【正文】 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 。論文進(jìn)行過程中，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)。 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 ： 中國電力出版社 ， 2020 6 李光琦 ． 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 ． 北京 ： 中國電力出版社 ， 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)開發(fā) ． 中國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(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 趙國忠 ． 虛擬儀器與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及教學(xué)實(shí)踐（一） ． 國外電子測量技術(shù) ， 2020，28（ 5）： 14—16 13 繼電保護(hù)技術(shù)問答 ． 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，張骨，尹項(xiàng)根 ． 微機(jī)繼電保護(hù) ． 北京 ： 中國電力出版社 ， 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。 ，要應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中仍有很長的一段路要走。 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)用范圍相對較小。 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)。 2. 利用 LabVIEW 實(shí)現(xiàn)故障類型的判別，本文是根據(jù)相電流突變原理來進(jìn)行故障類型的判別的。 與硬件儀器相比，具有濾波器類型容易調(diào)整、成本低、濾波效果直觀等優(yōu)點(diǎn)。在使用過程中可以根據(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。因此計(jì)算機(jī)還必須有人機(jī)對話部分，這一點(diǎn)可以用良好的界面來實(shí)現(xiàn)。然后，決定是否發(fā)生跳閘信號(hào)。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。對距離 III 段整定值的考慮，其動(dòng)作阻抗要按躲開正常運(yùn)行的負(fù)荷阻抗來選擇。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)。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)。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。 由于本課題的測量阻抗是給定的，所以不設(shè)計(jì)阻抗繼電器的虛擬模塊，在這里僅做簡單的介紹。 根據(jù)選相結(jié)果來判斷是選用接地阻抗繼電器還是相間阻抗繼電器。阻抗測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的選相結(jié)果。在整個(gè)故障判別過程中，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)算測量阻抗的程序。若不是單相故障則轉(zhuǎn)向兩相故障判斷，若判斷正確，則與上面接下來的步驟相似，直到最后保護(hù)動(dòng)作。 故障類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。保護(hù)裝置針對不同的情況，綜合利用各種選相原理。 下圖為電流算法的程序框圖： 43 電流算法的前面板 故障類型判別程序 對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。 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。 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。 基于傅氏級數(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數(shù)形式： X(t)= ]s inc o s[ 11 ?? tntn nn ab ?? (41) 式中 n=0,1,2,…。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 流程圖 由 于要進(jìn)行的主要是三段式距離保護(hù)實(shí)系統(tǒng)的軟件的開發(fā)，所以先列出整個(gè)過程的流程圖。時(shí)限元件用以建立保護(hù)動(dòng)作所必需的時(shí)限，它根據(jù)測量元件的動(dòng)作結(jié)果相應(yīng)的不同時(shí)間發(fā)出跳閘脈沖。 三段式距離保護(hù)裝置組成如圖： 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 測量元件 時(shí)限元件 執(zhí)行元件 測量元件的作用是反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝點(diǎn)處的距離。為了作為相鄰線路保護(hù)裝置和斷路器拒絕工作后的后備保護(hù)，同時(shí)也作為距離 I II 段的后備保護(hù)。為了彌補(bǔ)這一重要缺陷，這就需要設(shè)置保護(hù)的第 II 段，其整定值應(yīng)使其不超過子啊一條線路距離 I 段的保護(hù)范圍，同時(shí)高出一個(gè) Δt的時(shí)限，以保證選擇性。 距離保護(hù)的組成 距離保護(hù)為了滿足速動(dòng)性、選擇性和靈敏性，目前廣泛采用具有三段動(dòng)作的距離保護(hù)。 第 4 章 距離保護(hù)軟件系統(tǒng)開發(fā) 本文采用虛擬儀器中常用的編程語言 LabVIEW 進(jìn)行編程。使用LabVIEW 軟件，用戶可以借助于它提供的軟件環(huán)境， 該環(huán)境由于其數(shù)據(jù)流編程特性、 LabVIEW RealTime 工具對嵌入式平臺(tái)開發(fā)的多核支持，以及自上而下的為多核而設(shè)計(jì)的軟件層次，是進(jìn)行并行編程的首選。否則，進(jìn)行相應(yīng)的修改。 （ 3）打開程序框圖，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，從程序框圖的選板上選擇適當(dāng)?shù)目丶俑鶕?jù)邏輯的需要對各種空間進(jìn)行相關(guān)的連接。 基于 LabVIEW 的虛擬儀器設(shè)計(jì)方法 （ 1）認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)要求，了解情況，總體把握，設(shè)計(jì)出適當(dāng)方案。 虛擬儀器實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 ，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。隨著計(jì)算機(jī)、儀器、和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷完善，虛擬儀器將向外 掛式虛擬儀器、 PXI 型高精度集成虛擬儀器測試系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器 3 個(gè)方向發(fā)展。一個(gè) VI 可以作為子程序，在這里稱為 VI,被其他 VI 調(diào)用。在許多情況下，使用 VI 可以仿真標(biāo)準(zhǔn)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的儀器面板，而且其功能也與標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾。前面板的設(shè)計(jì)類似于工作中看到的儀器界面，而程序框圖則類似于實(shí)際儀器內(nèi)部信號(hào)處理的過程。 前面板是圖形用戶界面，也就是 VI 的虛 擬儀器面板，用戶在這一界面上進(jìn)行具體的虛擬儀器設(shè)計(jì)，如放置開關(guān)、旋鈕、圖形等對象。虛擬儀器系統(tǒng)的每一個(gè)前面板都對應(yīng)著一個(gè)框圖程序，同樣，每一個(gè)前面板控件都有一個(gè)框圖圖標(biāo)或功能模塊與之相對應(yīng)。在程序框圖中對 VI 編程 ,以控制和操作定義在前面板上的輸入和輸出功能。數(shù)組是同一類型數(shù)據(jù)的有序組合，而蔟可以是不同類 型數(shù)據(jù)的有序組合，類似 C 或其它高級語言中的 結(jié)構(gòu) (Struct)。主要用來操作儀器，提供主要的測試及測量功能、輸入設(shè)置參數(shù)、輸出數(shù)據(jù)結(jié)果等。 注：只有打開了流程圖程序窗口，才能出現(xiàn)功能模板。 LabVIEW 提供了大量的功能圖標(biāo)和子程序，供使用者選擇，方便快捷地完成數(shù)據(jù)采集插卡各種功能的布局。 31 虛擬儀器的基本組成 被測對象 信號(hào)調(diào)理 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)處理 虛擬儀器面板 (4) 通信 該子模板的圖標(biāo)用于網(wǎng)際間的通信，不同操作平臺(tái)及應(yīng)用軟件間的數(shù)據(jù)交換等。 (3) 儀器 I/O 調(diào)用儀器 I/O 子功能模板的各圖標(biāo)編程，控制 Serial， GPIB， VXI 等標(biāo)準(zhǔn)總線的各程控儀器。 (2) 數(shù)值信號(hào)處理 LabVIEW 提供的大量的數(shù)值計(jì)算及信號(hào)處理子程序，主要放在分析子功能模板中，總計(jì)有 150 個(gè)。 (1) 語言類 語言類子功能模板主要有：數(shù)字運(yùn)算，布爾運(yùn)算，字符串運(yùn)算，比較，蔟運(yùn)算，程序結(jié)構(gòu)控制，文件 I/O，計(jì)時(shí)及對話框等。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用 Windows 菜單下的 Show Functions Palette功能打開 它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵以彈出功能模板。 功能模板 (Functions Palette) 功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。每個(gè)圖標(biāo)代表一類子模板。當(dāng)從Windows 菜單下選擇了 Show Help Window 功能后，把工具模板內(nèi)選定的任一種工具光標(biāo)放在流程圖程序的子程序（ Sub VI）或圖標(biāo)上，就會(huì)顯示相應(yīng)的幫助信息。如果該模板沒板。