【正文】 33 傅里葉級數(shù)算法 .................................................................................... 35 RL 模型算法 ........................................................................................ 38 5 零序電流保護及自動重合閘整定計 算 ................................................................... 41 零序電流保護整定計算 ................................................................................... 41 自動重合閘整定計算 ....................................................................................... 42 6 零序方向保護及自動重合閘的流程圖和程序設計 ............................................... 44 零序方向保護流程圖 ....................................................................................... 44 自動重合閘流程圖 ........................................................................................... 46 程序部分 ........................................................................................................... 47 7 總結和展望 ............................................................................................................... 53 參考文獻 ......................................................................................................................... 54 致謝 ................................................................................................................................. 55 xxx學院本科畢業(yè)設計（論文） 引言 1 引 言 與當代新興科學技術相比，電力系統(tǒng)繼電保護是相當古老了，然而電力系統(tǒng)繼電保護作為一門綜合性科學又總是充滿青春活力，處于蓬勃發(fā)展中。它以電力系統(tǒng)的需要作為發(fā)展的源泉，同時又不斷地吸取相關的科學技術中出現(xiàn)的新成就作為發(fā)展的手段。它在系統(tǒng)發(fā)生故障時切除故障設備，對系統(tǒng)安全運行作出貢獻，但若不正常動作 (包括拒動和誤動 )，則給系統(tǒng)造成的危害也是巨大的。信賴性是指不應拒動，安全性是指不應誤動。因此裝置的某些缺陷可能不被察覺，從而成為故障時不正確動作的隱患。 傳統(tǒng)的整流型 或晶體管型繼電保護裝置的調試工作量很大，尤其是一些復雜的保護，例如超高壓線路的保護設備，調試一套保護常常需要一周，甚至更長的時間。為確定保護裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能都通過模擬試驗來校核一遍。換言之，它是用一個只會作幾種單調的、簡單操作的硬件，配以軟件，把許多簡單操作組合而完成各種復雜功能的?；蛘哒f如果微型機硬件有故障，將會立即表現(xiàn)出來。微型機保護裝置具有自診斷功能，對硬件各部分和存放在 EPROM中的程序不斷地進行自動檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會發(fā)出報警。所以對微型機保護裝置可以說幾乎不用調試，從而可大大減輕運行維護的工作量。另外它有自診斷能力，能夠自動檢測出本身硬件的異常部分，配合多重化可xxx學院本科畢業(yè)設計（論文） 引言 2 以有效地防止拒動，因此可靠性很高。 本課題的主要目的在于，研究一套 l1OKV線路微型機保護裝置和硬件電路的合理配置，著重研究微型機保護軟件算法的優(yōu)化設計，并對保護的新原理進行有益的探討。 國內在微型機保護方面的研究工作起步較晚，但進展很快。 十幾年來，微型機繼電保護的研究方向側重于高壓輸電線路保護方面，目前在全國各大電力系統(tǒng)中投入運行的微型機線路保護裝置以超過數(shù)千套。這些產品基本上可以分為兩種方式，一種方式為“一對一”方式，即一套裝置實現(xiàn)一條線路的保護：另一種方式為“一對 N”方式，即一套裝置實現(xiàn)多條線路的保護。因此中低壓系統(tǒng)的微型機保護宜于采用積木式結構，對不同要求的用戶可選用不同的插件組合，使用戶的調試維護工作量盡量減少，使微型機保護成為“免維護”保護裝置。由于中低壓網(wǎng)的用戶廣泛，并且考慮到無人值班變電站，首先在較低電壓等級的xxxx學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 微型機繼電保護概述 4 變電站推廣，所以中低壓微型機保護可望出現(xiàn)一個新局面。微型機是被用來分析計算電力系統(tǒng)的相關電量并判定系統(tǒng)是否發(fā)生故障，然 后決定是否發(fā)出跳閘信號的主要裝置。此外計算機還要輸入有關計算和操作程序，輸出記錄的信息，以供運行人員分析事故，即計算機還必須有人機聯(lián)系部分。 對微型機保護的評價 微型機保護在我國已獲得極其廣泛的應用。實踐已證明微型機 保護的性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的保護。優(yōu)點是： ① 程序可實現(xiàn)自適應性，可依系統(tǒng)運行狀態(tài)而自動改變整定值和特性，靈活性大； ② 有可存取的存儲器； ③ 在現(xiàn)場可靈活地改變繼電器特性； ④ 用數(shù)學方程方法較之用繼電器元件特性方法可以使保護性能得到更大的改進； ⑤ 有自檢的能力，對硬件各部分和程序（包括功能、邏輯等）不斷地進行自動檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會自動報警； ⑥ 有利于事故后分析； ⑦ 可與計算機交換信息； ⑧ 對現(xiàn)有硬件可增加其功能； 缺點和問題： ① 與傳統(tǒng)的保護有根本性的背離； ② 對硬件和軟件都要求高度可靠； ③ 硬件很快變成過時； xxxx學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 微型機繼電保護概述 5 微型機保護的優(yōu)缺點一方面決定于技術本身，另一方面與各國的技術經濟發(fā)展狀況有關。 微型機保護的技術進步與新概念 微型機的應用給線路保護帶來以下幾個方面的技術進步和新概念。機械型繼電器的運動機構可能失靈，觸點可能接觸不良，模擬式靜態(tài)繼電器的元器件和電路可能有故障。批量生產的保護裝置程序相同，各功能的特性一致，不受溫度等影響，所以性能穩(wěn)定。如果輸入交流量已經過濾波，數(shù)據(jù)窗中數(shù)據(jù)完整，那么每一采樣間隔對判據(jù)的計算結果都相同。當然濾波和保護算法要求的數(shù)據(jù)窗寬度會影響動作速度，繼電器特性復雜，精度要求高，會帶來動作的延時。 ②邏輯判斷清楚、正確。機械型保護由觸 點構成邏輯回路，模擬式靜態(tài)保護由門電路構成邏輯電路。不論邏輯關系如何復雜，在微型機保護中都可按人的思維邏輯編寫程序，十分自然不會出錯，要注意的是設置的標志要在適當時候清除，否則下一次執(zhí)行程序時要出現(xiàn)錯誤。 ③微型機能對輸入的電氣量進行數(shù)值計算，可以實現(xiàn) 傳統(tǒng)保護無法實現(xiàn)的優(yōu)良性能。微型機可方便的貯存數(shù)據(jù)因而不僅可以記憶相量的相位也可記憶其幅值，所以微型機保護可以實現(xiàn)傳統(tǒng)保護無法實現(xiàn)的良好性能。 xxxx學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 微型機繼電保護概述 6 在機械型和模擬式靜態(tài)保護中每一元件都是由獨自的硬件實現(xiàn)的，因此為了保證可靠性常常要考慮個別元件的失靈問題。但萬一方向元件失靈就會導致保護的拒動，機械型方向繼電器還有電壓死區(qū)問題，因此傳統(tǒng)的習慣是能不帶方向性就不加方向元件。只要采集的電流、電壓經變換后得到的數(shù)值是正確的，代入判據(jù)進行計算，其結果是不會出錯的，也不會帶來機械上的或回路上的故障，因此在微型機保護中增加方向性應當說是有益無害的。因干擾等原因，程序走飛了的情況也許會發(fā)生，但出現(xiàn)那種情況就不是有 無方向判據(jù)功能的問題了。在傳統(tǒng)保護中每一元件都由獨自的硬件構成，為了不使保護過于復雜，希望所采用的元件的性能應盡可能的適應各種工況下的各種故障。 ⑥簡化定期校驗、延長檢驗周期。微型機保護中 的繼電器是由軟件實現(xiàn)的，繼電器的動作沒有機械障礙，也沒有電路元件參數(shù)失調的問題，不同相別繼電器的特性沒有差別，批量生產的裝置由于程序相同，繼電器特性包括邏輯回路也一定完全相同。 微型機保護的前景與展望 微型機保護的研制工作雖然在我國起步較晚，但發(fā)展迅速，經過十幾年的努力，微型機保護的研究和應用工作取得了可喜的成果，但是還應該看 到微型機保護的應用發(fā)展不平衡，微型機保護的智能作用有待進一步開發(fā)，微型機保護的運行管理工作尚需進一步提高。因此，硬件的相對穩(wěn)定是有利于現(xiàn)實情況的，當然這并不排除局部硬件采用先進的設計。所謂自適應保護是指保護系統(tǒng)能夠自動修改其動作參數(shù)以響應變化的網(wǎng)絡條件，從而保持其最優(yōu)的性能，這個概念是由 Dyliaaco于 1967年首先提出的，常規(guī)保護也力圖適應系統(tǒng)運行方式的變化，例如電流保護的整定值考慮了最大運行方式下不誤動，最小運行方式下的靈敏性，差動保護的制動特性與區(qū)外故障時的不平衡電流相適應等，但是由于常規(guī)保護不能實時檢測系統(tǒng)運行方式的變化和在線修改定植，因此其適應能力差。 ②充分利用微型機的特點，開發(fā)新原理的微型機保護裝置?；蜷_口三角 3U。總之，為改善保護的性能在微型機保護中采用了一些新原理，但是從大的方面看 ，微型機保護裝置在保護的新原理開發(fā)上不夠全面，需要進一步深入研究和探討。 ③微型機保護與變電站綜合自動化 近年來，我國的變電站綜合自動化技術有了迅速發(fā)展，微型機保護在變電站綜合自動化系統(tǒng)中是一個十分重要的方面，因此微型機保護的研究工作應與變電站綜合自動化系統(tǒng)相適應，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，微型機保護裝置既要保持其相對的獨立性又要具備與變電站監(jiān)控系統(tǒng)相適應的接口條件和環(huán)境，對無人職守的變電站，要求微型機保護的硬件及軟件 設計應具備與調度端計算機通信的條件及適合遙測、遙信、遙控、遙調的要求。 ② 微型機主系統(tǒng)：微處理器 (MPU)、只讀存儲器 (ROM)或閃存內存單元 (FLASH)、隨機存取存儲器 (RAM)、定時器、并行以及串行接 口等。③ 開關量（數(shù)字量）輸入 /輸出系統(tǒng)：并行接口 (PIA 或 PIO)、光電隔離器件及有觸點的中間繼電器等組成，其功能為完成各種保護的出口跳閘、信號、外部接點輸入及人機對話及通信等功能。一般常采用開關穩(wěn)壓電源或DC/DC 電源模塊，其提供數(shù)字系統(tǒng) 2 +1 15V、電源。如下圖 ： 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 電壓形成回路 微型機保護要從被保護電力線路的電流互感器、電壓互感器取得電流、電壓信息，但這些互感器的二次數(shù)值、輸入范圍對典型的微機電路卻不使用，故需要降低和變換。 5V 或177。因此，一般采用中間變換器來實現(xiàn)以上的變換?？梢圆捎秒娍棺儞Q器或電流變換器，兩者各有優(yōu)缺點。 本文研究的 110KV線路微型機保護裝置將由二次電流互感器 (CT)轉換來的電流信號 (5A)通過如圖 mA級的電流信號；將由二次電壓互感器(PT)轉換來的電壓信號 (100V)通過如圖 分使用的電壓 ，這樣做的優(yōu)點是可以使得元件小型化。 圖 電流信號輸入 變換電壓的計算公式為： xxxx學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 微型機保護的硬件結構分析 10 niRiRu LHLH 122 ???? 圖 電壓信號輸入 采樣保持電路和模擬低通濾波 采樣保持電路，又稱 S/H（ Sample/Hold）電路，其作用是在一個極短的時間內測量模擬輸入量在該時刻的瞬時值，并在模擬 — 數(shù)字轉換器進行轉換的期間內保持其輸出不變。S/H 電路的工作原理可用圖 來說明，它由一個電子模擬開關 AS、保持電容 hC 以及兩個阻抗變換器組成。 圖 芯片內部結構示意圖 采樣頻率的是指采樣周期的倒數(shù)sf。如果sf過快時，因微型機的 CPU 在處理采樣信號時需要一定的時間，在這段時間內不允許有再一個采樣數(shù)據(jù)的輸入，否則會造成處理混亂出錯。有采樣定理知道 max2ffS ? ，其中 maxf 是被采樣信號的最大頻率成分。實際上，目前大多數(shù)的微機保護反映的是工頻量，在這種情況下，可以采用一個前置的低通濾波器（ LPF， Low Pass Filter）將高頻分量濾掉，這樣就可以降低sf，從而降低對硬件提出的要求。 圖 低通濾波器 多路轉換開關和模數(shù)轉換 對反映兩個電氣量以上的繼電保護裝