【正文】 bi（峰值） KA 20（ 4250Hz） 額定操作順序 自動重合閘： O— — CO— 180s— CO 非自動重合閘： O— 180s— CO— 180s— CO 合閘和分閘裝置額定電源電壓 Uop V AC： 1 230； DC： 1 220 輔助回路額定電源電壓 Ua V AC： 1 230； DC： 1 220 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 48 頁 在本文中，開始考慮使用 ABB公司的 VD4高壓斷路器， VD4真空斷路器是廈門 ABB開關(guān)有限公司提供的，以空氣為絕緣的戶內(nèi)式開關(guān)設(shè)備元件，符合 GB廠 r198 DL， r40德國 DN VDE0670與匝 C62271． 100； 2021及 60694等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在正常使用條件下，只要在斷路器的技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)，它就可以保證安全，可靠地運(yùn)行于相應(yīng)電壓等 級的電網(wǎng)中。 VD4真空斷路器可在工作電流范圍內(nèi)進(jìn)行頻繁的操作或多次開斷短路電流；機(jī)械壽命可高達(dá) 30， 000次，滿容量短路電流開斷次數(shù)可高達(dá) 100次。經(jīng)過對兩種產(chǎn)品的各項技術(shù)指標(biāo)的對比分析，認(rèn)為 CV1在各項主要技術(shù)指標(biāo)上均和 VD4不相上下，但是價格上具有較大的優(yōu)勢，最后決定在設(shè)計中采用 CV1斷路器。 C4監(jiān)控系統(tǒng) 在線監(jiān)控軟件是 C4系統(tǒng)為調(diào)度所調(diào)度人員，變電站值班人員提供的操作平臺，視適用的場合不同，以網(wǎng)絡(luò)工作站的形式出現(xiàn)或獨(dú)立計算機(jī)的形式出現(xiàn)。任何一臺運(yùn)行在線監(jiān)控系統(tǒng)的機(jī)器，都稱為監(jiān)控終端。 其他主要設(shè)備 KYN28— 12 目前在高壓配電柜中，較多采用 KYN28— 12型鎧裝中置式交流金屬封閉開關(guān)柜，該型號高壓柜采用敷鋁鋅板多重折彎后栓接而成，柜內(nèi)主開關(guān)配用空氣絕緣的中落手車式真空斷路器，能滿足 GB390 IEC298等標(biāo)準(zhǔn)要求，并且具有防止誤操作斷路器、防止帶負(fù)荷拉手車、防止帶電關(guān)合接地開關(guān)、防止接地 開關(guān)在接地位置時送電和防止誤入帶電隔離等“五防”功能，既可配用常熟開 關(guān)有限公司公司的 VD4真空斷路器，又可配用 VSl真空斷路器，是一種性能優(yōu) 越的配電裝置。 本課題中選用的 高壓中置柜為額定電壓 312kV三相交流 50Hz單母線及單 母線分段系統(tǒng)的成套配電裝置，該型號中置柜適用于發(fā)電廠送電、電業(yè)系統(tǒng)和工礦企業(yè)變電所受電、配電及高壓電動機(jī)啟動等，實現(xiàn)控制、保護(hù)、檢測之目 的。 GCK GCK低壓抽出式開關(guān)柜 (以下簡稱開關(guān)柜 )由動力配電中心 (PC)柜和電動機(jī)控制中一 L,(MCC)兩部分組成。該裝置適用于交流 50(60)HZ、額定工作電壓小于等于 690V、額定電流 4000A及以下的控配電系統(tǒng)，作為動力配電、電動機(jī)控制 及照明等配電設(shè)備。 由于目前市場上相關(guān)產(chǎn)品比較多，而 且技術(shù)上比 GCK先進(jìn)的型號也不少，經(jīng)過對用戶的訪問調(diào)查， GCK在接線的方便性和維護(hù)上比其他型號更方便。在本項目中，由于低壓配電柜的主要作用是針對各主要用電點(diǎn)，其后端還有相應(yīng)的低壓配電裝置，饋出線徑比較大，而象 GCS等型號的低壓配電柜，均在右側(cè)小門內(nèi)進(jìn)行饋出電纜的連接，不適合大線徑的電纜出線，并且 GCK在價格上比其他型號更經(jīng)濟(jì)，因此在本項目中采用 GCK低壓配電柜。 GCK開關(guān)柜符合 IEC60439． 1《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》、 GB7251． 11997《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》、 GB／ T14048． 1． 93《低壓開關(guān) 設(shè)備和控制設(shè)備總則》等標(biāo)準(zhǔn)。且具有分?jǐn)嗄芰Ω?、動熱穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理、電氣方案靈活、系列 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 48 頁 性、通用性強(qiáng)、各種方案單元任意組合、一臺柜體所容納的回路數(shù)較多、節(jié)省占地面積、防護(hù)等級高、安全可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 4 10KV變電站自動保護(hù)裝置設(shè)計 隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，隨著電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大、智能化，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)應(yīng)用成為了必然，它應(yīng)該具備以下特點(diǎn)： 強(qiáng)大的存儲和運(yùn)算能力、軟件功能的可擴(kuò)充性； 設(shè)備抗干擾、自檢和自適應(yīng)能力； 適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的通信能力。 (1)存儲和 運(yùn)算、軟件功能的可擴(kuò)充性 ①存儲能力 裝置除能存儲定值、程序、故障信息及一些重要的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)存放采樣值，以便對系統(tǒng)進(jìn)行分析，尤其是故障前后的數(shù)據(jù)。一般在設(shè)計中根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)分三塊進(jìn)行存儲， RAM用于存放采樣值及一些 l|缶時的計算結(jié)果， EPROM用于 存放程序， EEPROM用于存放整定值及一些重要的數(shù)據(jù)。 ②定值轉(zhuǎn)換 i)電流電壓定值 A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量要除以一定的比例系數(shù)才能真實地反映實際的電流電壓值。為了盡量避免除法運(yùn)算和減少定值比較時的計算量，可以將原始電流電壓定值乘以一定的比例系數(shù)之后再與計算值進(jìn) 行比較。另外由于傅氏計算中為了避免開方運(yùn)算，實際得到的是幅值平方。故原始定值可以取平方與計算值 比較。 ii)時間定值 時間計數(shù)是在軟件定時器中斷中完成的，時間定值轉(zhuǎn)換成定時器中斷次數(shù) 與時間計數(shù)進(jìn)行比較。 ③濾波及傅氏算法 設(shè) A/D采樣得到的原始樣值為 jk，則采用差分濾波算法得到的差分樣值Ik=ikik2。式中 ik為第 k次原始采樣值， ik2為第 k2次原始采樣值。 輸入信號是周期函數(shù)時，可以采用傅氏算法分離其基頻及倍頻分量。以基 頻分量為例，按每周波采樣 12次： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 48 頁 由于全周傅氏算法必須在系統(tǒng)發(fā)生故障一周 后計算才有效，其最小響應(yīng)時間至少為20ms。為使計算能在更快的時間內(nèi)得出結(jié)果，可以采用半周傅氏算法 計算如下： 采用半周傅氏算法最小響應(yīng)時間可縮短為 10ms。 ④突變量方式啟動 投跳閘保護(hù)采用突變量方式起動，即連續(xù)三次 ||IkIk_12||Ik_12Ik_24||≥ 突變量時啟動保護(hù)。突變量在定時器中斷程序 里進(jìn)行判斷，以保證跳閘時間的準(zhǔn)確性。式中 Ik為當(dāng)前差分樣值， Ik_12為一周波前差分樣值， Ik24為兩周波前差分樣值。 ⑤人機(jī)對話 一方面當(dāng)保護(hù)動作或裝置故障時，在屏幕上顯示相關(guān)的故障信息，另一方 面接受用戶的整定值并存入 EEPROM。為了方便用戶調(diào)試整套裝置的硬件，可專門設(shè)置一些人機(jī)對話形式的調(diào)試程序。如對 RAM的讀寫、時鐘的對時、采樣 通道的校驗、重要算法的校驗、開關(guān)量的校驗、串行通信的校驗等。 (2)設(shè)備抗干擾、自檢和自適應(yīng) ①硬件抗干擾 i)磁環(huán)和抗干擾電容 所有交流輸入端子、開關(guān)量輸入端子、直流電源輸入端子均先經(jīng)磁環(huán)和抗干擾電容后再進(jìn)入裝置。所有繼電器出口均先經(jīng)磁環(huán)和抗干擾電容后再輸出至端子。本措旌具有極強(qiáng)的電磁兼容性。 ii)復(fù)位電路 采用 M— 嘲 M公司的微處理器監(jiān)控芯片 MAX706，實現(xiàn)以下 功能： A、系統(tǒng)上電或手動復(fù)位時產(chǎn)生復(fù)位脈沖輸出至 CPU； B、獨(dú)立的看門狗 (Watchdog)輸出。在一定的時間內(nèi)看門狗輸入未被觸發(fā)， 則看門狗輸出使 CPU復(fù)位。設(shè)置看門狗功能提供了一種使系統(tǒng)從瞬時故障中自 動恢復(fù)的能力。MAX706看門狗功能與 CPU內(nèi)部的看門狗功能配合使用以達(dá)到 雙重化的目的。 ②軟件抗干擾 i)冷、熱啟動入口不同 開機(jī)上電啟動時的初始化入口稱為冷啟動入口，其它原因引起的復(fù)位啟動 入口稱為 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 48 頁 熱啟動入口。當(dāng)熱啟動的初始化工作不同于冷啟動時，可采用冷、熱 啟動入口不同的方法解決。設(shè)置一個校驗字，程序入 口處判校驗字正確與否。 冷啟動時由于放置校驗字的單元為隨機(jī)數(shù)，故執(zhí)行冷啟動初始化程序并置校驗字單元的值。熱啟動時校驗字正確則進(jìn)入熱啟動初始化程序入口。 (具體流程見 圖 4． 10)。 圖 冷、熟啟動入口程序流程圖 ii)未用存儲單元的處理 未用的存儲單元全部置為復(fù)位指令代碼，一旦程序跑飛到這些未用單元， 可以直接返回到熱啟動入口處繼續(xù)執(zhí)行程序。 ③裝置自檢 圖 ROM自檢流程圖 開始 累加器內(nèi)容清 0 置地址指針為 ROM起始地址 累加器內(nèi)容與當(dāng)前地址內(nèi)容 相加 結(jié)果送累加器 最后一個單元？ 累加器內(nèi)容與校驗碼相等？ ROM 自檢正常 地址指針加 1 ROM 自檢出錯 N N 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 22 頁 共 48 頁 EPROM、 EEPROM 芯片自檢可采用求和尾碼校驗法。即將規(guī)定地址空間的單元內(nèi)容累加，溢出不管，最后累加的結(jié)果與預(yù)定的 校驗碼比較，從而判斷 ROM 中有無單元損壞。(具體流程見圖 4． 11)。 RAM芯片自檢可先將待檢驗單元內(nèi)容保存起來，然后將 55H寫入該單元，讀該單元的值，檢查是否正確。再將 AAH寫入待檢驗單元，再讀該單元值，檢查是否正確。檢驗完畢恢復(fù)該單元的值。這種方法可測試每個存儲單元每一位的兩種二進(jìn)制狀態(tài)，對于檢測壞單元數(shù)據(jù)線粘連有較好的效果。 (具體流程見圖 4． 12)。 圖 RAM自檢流程圖 開始 置地址指針為RAM起始地址 保存當(dāng)前地址單元內(nèi)容 55H寫入當(dāng)前地址單元 請當(dāng)前地址單元內(nèi)容 當(dāng)前地址單元內(nèi)容等于55H AAH寫入當(dāng)前地址單元 讀當(dāng)前地址單元內(nèi)容 當(dāng)前地址單元內(nèi)容等于 AAH 恢復(fù)當(dāng)前地址單元內(nèi)容 最后一個單元？ RAM自檢正常 RAM自檢出錯 地址指針加 1 N N 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 48 頁 出口回路自檢 可采用一路開關(guān)量，專門用來監(jiān)視出口繼電器的開閉狀態(tài)。通信自檢由于保護(hù)裝置是從機(jī)，通信出錯的處理主要由通信管理機(jī)負(fù)責(zé)，保護(hù)裝置只負(fù)責(zé)簡單的報文內(nèi)容校驗。任何裝置自檢故障，均立即閉鎖跳合閘出口回路 。 (3)適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的通信能力。 ①硬件連接 采用光電隔離的 RS485／ RS422標(biāo)準(zhǔn)通信接口與外界進(jìn)行通信聯(lián)系?？膳c裝置直接或間接相連的外部設(shè)備有：通信管理機(jī)、 RTU或打印機(jī)等。 (其連接如圖 4． 13所示 )。 圖 微機(jī)保護(hù)與外界通信連接示意圖 ②微機(jī)保護(hù)與通信管理機(jī)、 RTU通信 由圖 4， 13可見，保護(hù)裝置 與通信管理機(jī)之間可直接通過 RS485／ RS422接口相連，亦可將 RS485／ RS422接口轉(zhuǎn)換為 RS232接口后再與通信管理機(jī)相連。保護(hù)裝置與 RTU之間可通過通信管理機(jī)相連，亦可將 RS485／ RS422接口轉(zhuǎn)換為 RS232接口后直接與 RTU相連。 保護(hù)裝置與通信管理機(jī)通信采用一對多主從查詢方式。通信管理機(jī)為主機(jī)，保護(hù)裝置為從機(jī)。程序結(jié)構(gòu)上主機(jī)采用查詢方式，從機(jī)采用中斷方式。正常運(yùn)行時，保護(hù)接受來自通信管理機(jī)的查詢命令并作出相應(yīng)的應(yīng)答。當(dāng)保護(hù)動作或裝置自檢出錯時，保護(hù)主動上送事件信息及自檢報告。 ⑨微機(jī)保護(hù)與 打印機(jī)相連 由圖 4． 14可見，保護(hù)裝置與打印機(jī)之間相連有以下幾種方式： A、將 RS485瓜 S422接口轉(zhuǎn)換為 RS232接口后與串行打印機(jī)相連； B、將 RS232接口轉(zhuǎn)換為并行接口后與并行打印機(jī)相連； C、通過通信管理機(jī)與并行打印機(jī)相連； D、通過 RTU與并行打印機(jī)相連。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 24 頁 共 48 頁 當(dāng)多臺保護(hù)裝置組屏在一起需共享一臺打印機(jī) (這里以串行打印機(jī)為例，接并行打印機(jī)時只需加多一個串 /并轉(zhuǎn)換即可 )時，由于保護(hù)與打印機(jī)通信只需發(fā)送兩根線，故可利用全雙工的 RS422接口，將接收兩根線用于裝置與裝置之間的級聯(lián)，即一臺保護(hù)裝置的發(fā)送端與 另一臺保護(hù)裝置的接收端依次相連，最后一臺保護(hù)裝置的發(fā)送端經(jīng)RS422/RS232轉(zhuǎn)換后與串行打印機(jī)相連 (見圖 4． 14)。 圖 N臺保護(hù)裝置共享 一 臺打印機(jī)示意 圖 5 軟件設(shè)計及參數(shù)整定 自動保護(hù)裝置由硬件電路和軟件軟件程序共同構(gòu)成，而保護(hù)裝置的原來、特性及性能特點(diǎn)更多地由軟件來體現(xiàn)，自動保護(hù)裝置許多特有的優(yōu)良輔助功能也主要是由軟件來實現(xiàn)。 保護(hù)裝置軟件的基本功能 首先需要明確兩個問題： 持，并滿足硬件電路的技術(shù)要求。 保護(hù)功能不是等同的概念，而是前者包含后者。 目前，自動保護(hù)裝置除了具備高性能的保護(hù)功能外，其他的主要基本功能包括自動保護(hù)裝置的系統(tǒng)監(jiān)控、人機(jī)對話、通信、自檢、事故記錄及分析等功能。自動保護(hù)裝置的基本軟件結(jié)構(gòu)及程序流程