàn)零值的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象對(duì)保護(hù)的危害是致命的。所有采樣保持器的邏輯輸入端并聯(lián)后，由定時(shí)器同時(shí)供給采樣脈沖，但由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器價(jià)格相對(duì)較貴，通常不是每個(gè)模擬量輸入通道設(shè)一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入給裝置。其提供數(shù)字系統(tǒng) 2+115V 電源。6. 用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)裝置，用三相一次自動(dòng)重合閘重合方式，采用后加速方式。微型機(jī)保護(hù)裝置具有自診斷功能，對(duì)硬件各部分和存放在EPROM中的程序不斷地進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)發(fā)出報(bào)警。傳統(tǒng)的整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝置的調(diào)試工作量很大，尤其是一些復(fù)雜的保護(hù)，例如超高壓線路的保護(hù)設(shè)備，調(diào)試一套保護(hù)常常需要一周，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。它以電力系統(tǒng)的需要作為發(fā)展的源泉，同時(shí)又不斷地吸取相關(guān)的科學(xué)技術(shù)中出現(xiàn)的新成就作為發(fā)展的手段。本設(shè)計(jì)首先簡(jiǎn)要介紹了電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展、技術(shù)構(gòu)成及其發(fā)展方向。 第四天：硬件電路設(shè)計(jì)（最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)檢測(cè)部分） 。 B 母線上負(fù)荷變壓器始終保持兩臺(tái)中性點(diǎn)都接地運(yùn)行時(shí)，整定保護(hù) 2 零序Ⅱ定值，并校驗(yàn)靈敏度。).().?一、 B 母線、C 母線、D 母線處正序（負(fù)序）及零序綜合阻抗 Z1∑、Z0∑。續(xù)表ZT4=50ΩZT3=50ΩZT2=10ZG2=16ΩZT1=10Ω321ZG1=16=40=80=20==40A=25 DCB本科生課程設(shè)計(jì)（論文)IV進(jìn)度計(jì)劃第一天：收集資料，確定設(shè)計(jì)方案。第十天：課設(shè)總結(jié)，迎接答辯。零序電流。繼電保護(hù)裝置除了在故障的很短時(shí)間內(nèi)動(dòng)作外，長(zhǎng)期是不動(dòng)作的，因而被喻為電力系統(tǒng)的無(wú)聲警衛(wèi)。因而只要用幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作就可以檢驗(yàn)微型機(jī)的硬件是否完好。3．整定保護(hù) 3 零序電流 I 段的定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。③開關(guān)量（數(shù)字量）輸入/輸出系統(tǒng)，并行接口（PIA 或 PIO） 、光電隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成，其功能為完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)、外部接點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話及通信等功能。采樣頻率是指采樣周期的倒數(shù)，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)而言，在故障剛發(fā)生時(shí)，電壓、電流信號(hào)中可能含有較高的頻率分量（如 2KHz 以上） ，為防止混淆，頻率將不得不用的很高，進(jìn)而對(duì)硬件速度提出過(guò)高的要求。如圖 為一個(gè)4 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的原理圖，更多位數(shù)的情況與此類似。 開關(guān)量輸入部分在微機(jī)線路保護(hù)裝置中，通常需要采集斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)和外部分、合閘等狀態(tài)信息，這些狀態(tài)量的采集都是以光電隔離方式輸入的，采用光電隔離的主要優(yōu)點(diǎn)是：輸入信號(hào)與輸出信號(hào)在電氣上完全隔離，抗干擾能力很強(qiáng)；無(wú)觸點(diǎn)，耐沖擊，壽命長(zhǎng)，可靠性高；響應(yīng)速度快，易與邏輯電平配合使用。在整體電路中，上面4路為220V開關(guān)量輸入電路，并配有兩路220V開關(guān)量監(jiān)視電路；下面4路為24V開關(guān)量輸入電路，配有兩路24V開關(guān)量監(jiān)視電路。如下圖為一簡(jiǎn)單的輸出接線圖。另外，任何一路的輸出均由兩個(gè)信號(hào)通過(guò)與非門產(chǎn)生的控制信號(hào)所控制，這樣就可以有效地抑制干擾產(chǎn)生的誤動(dòng)，可也以在裝置出現(xiàn)故障的時(shí)候有效地實(shí)現(xiàn)閉鎖。 圖 電源模塊原理圖第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 軟件結(jié)構(gòu)分析概述110KV 輸電線路零序電流保護(hù)裝置是由 P89C51RD 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的兩 CPU 線路保護(hù)裝置。本科生課程設(shè)計(jì)（論文)22 程序總框圖如圖 4．1 所示軟件整體流程圖。并將告警信息顯示在液晶顯示屏上。對(duì)保護(hù)計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行判斷，該計(jì)數(shù)器用于保護(hù)起動(dòng)元件動(dòng)作后的6s延時(shí)計(jì)算。采用全波傅氏算法等微型機(jī)保護(hù)算法對(duì)各數(shù)字量采樣值進(jìn)行計(jì)算。在TV斷線期間，相應(yīng)的TV斷線標(biāo)志位置“1”，并通過(guò)程序安排閉鎖自動(dòng)重合閘。在執(zhí)行故障處理程序時(shí)，定時(shí)器仍將每隔一個(gè)TS發(fā)出中斷請(qǐng)求，以保證采樣不中斷。完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化后，即可開放中斷，程序轉(zhuǎn)入振蕩閉鎖模塊。零序方向元件十分靈敏，3U 電壓應(yīng)躲過(guò)不平衡電壓的影響，否則不能保證判別接地故障方向的正確性。接地時(shí)零序分量的特點(diǎn)：①故障點(diǎn)的零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低，中性點(diǎn)接地變壓器處零序電壓為零。因此，自動(dòng)將斷路器重合，不僅提高了供電的可靠性，減少停電損失，而且還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，增大了高壓線路的送電容量。不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘與保護(hù)跳閘的配合：保護(hù)發(fā)跳令后，閉鎖不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘。分析和設(shè)計(jì)各種不同的算法的優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是精度和速度。i s1s221iI????212iI??2itgI?112Iiarctg??12utg???U21u??21arctgu?221U?21iuIZ????????????????211itgtIUz II Iss II TnTi 11 01co2n2i????????????? ???????本科生課程設(shè)計(jì)（論文)30 圖 故障系統(tǒng)測(cè)量電路 圖 故障系統(tǒng)分解電路故障分量電流： 式（）正常運(yùn)行的負(fù)荷電流是周期信號(hào)，有： 式（）式 代入 得：又有：可推出： 式（）微機(jī)保護(hù)的采樣值計(jì)算公式為：R K)(tim故 障 后 的 測(cè) 量 電 流?)(timR RK(a)正 常 運(yùn) 行 狀 態(tài) (b)短 路 附 加 狀 態(tài))(tiL )(tik )(tuk負(fù) 荷 電 流?)(tiL ＝ 故 障 電 流 分 量)(tik)()(tititiLmk??)(TtiL??()())kLititit(TTtimL???)()kit本科生課程設(shè)計(jì)（論文)31式（）故障分量電流的特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，計(jì)算出來(lái)的值等于 0；（2）當(dāng)系統(tǒng)剛發(fā)生故障的一周內(nèi)，求出的是純故障分量；（3）突變量電流 算法受頻率偏移的影響。全波傅氏算法不僅能濾除所有整次諧波分量(奇次諧波不能完全濾除)和恒定的直流分量，對(duì)于非整次諧波分量和按指數(shù)衰減的非周期分量所包含的低頻分量也由一定的抑制能力。若系統(tǒng)改為直接接地，中性點(diǎn)會(huì)與故障點(diǎn)成短路回路，線路上將流過(guò)很大的短路電流，此時(shí)系統(tǒng)不能繼續(xù)運(yùn)行，需要迅速切除故障線路。在這次設(shè)計(jì)中，我深深體會(huì)到理論知識(shí)的重要性，只有牢固掌握所學(xué)的知識(shí)，才能更好的應(yīng)用到實(shí)踐中去。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本科生課程設(shè)計(jì)（論文)40參考文獻(xiàn) [1]于永源，電力系統(tǒng)分析（第二版） ，北京：中國(guó)電力出版社，2022 [2]何仰贊 電力系統(tǒng)分析（第三版） 。本科生課程設(shè)計(jì)（論文)38系統(tǒng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，由于線圈可產(chǎn)生感性電流，與容性電流相互補(bǔ)償，減少故障的故障電流，可以提高供電的可靠性。另外提高采樣頻率可以明顯提高傅氏算法計(jì)算結(jié)果的精度。（1）.單相接地故障（ AN）：兩個(gè)非故障相電流可能與故障相電流相位相差。但是精度和速度又是矛盾的。加速方式可靈活的選擇，可以選擇瞬時(shí)加速零序電流Ⅱ段、零序電流Ⅲ段以及是否經(jīng)振蕩閉鎖，也可以選擇零序過(guò)流加速、相過(guò)流加速。重合閘可以通過(guò)整定靈活選擇檢無(wú)壓、檢同期、不檢方式進(jìn)行重合。 ③在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，如果輸電線路和中性點(diǎn)接地的變壓器數(shù)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)就是不變的。電壓互感器二次回路斷線時(shí)（零序方向元件取用自產(chǎn)零序電壓），零序方向元件工作的正確性得不到保證，此時(shí)零序方向元件自動(dòng)退出工作，零序方向電流保護(hù)變?yōu)榱阈螂娏鞅Ｗo(hù)。反應(yīng)工頻變化量的起動(dòng)元件采用浮動(dòng)門坎，正常運(yùn)行及系統(tǒng)振蕩時(shí)變化量的不平衡輸出均自動(dòng)構(gòu)成自適應(yīng)式的門坎，浮動(dòng)門坎始終略高于不平衡輸出，在正常運(yùn)行時(shí)由于不平衡分量很小，而裝置有很高的靈敏度。這一步必須首先執(zhí)行，否則無(wú)法通過(guò)并行口讀取各開關(guān)量輸入的狀態(tài)。③經(jīng)過(guò)上述TV斷線以及采樣通道自檢后，若互感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均無(wú)異常，再次判斷啟動(dòng)繼電器是否動(dòng)作。若電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，保護(hù)啟動(dòng)元件不啟動(dòng)。⑤數(shù)據(jù)傳輸通信數(shù)據(jù)傳輸通信主要為串口收發(fā)數(shù)據(jù)。由于受啟動(dòng)繼電器的閉鎖，所以在開出每一路開出量時(shí)，保護(hù)并不會(huì)誤動(dòng)。如圖 軟件整體流程圖主程序模塊主程序模塊包括初始化、全面自檢、開放中斷與等待中斷、數(shù)據(jù)傳輸通信等環(huán)節(jié)。裝置采用了多單片機(jī)并行工作的方式，配置了兩個(gè) CPU 插件，分別完成零序保護(hù)及重合閘，另外配置了一塊接口板，完成對(duì)各保護(hù) CPU 插件的巡檢、人機(jī)對(duì)話和與系統(tǒng)微型機(jī)連機(jī)等功能。 圖 輸出量光耦電路(只畫出一路）輸出量光耦電路原理為：6JB24為輸出總控制端口，只