【正文】 lm ag nit ud ean gleF o u r i e r 2s ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r 1s ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r3 8 0 . 9D i s p l a y23 8 0 . 7D i s p l a y13 8 1 . 6D i s p l a y 1 1C o n s t a n tv+CACBTm mABCabcA s yn ch r o n o u s M a ch i n ep u U n i t sv+ABA1 0 0 k m P a r a m e t e r s L i n eA B Cv+ B C R ot or c urr en t ir_ a (pu ) St at or c urr en t is _a (pu ) Ele c t rom ag ne t ic t orq ue T e (pu ) R ot or s pe ed (w m ) St at or v olt ag e v s _q (pu ) R ot or v olt ag e Vr _q (pu ) 圖 25 發(fā)電機(jī)短路故障仿真電路 圖 26 三相電源線路短路 時(shí) 定子與轉(zhuǎn)子電流 和電壓 圖 27 正常狀態(tài)下的定子與轉(zhuǎn)子的電流和電壓 電動(dòng)機(jī)是電網(wǎng)中使用比較廣泛的設(shè)備， 當(dāng)線路出現(xiàn)低壓運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 10 機(jī)不能正常工作，低壓對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響如圖 28所示： w m * S t e p( p . u . )va b ( V )v+va b K r p m K p u 2 r a d p e r s e c K p e a k 2 r m si r , i s ( A )TmmABCa s yn ch r o n o u s m a ch i n es +V b cs +V a bs i n1 1 . 9ABCT h r e e P h a s e F a u l tABCabcT h r e e P h a s e B r e a k e rABCabcT h r e e P h a s eV I M e a s u r e m e n tR e l a yCR e l a yBR e l a yA2 3 9 . 1R M S V a b vo l t a g eN ( r p m )r e mM a t hF u n ct i o nL o o k U pT a b l es ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e rD e m u xD e m u x1 / 1 9 8 02 * p i / 3 * [ 0 , 1 , 1 ]C l o ckA B C 1 o k W R ot or c urr en t ir_ a (A ) St at or c urr en t is _a (A ) R ot or s pe ed (w m ) 圖 28 異步電動(dòng)機(jī)短路故障仿真電路 圖 29 正常狀態(tài)的定子與轉(zhuǎn)子電流 圖 210 短路故障下的定子與轉(zhuǎn)子的電 流 圖 211 正常狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 圖 212 接地短路故障下的定子轉(zhuǎn)速 在圖 28中，由 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，異步電動(dòng)機(jī)在低壓狀態(tài)下，定子與轉(zhuǎn)子的電流減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 明顯 降低， 此時(shí) 由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 設(shè)備如 水泵等出力隨之下降 。當(dāng)電壓下降到額定電壓的 65%～70%時(shí)，無(wú)功靜態(tài)穩(wěn)定破壞，將發(fā)生電壓崩潰，造成大面積停電事故。 負(fù)載在非正弦電壓作用下電網(wǎng)中由于大量非線性設(shè)備的投運(yùn)，或是電路中的非完全正弦電勢(shì)的存在都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，使得總電流有效值比基波電流值大得多，從而導(dǎo)致 線路的過負(fù)荷運(yùn)行。電網(wǎng)線路中由于大 量非線性設(shè)備的投運(yùn)，或是電路中的非完全正弦電勢(shì)的存在都會(huì)產(chǎn)生高次諧波。通常在在補(bǔ)償電容器在合閘投入電網(wǎng)瞬間，由于電容器兩端電壓不能躍變，相當(dāng)于電源合閘到短路上去．因而產(chǎn)生頻率，幅值很大的過渡性電流，稱為合閘涌流 一般情況下涌流為正常電流幅值的 6～ 8倍，造成了線路過負(fù)荷工作。三相電量的不平衡度通常以負(fù)序分量與正序分 量的百分比 21AA %表示。功率損耗為 : ? ?2 23 2 1 8I R I R?? (25) 2) 線路電壓過高引起線路過負(fù)載。即： 0??? CBA III (21) 假設(shè)某三相四線制線路總負(fù)荷為 3I ，相線及中性線電阻皆為 R ,則三相平衡時(shí)線路功率損耗為： 23bP I R?? (22) 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 7 若三相負(fù)載不平衡，假設(shè)某相負(fù)荷為 2I ，另兩相分別為 ，則中性線電流為： 2 0 . 5 ( 0 . 5 ( 3 / 2 ) ) 0 . 5 ( 0 . 5 ( 3 / 2 ) ) 1 . 5NI I I j I j I? ? ? ? ? ? ? ? (23) 2 2 2 2 227[ ( 2 ) ( 0 .5 ) ( 0 .5 ) ( 1 .5 ) ] ( )4P I I I I R I R? ? ? ? ? ? ? (24) 與平衡時(shí)相比．功率損耗增加了 ，可見三相 負(fù)載 不平衡造成線損增大。三相負(fù)載采用 Y接法時(shí)，如果三相負(fù)載出現(xiàn)不平衡，各相的負(fù)荷電流不相等，就在相間產(chǎn)生了不平衡電流，使某一相的線路工作在過負(fù)荷狀態(tài)并增加線損。 ：線路隔離開關(guān)、跌落式熔斷器因絕緣老化擊穿 引起；線路避雷器爆炸引起；由于線路絕緣子老化或存在缺陷擊穿引起 10kV線路異常工作狀態(tài)分析與仿真 非正弦電壓、不對(duì)稱電壓、高頻諧波等因素會(huì)使電能質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，同時(shí)也是線路過負(fù)荷的原因。 4. 跌落式熔斷器、隔離開關(guān)弧光短路故障：跌落式熔斷器熔斷件熔斷引起 熔管爆炸或拉弧引起相間弧光短路；線路老化或過載引起隔離開關(guān)線夾損壞造成相間短路。 2. 線路缺陷造成故障：弧垂過大引起碰線或短路產(chǎn)生電動(dòng)力引起碰線。圖 21為三相電源 A,C相對(duì)地短路： ABCT h r e e P h a s e S o u r ceABCT h r e e P h a s e F a u l tVabcI ab cABCabcT h r e e P h a s eV I M e a s u r e m e n ts ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r 1s ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e rD i s t r i b u t e d P a r a m e t e r s L i n e 1 4 9 . 2D i s p l a y34 . 1 2 7 e 0 0 7D i s p l a y21 1 6 . 6D i s p l a y10 . 0 9 4 7 4D i s p l a y 圖 21 A， C相對(duì)地短路圖 2. 接地故障： 第 1類是 線路瞬時(shí)性接地故障； 第 2類是 線路永久性接地故障。 10kV線路故障分類及其原因分析 10kV 線路常見故障分類 一般來(lái)說(shuō)， 10kV線路常見故障包括： 1 短路故障：短路故障分為 2類：第 1類是線路瞬時(shí)性短路故障（斷路器 重合閘成功）； 第 2類是線路永久性短路故障（斷路器重合閘不成功）。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 5 第二章 線路保護(hù)的原理分析 1 0 kV 電網(wǎng)線路涉及面廣，是重要的公用基礎(chǔ)設(shè)施。 第 五 章：總結(jié) 與改進(jìn) 。 第四章： 10kV微機(jī)線路保護(hù)保護(hù)裝置的主要程序。 第三章： 10kV微機(jī)線路保護(hù)的硬件電路設(shè)計(jì)。 第二章：線路故障與微機(jī)保護(hù)原理分析。 本論文的主要章節(jié)如下： 第一章：緒論。本保護(hù)裝置采用 ATmega128芯片作為 CPU，采用 MAX125芯片負(fù)責(zé)交流采集，顯示部分采用帶字庫(kù)的 液晶顯示模塊，通信物理接口是 RS485,采用 ModBus通信規(guī)約，組網(wǎng)方便，可直接與微機(jī)監(jiān)控或保護(hù)管理機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第一章 緒論 4 4) 功能 一體化 繼電保護(hù)技術(shù)在計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的條件下，繼電保護(hù)裝置實(shí)際上就成為一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，可以從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可以將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心和任一終端。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而可能造成誤動(dòng)或拒動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。 3) 算法 智能化 近年來(lái)，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī) 劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。 ModBus總線具有通用和成熟的第三方標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試軟件及較低的成本等優(yōu)點(diǎn)。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件 是 微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。 1) 微機(jī)控制化 電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了對(duì)保護(hù)的基本功能要求外，還要求具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間、快速的數(shù)據(jù)處理功能、強(qiáng)大的通信能力與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語(yǔ)言編程例如 C語(yǔ)言編程等。并且 ABB公司于 1998年前后推出的REx5xx系列數(shù)字式 保護(hù)裝置就是具有代表性的全面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)的 新一代繼電保護(hù) 裝 置。 自 20世紀(jì) 90年代中后期開始，國(guó)外著名繼電保護(hù)制造商 GE、 ABB等公司的產(chǎn)品就已經(jīng)在向保護(hù)測(cè)控裝置網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的方向發(fā)展，開始將網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思想引入裝置內(nèi)部硬件設(shè)計(jì)中。由于光纖通道抗干擾能力強(qiáng)，解決了高頻相差、高頻距離、高頻方向很難解決的系統(tǒng)振蕩、高阻接地、選相、復(fù)故障等問題，光纖 電流差動(dòng)保護(hù)成為主保護(hù)主流。 1994年推出 LFP90 WXH15高頻方向原理技術(shù)，逐漸運(yùn)行成熟，線路保護(hù)主保護(hù)采用高頻方向、高頻距離原理為主，高頻相差原理逐漸推出。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解 的復(fù)雜的非線性問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則迎刃而解。 CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地 址總線都是 32位的，具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存 (cache)和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在 CPU內(nèi)，完全滿足繼電保護(hù)算法對(duì)處理器的計(jì)算速度和精度更高的要求 近年來(lái)，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。采用 32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因?yàn)榫仁?A／ D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過 16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；關(guān)鍵是 32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計(jì)算速度。微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)的 各個(gè)方面及各種電壓等級(jí)上均有較大的發(fā)展，如線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 繼電保護(hù)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了電磁型保護(hù)、晶體管保護(hù)、集成電路保護(hù)、微機(jī)保護(hù)四個(gè)階段 。這次災(zāi)害體現(xiàn)了 線路保護(hù)重要性。 線路是電力系統(tǒng)重要的組成部分，但是由于線路容易受到周圍環(huán)境以及自然災(zāi)害的影響下，其發(fā)生故障的可能性很大。近年來(lái)隨著微型計(jì)算機(jī)和微處理機(jī)的飛速發(fā)展，計(jì)算速度不斷加快，可靠性也大為提高，微機(jī)繼電保護(hù)被廣泛使用。繼電保護(hù) 研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況，以探討其對(duì)策的反事故自動(dòng)化措施。 alternative signals sampling。 在通信設(shè)計(jì)方面，本文闡述了保護(hù)裝置所采用的 RS485 通信電路和Modbus 通信規(guī)約?？紤]到戶外復(fù)雜的電磁環(huán)境，在硬件電路中還進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，本文詳細(xì)闡述各部分電路的組成和功能。本文采用微機(jī)控制方法設(shè)計(jì)了 1 套線路保護(hù)裝置，對(duì) 10kV線路故障和非正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷和保護(hù)。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文