【導讀】稱套配電裝置又叫成套配電柜，也是以開關為主的成套電器，故也俗稱開關柜。于配電系統(tǒng)，作為接受與分配電能之用。據(jù)電壓高低，它可分為高壓開關柜和低壓開關柜。在這種封閉或半封閉的柜中可裝設各種高。壓電器、測量儀表、保護電器和控制開關等等。通常一個柜就構成一個單元回路（必要時。也可用兩個柜），所以一個柜也就成為一個間隔。使用時可按設計的主回路方案，選用適。合各種電路間隔的開關柜，然后使可組成整個高壓配電裝置。也具有占地少、安裝使用及。維護檢修方便，適于大量生產(chǎn)等特點，故應用很廣泛。這種裝置的內(nèi)部空間以空氣或復合絕緣材料作為介質(zhì)，用作接受和分。高壓開關柜按柜內(nèi)主元件的安裝方式分為固定式和移開式，簡稱固定柜和手車柜。開式高壓開關柜又根據(jù)手車的位置分落地式和中置式兩種。網(wǎng)供電系統(tǒng)，故通常稱為環(huán)網(wǎng)柜。隔開，以保障檢修時的安全。利用專用的運載車，可將裝有斷路。器的小車方便地推入或拉出柜體。

　　

【正文】 KV 以下的系統(tǒng)，最基本的保護是電流保護，只要檢測出故障電流，根據(jù)相應的算法就可以實現(xiàn)高性能的電流保護。 具有以下的特點： （ 1）維修調(diào)試方便 比較于過去大量使用的整流型繼電保護裝置，微機保護裝置幾乎可以不用調(diào)試，微機保護對硬件和軟件都有自檢功能，裝置上電時，有故障就會立即報警，可以大大的減輕運行維護的工作量。 （ 2）可靠性高 在各種保 護方法中，考慮到了電力系統(tǒng)中的各種情況，具有很強的綜合分析和判斷能力。微機系統(tǒng)運行時，可以不斷進行自檢，因此，可以立即檢查出微機保護內(nèi)部的大多數(shù)隨機故障，而采取適當?shù)募m正措施。 （ 3）易于獲得各種附加功能 由于計算機的通用性，因而在繼電保護硬件的基礎上，可以很多方便地通過增加軟件的方法獲得保護之外的功能。例如，保護的動作順序記錄，故障測距，底頻減載等。 （ 4）保護性能易于改善 對于相同的硬件，可以通過算法的不同，實現(xiàn)不同的保護。這樣，也就可以通過改善算法來不斷完善保護性能，而不需要改善硬件。通過軟 件算法的改善，可以較好的解決原有模擬繼電保護裝置無法解決的一些問題。 （ 5）便于遠方監(jiān)控 目前的微機保護裝置均沒有通信接口，這樣可以方便地將各地保護裝置納入變電站綜合自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠方修改定值與投切保護裝置。 大學 畢業(yè)論文 — 25— 微機保護的硬件 微機保護的硬件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、主機系統(tǒng)和開關量輸入 /輸出系統(tǒng)等三部分，其框圖如圖 所示。 圖 微機保護硬件系統(tǒng)框圖 一．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (1)電壓形成環(huán)節(jié) 其功能是將電流、電壓互感器二次側來的電流、電壓強電信號，變換為適合模數(shù)轉換（ A/D）的弱電信號，并使用微機保護的弱電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的強電系統(tǒng)隔離，且采取一定的過電壓保護和抗干擾措施，以保證安全，提高保護的可靠性。 (2)模擬量低通濾波器（ ALF） 其功能是用來自電力系統(tǒng)的模擬信號中的高頻分量濾波掉，以降低采樣頻率值，從而降低對微機系統(tǒng)硬件過高的要求。 (3)采樣保持器（ S/H） 采樣就是 CPU（中央處理器）每隔一定時間間隔讀取一次輸入的模擬信號數(shù)據(jù)。采樣保持器是主要功能是為了在模擬轉換（ A/D）過程中保持輸入的模數(shù)信號不變，以滿足多路切換的要求。在微機保護中，它還須要保持各相電 壓、電流之間的相位關系不變，以滿足同步采樣的要求。采樣保持器受 CPU 主機系統(tǒng)控制。 (4) 轉換開關（ MPX） 其功能是輪流將各通道中采樣保持器輸出的模擬信號通過共用的模擬轉換器（ A/D）轉換成微機運算的數(shù)字信號。所有通道通過多路轉換開關輪流轉換所需時間的總和，應小于采樣的時間間隔。多路轉換開關也受 CPU 主機系統(tǒng)控制。 (5) 器（ A/D） 其功能是將來自電力系統(tǒng)的電流、電壓信號的模擬量轉換為適于微機運算是數(shù)據(jù)量。為了保證微機保護的精度要求，目前的微機保護一般采用 12 位或以上的大學 畢業(yè)論文 — 26— A/D 轉換器。 二．微機 保護的主機系統(tǒng) (1)中央處理器（ CPU） 它是微機保護主機系統(tǒng)的中樞。它根據(jù)預定的軟件程序，執(zhí)行存放在可擦只讀存儲器（ EPROM）和可擦可寫存儲器（ E178。PROM）中的程序，運用其算術和邏輯運算的能力，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至隨機存儲器（ RAM）區(qū)的原始數(shù)據(jù)分析處理，從而完成各種保護功能。 （ 2）可擦只讀存儲器（ EPROM） 它用來存放編好的程序及一些常數(shù)和打印符號碼。 （ 3）寫只讀存儲器（ E178。PROM） 它具有良好的擦除和重寫功能，既能像隨機存儲器（ RAM）那樣寫入和讀出，又能長期保存所有存儲的內(nèi)容，即 使電源消失后仍能保持原來存儲的內(nèi)容。因此用它來存放保護整定值是比較理想的。當系統(tǒng)運行方式改變需要修改保護整定值時，只需在同一空間內(nèi)先擦后寫，擦除和重寫均用 5V電源，其硬件和軟件都簡單可靠。 （ 4）隨機存儲器（ RAM） 它作為采樣數(shù)據(jù)及運算過程中數(shù)據(jù)的暫存器，用來存放采樣數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和打印數(shù)據(jù)等。 （ 5）可編程定時器 它用來計數(shù)、產(chǎn)生采樣脈沖和實時計時等。 此外，主機中還可根據(jù)保護要求，設置中斷控制器和直接數(shù)據(jù)存取控制等。 三．開關量輸入輸出（ I/O）系統(tǒng) （ 1）開關量輸入回路 在微機保護裝置中，有許 多外部觸點的通斷狀態(tài)需要輸入微機中，參與控制保護。這類觸點大致分為兩類： 1）安裝在裝置面板上的觸點 如安裝整定、調(diào)試用的或在運行中定期檢查用的鍵盤觸點以及切換裝置工作方式用的轉換開關等。對這類觸點，可直接接至微機的并行接口，如下圖所示。只要在初始時規(guī)定圖中可編程的并行接口的 PA0 為輸入口，如圖 所示。則CPU 就可以通過軟件查詢，隨時了解其外部觸點 SA 的狀態(tài)。 2）從裝置外部經(jīng)端子排引入裝置的觸點，如需要運行人員不打開裝置外蓋而在運行中進行切換的各種連接片、轉換開關、其保護裝置和控制繼電器的觸點等。對這 些觸點，應經(jīng)過光電隔離器 V 引入微機，如圖 所示。以免給微機保護引入外部回路的干擾。 （ 2）．開關量輸出回路 在微機保護裝置中，需要輸出的開關量主要有保護的跳閘出口以及本地和中央報警信號等。通常由并行接口的輸出來控制于彈簧電器或密封的微型中間繼電器等有觸點繼電器的動作。為了避免有觸點繼電器將電磁干擾引入微機，也需采用光電隔離措施，如圖 所示。 大學 畢業(yè)論文 — 27— 并行接口 圖 42 裝置面板上的觸點與微機接 口連接圖 在微機保護裝置中，只要有軟件使并行接口 PB0 輸出“ 0”， PB1 輸出“ 1”，便可使與非門 D2 輸出底電平，使光敏三極管導通，從而使繼電器 K 通電動作，其觸點閉合。如果需要繼電器 K 返回，則應由軟件使 PB0 輸出“ 1”而 PB1 輸出“ 0”。此輸出回路中設置反相器 D1 和與非門 D2，而不是將發(fā)光二極管與并行接口相連，這一方面是由于采用與非門后要哦滿足兩個條件才能使繼電器 K動作，從而提高了保護的抗干擾能力。此外，并行接口 PB0 經(jīng)反相器 D1，再同與非門 D2相連，而 PB1 卻不經(jīng)過反相器 D1而直接同與非門 D2 相連，這是為了防止拉合直流電源的過程中繼電器 K 的短時誤動。因為拉合直流電源時，當 5V 電源處在中間某一臨界電壓值時，可能由于邏輯電路的工作亂而造成保護裝置誤動作，特別是電源往往接有大量電容器，因此拉合直流電源時，電源電壓都是緩慢下降或上升的。從而可造成繼電器 K 短時誤動作。采用圖 44接法后，可通過其兩個相反條件的元件互制約，防止繼電器誤動作。 大學 畢業(yè)論文 — 28— 并行接口 裝置端子排 圖 43 裝置外部輸入觸點與微機的連接圖 圖 采用光電隔離措施的開關量輸出回路連接圖 D1— 反相器 D2— 與非門 V— 光電隔離器 K— 有觸點繼電器 微機保護的軟件 一 .信號和采樣定理 （ 1）信號的基本概念 信號是指與微機保護有關的電信號，它是是隨時間而變化的物理量，通常指電壓或電流。按照其時間函數(shù)取值特征，信號可分連續(xù)信號和離散信號。 1）連續(xù)信號 它是指其時間變量是連續(xù)的信號，如圖 所示。它可以含有不連續(xù)點。當其幅度也連續(xù)時，又稱模擬信號。 2）離散信號 它是指只在時間變量值上有定義信號，而所定義的時間間隔一般是均勻大學 畢業(yè)論文 — 29— 的，當離散信號的幅值也限定為離散值時，又稱數(shù)字信號。 圖 連續(xù)信號（ a）和離散信號（ b） （ 2） 采樣定理 在微機保護中，采樣是對連續(xù)信號進行數(shù)字化處理的第一個環(huán)節(jié)。采樣，就是用可編程定時器產(chǎn)生的采樣脈沖信號“采取”一系列的離散樣值。要使對連續(xù)信號從連續(xù)信號中“采取”的離散信號不致失真，就必須遵循以下的“采樣定理”：為了使連續(xù)信號采樣后能夠不失真的還原，采樣頻率必須等于或大與連續(xù)信號中最高頻率的兩倍。 在微機保護中，為了滿足采樣定理，避 免發(fā)生頻譜混淆現(xiàn)象，通常采取以下兩項措施： 1） 在采樣保持器之前設置模擬低通濾波器，用以濾掉高于二分之一采樣頻率的頻率分量。 2） 采樣頻率選為模擬低通濾波器輸出的連續(xù)信號最高頻率的兩倍以上。 一． 微機保護的算法 微機保護的算法，就是建立微機保護的數(shù)字模型，也是微機保護計算程序編制的 依據(jù)。 各種微機保護的功能和要求不同，其算法也不一樣。衡量算法的主要指標有計算精度、計算速度和計算量，而這三者之間往往是矛盾的。因此在選擇算法時，應充分考慮各種算法的特點，根據(jù)保護的不同功用、性能指標及不同的硬件系統(tǒng)采用不 同的算法。微機保護一般有下列算法：倒數(shù)算法、采樣值積算法（正弦曲線擬合法）、傅里葉算法、微分方程算法等。 大學 畢業(yè)論文 — 30— 結束語 本次畢業(yè)設計課題是設計幾種高壓開關柜的電氣設計。歷時一個半月。在這段時間里，查找了大量的資料，制定了設計方案，并分工完成了指定的設計任務。在設計過程中，在一些同學幫助下和 等指導老師對我們進行了悉心的指導，并為我們提供了大量的相關資料，這對我們的設計幫助很大，可以說我們的設計的最終完成，和 等各位指導老師的幫助是密不可分的。 通過這次畢業(yè)設計，不但鞏固了我們以前所學的知識， 加深了對各門學科之間聯(lián)系的理解，而且使我們接觸到了許多以前沒有接觸到的知識，大大拓寬了我們的知識面，使我們對高壓開關柜的各種功能進一步的理解。這對我們以后的工作大有益處，是我即將走入社會的最后一次鍛煉的機會。 最后，我們再次對各位指導老師表示感謝，并祝各位老師工作順利。 大學 畢業(yè)論文 — 31— 參考文獻 [1]賀湘琰 秦祖澤 合編 .電器原理與產(chǎn)品 . 湘潭機電高等?？茖W校 ， [2]劉介才 編著 供 廠供電 . 機械工業(yè)出版社 . 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