【導(dǎo)讀】本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一。

　　

【正文】 保護(hù)動(dòng)作情況 發(fā)出信號(hào) 正常情況 N 返回 結(jié)束 傅里葉算法模塊 目前的微機(jī)保護(hù)算法中，傅氏算法應(yīng)用最廣泛。 基于傅氏級(jí)數(shù)算法原理：設(shè)輸入信號(hào)是一周期函數(shù)，就可以按下式展成傅氏級(jí)數(shù)形式： X(t)= ]s inc o s[ 11 ?? tntn nn ab ?? (41) 式中 n=0,1,2,…。 an 和 bn 分別是各次分量的正弦和余弦的幅值， a1 和 b1 分別是基波分量的正余弦的幅值。 a1 =2/T?t ttX0 1sin)( ? dt (42) b1 =2/T?tttX0 1cos)( ?dt (43) 于是 X(t)中的基波分量為： Xl(t)= b1 cos?t1 +a1 sin?t1 (44) 經(jīng)三角變換，可寫(xiě)為： Xl(t)=Xm sin(?t1 +θ) (45) 式中， Xm = 2 X 為基波分量的幅值， X 為有效值。 利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可采用梯形近似計(jì)算，設(shè)采樣周期 Ts = N?2 N 為一個(gè)基波周期的采樣點(diǎn)數(shù)， Xk 為第 K 次采樣值（ K=0， 1， 2， …N ），在 0～ 2π一個(gè)基波周期內(nèi)對(duì)函數(shù) f(t)= X(t)sin?t1 積分用梯形的面積近似。 Z3 t3 跳三相 電壓回路 斷線閉鎖 振蕩 閉鎖 信息輸入 故障啟動(dòng) Z1 Z2 t2 選相 跳單相 U I 啟動(dòng)元件 測(cè)量元件 時(shí)限元件 執(zhí)行元件 41 三段式距離保護(hù)裝置圖 得到： a1 =2/T?tttX0 1sin)( ?dt =2/N )]2[s in(11 NXX KNK K ????? (46) 同理可得到： b1 =1/N[（ X0 +Xn ） +2 )2c os (11 NkNK kX ?????] (47) 這樣求出 a1 ， b1 后，即可得到本設(shè)計(jì)中所需的有效值了。因?yàn)殡娏骱碗妷旱挠?jì)算過(guò)程相似，所以只列出以下的電流算法 ［ 7］ 。 下圖為電流算法的程序框圖： 43 電流算法的前面板 故障類(lèi)型判別程序 對(duì)于在故障處理程序中僅計(jì)算故障相阻抗的微機(jī)保護(hù)裝置，必須設(shè)有選相元件。選相元件可以判別故障的相別，利用各種選相原理判別不同故障情況以滿足保護(hù)選相跳閘的要求。保護(hù)裝置針對(duì)不同的情況，綜合利用各種選相原理。本文用電流突變量原理進(jìn)行選相。 故障類(lèi)型判別程序的目的是為了找出阻抗計(jì)算中應(yīng)該采用的計(jì)算相，因?yàn)橹挥泄收舷嗷蚬收舷嚅g的阻抗才能反映故障點(diǎn)距保護(hù)安裝處的距離。 首先應(yīng)該判斷的是否為單相故障，因?yàn)檫@是一個(gè)最常見(jiàn)的故障 ，經(jīng)程序判別，如果是單相短路故障，則選取故障相計(jì)算測(cè)量阻抗，在進(jìn)行區(qū)段判斷，最后決定保護(hù)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)一整套距離保護(hù)實(shí)驗(yàn)。若不是單相故障則轉(zhuǎn)向兩相故障判斷，若判斷正確，則與上面接下來(lái)的步驟相似，直到最后保護(hù)動(dòng)作。若非單相故障，也非兩相故障，那么就轉(zhuǎn)向判斷是否為三相故障了。在整個(gè)故障判別過(guò)程中，會(huì)用到采集到的單相電流差進(jìn)行比較，一旦判斷出故障相，就會(huì)調(diào)用計(jì)算測(cè)量阻抗的程序。這段程序的流程圖為 ［ 7］ ： 44 電流算法的程序框圖 計(jì)算測(cè)量阻抗模塊 N 調(diào)用 調(diào)用 IcIbIaIc IcIbIaIb A 相短路接地 A為計(jì)算相 IbIcIaIb IbIcIaIc B 或 C 為計(jì)算相 Ia=Ib=Ic 三相短路 BC 相短路 任一相為計(jì)算相 N 以下為故障類(lèi)型判別的前面板： 以下為故障類(lèi)型判別程序的程序框圖： 阻抗繼電器模塊 阻抗繼電器的主要作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝出的線路阻抗，并與整定阻抗進(jìn)行比較已確定是否動(dòng)作。阻抗測(cè)量元件的輸入為三相電壓，電流的向量值以及由選相元件所判斷出來(lái)的選相結(jié)果。輸出為計(jì)算出的測(cè)量阻抗。 根據(jù)選相結(jié)果來(lái)判斷是選用接地阻抗繼電器還是相間阻抗繼電器。當(dāng)發(fā)生單46 故障類(lèi)型判別的前面板 47 故障類(lèi)型判別的程序框圖 相接地短路故障和三相短路故障時(shí)，選用接地阻抗繼電器，當(dāng)發(fā)生兩相相間短路和兩相接地短路故障時(shí)，選用相間阻抗繼電器。 由于本課題的測(cè)量阻抗是給定的，所以不設(shè)計(jì)阻抗繼電器的虛擬模塊，在這里僅做簡(jiǎn)單的介紹。 區(qū)段判別程序 首先應(yīng)先判斷是否在 I 斷內(nèi)，若在 I 斷區(qū)內(nèi)，立即給出 I 斷阻抗出口報(bào)告，然后去跳閘程序，選擇故障相立即跳閘。如故障不在 I 斷內(nèi)，給出報(bào)告后判斷是否為單相接地，如不是單相接地，則判斷故障是否在 III 斷內(nèi)，在判斷是否在 II 斷內(nèi)，若在 III 斷內(nèi)不在 II 斷內(nèi)，則經(jīng) t2時(shí)間跳閘；若在 III 斷內(nèi)不在 II 斷內(nèi)，則經(jīng) t3延時(shí)跳閘。在 t2或 t3延時(shí)到達(dá)之前，微機(jī)不斷利用最新得到的電壓和電流采樣值進(jìn)行故障相的阻抗計(jì)算 ［ 7］ 。流程圖如下： 以下為區(qū)段判別程序的前面板： N N Y 在 I 斷內(nèi) 單相接地 在Ⅲ 斷內(nèi) I 斷出口報(bào)告 經(jīng) t3 Ⅲ斷出口報(bào)告 經(jīng) t2 Ⅱ斷出口報(bào)告 Y 跳閘 跳閘 跳閘 48 區(qū)段判別邏輯圖 49 區(qū)段判別的前面板 以下為區(qū)段判別程序的程序 框圖： 動(dòng)作邏輯模塊 距離保護(hù)為了滿足速凍性、選擇性靈敏性，目前廣泛廣泛使用具有三段式動(dòng)作的保護(hù)。距離保護(hù)的第 I 段是瞬時(shí)動(dòng)作的，可以保護(hù)本線路的約 80﹪，因此是一個(gè)嚴(yán)重的缺陷，這就需要設(shè)置保護(hù)的第 II 段，其整定值應(yīng)使其不 超過(guò)下一條線路距離 I 段的保護(hù)范圍，同時(shí)帶有高出一個(gè) t? 的時(shí)限，以 保證選擇性。例如在下圖的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)保護(hù) 1 第 I 段末段線路時(shí)，保護(hù) 2 的測(cè)量阻抗 z2為： z2=（ zAB+zdz1） =（ zAB+BC） （ 48） 距離 I 段和距離 II 段的聯(lián)合工 作構(gòu)成了本線路的主保護(hù)。作為相鄰線路的保護(hù)裝置和斷路器拒絕工作的后備保護(hù)，通知也作為距離 I 段、 II 段的后備保護(hù)。對(duì)距離 III 段整定值的考慮，其動(dòng)作阻抗要按躲開(kāi)正常運(yùn)行的負(fù)荷阻抗來(lái)選擇。其動(dòng)作時(shí)限也要再高出一個(gè) t? 來(lái) ［ 7］ 。下圖為動(dòng)作邏輯模塊的線路圖： 410 區(qū)段判別的程序框圖 Zdz2. Zdz1. Zdz1. T3 T2 T1 T1 ZAB Zd C B A T2 T3 可視化效果設(shè)計(jì) 微機(jī)保護(hù)的主要部分是計(jì)算機(jī)主體。他被用來(lái)分析計(jì)算電力系統(tǒng)的有關(guān)量和判 定系統(tǒng)是否故障。然后，決定是否發(fā)生跳閘信號(hào)。因此，除微機(jī)系統(tǒng)主體外，還必須配備自電力系統(tǒng)向計(jì)算機(jī)送入有關(guān)信息的輸入接口部分和向電力系統(tǒng)送出控制信號(hào)的輸出接口部分。因此計(jì)算機(jī)還必須有人機(jī)對(duì)話部分，這一點(diǎn)可以用良好的界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。下圖為整個(gè)系統(tǒng)的主界面： 本章小結(jié) 本章利用虛擬儀器及其編程語(yǔ)言 LabVIEW，設(shè)計(jì)了基于微機(jī)的三段式距離保護(hù)程序，這其中涉及數(shù)據(jù)采集，然后根據(jù)數(shù)據(jù)判斷出故障類(lèi)型，再選相，進(jìn)而使用算法程序得到實(shí)驗(yàn)中所需要的電流電壓有效值，再進(jìn)而得到測(cè)量阻抗，然后經(jīng)過(guò)比較程序，判斷出是哪個(gè)區(qū) 段的保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作，然后顯示屏上的燈就會(huì)閃亮。在使用過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體要求輸入三段距離整定值和各段延時(shí)時(shí)間，以及具體的采集參數(shù)等等。 411 動(dòng)作邏輯模塊的線路圖 412 系統(tǒng)的主界面 結(jié)論 本論文的工作重點(diǎn)在于將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于三段式距離保護(hù)中，現(xiàn)將工作的研究?jī)?nèi)容和成果歸納如下： LabVIEW 開(kāi)發(fā)的電流和電壓算法程序完成了對(duì)基波的的采集，可以計(jì)算出所需的有效值。 與硬件儀器相比，具有濾波器類(lèi)型容易調(diào)整、成本低、濾波效果直觀等優(yōu)點(diǎn)?；?LabVIEW 編寫(xiě)的數(shù)字濾波程序還可以將其作為子程序在其它虛擬儀器系統(tǒng)中調(diào)用，大大增強(qiáng)了程序的通用性。 2. 利用 LabVIEW 實(shí)現(xiàn)故障類(lèi)型的判別，本文是根據(jù)相電流突變?cè)韥?lái)進(jìn)行故障類(lèi)型的判別的。原理為當(dāng)不同相的電流差進(jìn)行比較，按照突變的大小來(lái)判斷故障類(lèi)型。 110KV 單端供電系統(tǒng)為模型設(shè)計(jì)的虛擬三段式距離保護(hù)系統(tǒng)，采用全阻抗繼電器原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)的方案結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于理解和設(shè)計(jì)。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還存在著一些缺陷，總結(jié)如下： 1. 本文是以 110KV 單端供電系統(tǒng)為模型設(shè)計(jì)的，所以不能應(yīng)用到兩端供電系統(tǒng)中，因此應(yīng)用范圍相對(duì)較小。軟件的可適應(yīng)性較差，有待于進(jìn)一步的改進(jìn)，以使其能在不同網(wǎng)絡(luò)下，均能正常動(dòng) 作。 ，要應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中仍有很長(zhǎng)的一段路要走。在其他方面的基于虛擬儀器的保護(hù)仍要得到重視和加大研究力度。 參考文獻(xiàn) 1 賀家李 ， 宋從矩 ． 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 ． 北京 ： 水利電力出版社 ， 2020 2 楊樂(lè)平 ， 李海濤 ， 楊磊 ． LabVIEW 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 ． 北京： 電子工業(yè)出版社 ，2020 3 劉君華 ． 基于 LabVIEW 的虛擬儀器設(shè)計(jì) ． 北京 ： 電子工業(yè)出版社 ， 2020 4 劉剛 ， 王麗香 ， 張連俊 等． 中文版編程及應(yīng)用 ． 北 京： 電子工業(yè)出版社 ， 1998 5 夏道止 ． 電力系統(tǒng)分析 ． 北京 ： 中國(guó)電力出版社 ， 2020 6 李光琦 ． 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 ． 北京 ： 中國(guó)電力出版社 ， 2020 7 楊秋霞 ， 賈清泉 ， 魏丹 ． 基于虛擬儀器的距離保護(hù)試驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng) ． 燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院 ． 8 趙文靜，賈清泉，王寧 等． 基于 LabVIEW 的距離保護(hù)試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā) ． 中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 ， P912915 9 榮雅君，劉琳，賈艷 等． 基于 LabVIEW 的四邊形阻抗繼電器設(shè)計(jì) ． 電力系統(tǒng)保護(hù)和控制 ， 2020， 36（ 17）： 7999 10 鄒貴賓，高厚磊，江世芳 ． 微機(jī)距離保護(hù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ． 電力自動(dòng)化設(shè)備 ， 2020， 27（ 9）： 88—90 11 楊洋，李濤 ． 基于 DPS 及 LabVIEW 控制電力系統(tǒng)電流保護(hù)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ． 實(shí)驗(yàn)室研究與探索 ， 2020， 28（ 10）： 176—178 12 趙國(guó)忠 ． 虛擬儀器與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及教學(xué)實(shí)踐（一） ． 國(guó)外電子測(cè)量技術(shù) ， 2020，28（ 5）： 14—16 13 繼電保護(hù)技術(shù)問(wèn)答 ． 北京 ： 電子工業(yè)出版社 ， 2020 14 李莉 ． 虛擬儀器技術(shù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用程序 ． 大連理工大學(xué)碩士論文 ， —13 15 陳德樹(shù)，張骨，尹項(xiàng)根 ． 微機(jī)繼電保護(hù) ． 北京 ： 中國(guó)電力出版社 ， 2020 16 Stegawski M A, SchaumannR. A New VirtualInstrumentation Based Experimenting Environment for Undergraduate Laboratories with 致謝 本論文是在我的老師 周平 的關(guān)注和指導(dǎo)下完成的。在寫(xiě)畢業(yè)論文期間，由于以前并沒(méi)有類(lèi)似的經(jīng)歷，所以開(kāi)始有很大的困難，但老師給了我莫大的關(guān)心和幫助，細(xì)心地教導(dǎo) 我寫(xiě)論文的注意事項(xiàng)和該如何進(jìn)行合理的安排，這樣使我有了信心。論文進(jìn)行過(guò)程中，由于我知識(shí)有限遇到的許多困難，老師在百忙之中抽出時(shí)間給我講解，使我的論文順利的進(jìn)行，也是我學(xué)到了許多知識(shí)。完成論文之后，老師進(jìn)行了細(xì)心地察看，對(duì)論文多次提出中肯的意見(jiàn)，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的不足和缺陷及時(shí)給出指出，使我的論文更加的完善。在完成論文之際，謹(jǐn)向老師致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 另外，我還要向我的同學(xué)表示感謝，在此期間他們也給了我很大的幫助