【正文】 目前，自動(dòng)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(dòng)保護(hù)裝置的系統(tǒng)監(jiān)控、人機(jī)對(duì)話(huà)、通信、自檢、事故記錄及分析等功能。 保護(hù)裝置軟件的基本功能 首先需要明確兩個(gè)問(wèn)題： 持，并滿(mǎn)足硬件電路的技術(shù)要求。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 24 頁(yè) 共 48 頁(yè) 當(dāng)多臺(tái)保護(hù)裝置組屏在一起需共享一臺(tái)打印機(jī) (這里以串行打印機(jī)為例，接并行打印機(jī)時(shí)只需加多一個(gè)串 /并轉(zhuǎn)換即可 )時(shí)，由于保護(hù)與打印機(jī)通信只需發(fā)送兩根線(xiàn)，故可利用全雙工的 RS422接口，將接收兩根線(xiàn)用于裝置與裝置之間的級(jí)聯(lián)，即一臺(tái)保護(hù)裝置的發(fā)送端與另一臺(tái)保護(hù)裝置的接收端依次相連，最后一臺(tái)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(jiàn)圖 4． 14)。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作或裝置自檢出錯(cuò)時(shí)，保護(hù)主動(dòng)上送事件信息及自檢報(bào)告。程序結(jié)構(gòu)上主機(jī)采用查詢(xún)方式，從機(jī)采用中斷方式。 保護(hù)裝置與通信管理機(jī)通信采用一對(duì)多主從查詢(xún)方式。 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(jiàn)，保護(hù)裝置與通信管理機(jī)之間可直接通過(guò) 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?？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。 (3)適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的通信能力。通信自檢由于保護(hù)裝置是從機(jī)，通信出錯(cuò)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(jiǎn)單的報(bào)文內(nèi)容校驗(yàn)。 (具體流程見(jiàn)圖 4． 12)。檢驗(yàn)完畢恢復(fù) 該單元的值。 RAM芯片自檢可先將待檢驗(yàn)單元內(nèi)容保存起來(lái)，然后將 55H寫(xiě)入該單元，讀該單元的值，檢查是否正確。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(yàn)碼比較，從而判斷 ROM中有無(wú)單元損壞。 圖 冷、熟啟動(dòng)入口程序流程圖 ii)未用存儲(chǔ)單元 的處理 未用的存儲(chǔ)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(dòng)入口處繼續(xù)執(zhí)行程序。熱啟動(dòng)時(shí)校驗(yàn)字正確則進(jìn)入熱啟動(dòng)初始化程序入口。設(shè)置一個(gè)校驗(yàn)字，程序入口處判校驗(yàn)字正確與否。 ②軟件抗干擾 i)冷、熱啟動(dòng)入口不同 開(kāi)機(jī)上電啟動(dòng)時(shí)的初始化入口稱(chēng)為冷啟動(dòng)入口，其它原因引起的復(fù)位啟動(dòng) 入口稱(chēng)為 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁(yè) 共 48 頁(yè) 熱啟動(dòng)入口。設(shè)置看門(mén)狗功能提供了一種使系統(tǒng)從瞬時(shí)故障中自 動(dòng)恢復(fù)的能力。 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(shí)現(xiàn)以下功能： A、系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位時(shí)產(chǎn)生復(fù)位脈沖輸出至 CPU； B、獨(dú)立的看門(mén)狗 (Watchdog)輸出。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。如對(duì) RAM的讀寫(xiě)、時(shí)鐘的對(duì)時(shí)、采樣 通道的校驗(yàn)、重要算法的校驗(yàn)、開(kāi)關(guān)量的校驗(yàn)、串行通信的校驗(yàn)等。 ⑤人機(jī)對(duì)話(huà) 一方面當(dāng)保護(hù)動(dòng)作或裝置故障時(shí)，在屏幕上顯示相關(guān)的故障信息，另一方面接受用戶(hù)的整定值并存入 EEPROM。突變量在定時(shí)器中斷程序 里進(jìn)行判斷，以保證跳閘時(shí)間的準(zhǔn)確性。為使計(jì)算能在更快的時(shí)間內(nèi)得出結(jié)果，可以采用半周傅氏算法 計(jì)算如下： 采用半周傅氏算法最小響應(yīng)時(shí)間可縮短為 10ms。 輸入信號(hào)是周期函數(shù)時(shí)，可以采用傅氏算法分離其基頻及倍頻分量。 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。故原始定值可以取平方與計(jì)算值 比較。為了盡量避免除法運(yùn)算和減少定值比較時(shí)的計(jì)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(jì)算值進(jìn)行比較。一般在設(shè)計(jì)中根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)分三塊進(jìn)行存儲(chǔ)， RAM用于存放采樣值及一些 l|缶時(shí)的計(jì)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)。 4 10KV變電站自動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 隨著計(jì)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(chǔ)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。 GCK開(kāi)關(guān)柜符合 IEC60439． 1《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》、 GB7251． 11997《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》、 GB／ T14048． 1． 93《低壓開(kāi)關(guān) 設(shè)備和控制設(shè)備總則》等標(biāo)準(zhǔn)。 由于目前市場(chǎng)上相關(guān)產(chǎn)品比較多，而且技術(shù)上比 GCK先進(jìn)的型號(hào)也不少，經(jīng)過(guò)對(duì)用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)調(diào)查， GCK在接線(xiàn)的方便性和維護(hù)上比其他型號(hào)更方便。 GCK GCK低壓抽出式開(kāi)關(guān)柜 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)關(guān)柜 )由動(dòng)力配電中心 (PC)柜和電動(dòng)機(jī)控制中一 L,(MCC)兩部分組成。 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(kāi)關(guān)柜，該型號(hào)高壓柜采用敷鋁鋅板多重折彎后栓接而成，柜內(nèi)主開(kāi)關(guān)配用空氣絕緣的中落手車(chē)式真空斷路器，能滿(mǎn)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(chē)、防止帶電關(guān)合接地開(kāi)關(guān)、防止接地 開(kāi)關(guān)在接地位置時(shí)送電和防止誤入帶電隔離等“五防”功能，既可配用常熟開(kāi) 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。 C4監(jiān)控系統(tǒng) 在線(xiàn)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(tái)，視適用的場(chǎng)合不同，以網(wǎng)絡(luò)工作站的形式出現(xiàn)或獨(dú)立計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)。 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(kāi)斷短路電流；機(jī)械壽命可高達(dá) 30， 000次，滿(mǎn)容量短路電流開(kāi)斷次數(shù)可高達(dá) 100次。 表 CVl系列戶(hù)內(nèi)高壓真空斷路器主要技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng)目 單位 數(shù)據(jù) 額定電壓 Ur KV 12 額定絕緣水平 1min工頻耐壓 Ud（有效值） KV 42 雷電沖擊耐受電壓 Up（峰值） KV 75 額定頻率 fr Hz 50 額定電流 lr A 6 1250、 1600、 202 2500、 3150 額定短路開(kāi)斷電流 lsc（有效值） KA 2 、 40 額定短路持續(xù)時(shí)間 tk s 4 額定背對(duì)背電容開(kāi)斷電流 Ibb（有效值） A 400 額定背對(duì)背電容器組關(guān)合涌流 Ibi（峰值） KA 20（ 4250Hz） 額定操作順序 自動(dòng)重合閘： O— — CO— 180s— CO 非自動(dòng)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(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁(yè) 共 48 頁(yè) 在本文中，開(kāi)始考慮使用 ABB公司的 VD4高壓斷路器， VD4真空斷路 器是廈門(mén) ABB開(kāi)關(guān)有限公司提供的，以空氣為絕緣的戶(hù)內(nèi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備元件，符合 GB廠 r198 DL， r40德國(guó) DN VDE0670與匝 C62271． 100； 2022及 60694等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。斷路器有固定式和手車(chē)式，可安裝于 KYN2 KYN44A型開(kāi)關(guān)柜或配套于其它鎧裝中置柜，適用于重合閘操作，并適用于頻繁操作場(chǎng) 所。由于通常保護(hù) CT需要大飽和倍數(shù)，正常測(cè)量精度不能滿(mǎn)足準(zhǔn)確的控制、測(cè)量和報(bào)警的要求，而測(cè)量 CT低飽和倍數(shù)難以滿(mǎn)足保護(hù)大過(guò)流倍數(shù)的要求，因此 Sepam以基于特 殊的 Rogo wski線(xiàn)圈原理制作的 CSP線(xiàn)圈的電流互感器 (無(wú)磁芯 )，可以提供很寬的動(dòng)態(tài)范圍和突出的線(xiàn)性度。 特別是設(shè)有具有強(qiáng)大內(nèi)置的 PLC，使得變換設(shè)置更靈活。帶電時(shí)每個(gè)端子之間都是互不連接的，維護(hù)簡(jiǎn) 單，定值整定和測(cè)試非常方便。大屏幕高清晰度的液晶顯示，能顯示和查找各種電量參數(shù)和非電量信息；故障顯示通過(guò)每相跳閘電流的讀取和貯存顯示故障相。保護(hù)功能先進(jìn)、可靠、全面。 3 主要器件的選擇 在本設(shè)計(jì)采用微機(jī)繼電保護(hù)裝置后，在高壓側(cè)采用常熟開(kāi)關(guān)有限公司 CV． 1高壓斷路器，配合施奈德公司的 Sepaml000+$20綜合繼電保護(hù)系統(tǒng)，滿(mǎn)足高壓 側(cè)的供電保護(hù)要求，低壓側(cè)采用常熟開(kāi)關(guān)有限公司 日月牌 CMlZ低壓塑殼斷路器以及施奈德公司的 PM500智能儀表，通過(guò) C4配電系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控，提高對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障排除能力。 (7)自檢功能 本系統(tǒng)具有完善的自診斷功能。 (6)通訊功能 系統(tǒng)內(nèi)部遵循 KS485通訊協(xié)議。 (4)統(tǒng)計(jì)和打印功能 統(tǒng)計(jì)和打印所監(jiān)控的所有電流值、電壓值、功率值、頻率值、功率因數(shù)值以及這些參數(shù)一天 24小時(shí)變化曲線(xiàn)； 統(tǒng)計(jì)和打印各斷路器運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí)間及故障報(bào)警時(shí)間和類(lèi)別； 統(tǒng)計(jì)和打印各斷路器的操作時(shí)間及操作人員代碼； 統(tǒng)計(jì)和打印有功電度、無(wú)功電度的一天 24小時(shí)內(nèi)單位小時(shí)用電量及電量棒圖，同時(shí)具有峰谷計(jì)費(fèi)功能。 三相不平衡系數(shù)報(bào)警：當(dāng)變、配電系統(tǒng)的三相電流或三相電壓值出現(xiàn)不平衡時(shí) (可自定義范圍 )，計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)多媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí) 間、站號(hào)、回路名稱(chēng)。 （ 2） 報(bào)警功能 狀態(tài)報(bào)警：當(dāng)變配電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)出現(xiàn)過(guò)載跳閘、短路故障跳閘以及綜合繼 電保護(hù)裝置內(nèi)部故障時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)多媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、回路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 15 頁(yè) 共 48 頁(yè) 名稱(chēng)、事故類(lèi)別。因而它帶給您的是像 Word、 Excel等軟件輕松、實(shí)用、高效的工作環(huán)境。給用戶(hù)提供的是全中文界面，簡(jiǎn)潔的畫(huà)面設(shè)計(jì)、靈活的組態(tài)方式，高性能 DDE驅(qū)動(dòng)程序，支持諸多工控產(chǎn)品，并遵循開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)接 (ODBC)標(biāo)準(zhǔn)。 微機(jī)型繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置的軟件設(shè)計(jì)有三方面的內(nèi)容： （ 1）實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)采樣和預(yù)處理的 DSP程序，包括半周積分算法、全周傅氏算法、解微分方程算法等多種算法，不同算 法的精度和速度有所差別，在 實(shí)驗(yàn)時(shí)可以靈活選用； （ 2）保護(hù)邏輯判斷原理程序，所有實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)原理的程序都存放在 PCI04中高速存取的 CF卡上，不同保護(hù)原理對(duì)應(yīng)不同的程序模塊； （ 3）實(shí)驗(yàn)微機(jī)操作平臺(tái)的輔助教學(xué)軟件采用多媒體技術(shù)，把采樣數(shù)據(jù)處理成表單或曲線(xiàn)圖的形式，將動(dòng)作過(guò)程處理成動(dòng)畫(huà)形式，可以幫助實(shí)驗(yàn)人員獲得直觀、形象的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)抽象的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理的理解，同時(shí)內(nèi)部的信號(hào)分析工具，還可以顯示電氣量的向量關(guān)系、信號(hào)的頻譜等，便于研究人員進(jìn)行深入的離線(xiàn)分析。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 14 頁(yè) 共 48 頁(yè) 軟件實(shí)現(xiàn)方案 該變配電系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面主要分為微機(jī)繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。其功能是：進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，利用現(xiàn)場(chǎng)管理機(jī)動(dòng)性對(duì)各模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)整定，獨(dú)立完成現(xiàn)場(chǎng)顯示工作， 并將信號(hào)整理后通過(guò) ILS485通訊線(xiàn)發(fā)送給中央管理機(jī)，同時(shí)接受中央管理機(jī)所下達(dá)的命令。 具體接線(xiàn)方式如圖 。 圖 電流量采集模塊接線(xiàn)原理圖 遙控 通過(guò)繼電器控制輸出模塊分別對(duì)低壓各出線(xiàn)回路 (帶有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、失壓 脫扣器的開(kāi)關(guān) 1實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程分、合閘功能。 每一個(gè)回路可以由電流量輸入模塊采集該回路的電流，并根據(jù)測(cè)量的實(shí)際 電壓、功 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 13 頁(yè) 共 48 頁(yè) 率因數(shù)等來(lái)計(jì)算該回路的實(shí)際用電量。具體接線(xiàn)方式如圖2． 25所示： 圖 開(kāi)關(guān)量采集模塊接線(xiàn)原理圖 遙測(cè) （ 1）通過(guò)電流量輸人采集模塊采集各出線(xiàn)回路的各相電流，單個(gè)模塊可采集 16回路電流。模塊集中組屏，可方便電力管理者對(duì)低壓站出線(xiàn)回路集中管理。具體接線(xiàn)方式與圖 2． 4基本相同。 、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)“三遙”功能。 中斷路器的分合閘狀態(tài)、手車(chē)工作位置、電機(jī)儲(chǔ)能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時(shí)對(duì)綜合繼電保護(hù)裝置中的故障跳閘信號(hào)和內(nèi)部故障進(jìn)行采集、分析，給予報(bào)警，并顯示該回路的故障類(lèi)型。提供電流速斷跳閘信號(hào)。 綜合繼電保護(hù)裝置輸出繼電器 C內(nèi)的輔助點(diǎn) (端子為 80． 81)iJI至電力綜合儀表，提供過(guò)電流跳閘報(bào)警信號(hào)。 由圖 2． 4可知： （ 1） CT、 PT直接接人電力綜合儀表測(cè)量回路中，即可測(cè)量出該回路的電量 參數(shù)。該儀表與 CT、 PT直接相連，采集高精度交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)離散數(shù)學(xué)計(jì)算，即可測(cè)量出各個(gè)回路電量參數(shù) (測(cè)量精度為 0． 5％ )，該儀表具有八路開(kāi)關(guān)量輸入，四路繼電器輸出，同時(shí)帶有自檢功能，可與綜合繼電保護(hù)裝置配合使用。人機(jī)管理 CPU設(shè)計(jì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通信總線(xiàn)與調(diào)度直接連接，便于實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守和綜合自動(dòng)化。多個(gè)保護(hù) CPU通過(guò)串行通訊總線(xiàn)與人機(jī)管理 CPU相連。 (a)多路轉(zhuǎn)換采樣保持的 A／ D轉(zhuǎn)換方式 (b)VFC數(shù)據(jù)采集方式 圖