【正文】 .................17 開關量輸入部分 ...............................................17 開關量輸出部分 ...............................................19 電源模塊 .........................................................20第 4 章 軟件設計 ........................................................21 軟件結(jié)構(gòu)分析概述 .................................................21 程序總框圖 .......................................................22 中斷程序模塊 .....................................................24 各程序的子模塊介紹 ...............................................25 初始化 .......................................................25 啟動元件 .....................................................26本科生課程設計（論文)VII 零序方向電流保護 .............................................26 重合閘及后加速 ...............................................27 微機保護的算法 ...................................................28 輸入為正弦量的算法 ...........................................29 突變量電流算法 ...............................................29 選相方法 .....................................................31 傅里葉級數(shù)算法 ...............................................33第 5 章 實驗驗證及分析 ..................................................36 仿真結(jié)果及分析 ...................................................36第 6 章 課程設計總結(jié) ....................................................38參考文獻 ...............................................................39本科生課程設計（論文)1第 1 章 緒論 零序電流保護的概況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(diào)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(diào)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(diào)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。所以對微機保護裝置可以說幾乎不用調(diào)試，從而可大大減輕運行維護的工作量。2．計算 B 母線、C 母線、D 母線處發(fā)生單相或兩相接地短路時出現(xiàn)的最大、最小零序 電流。4．當 B 母線上負荷變壓器始終保持兩臺中性點都接地運行時，整定保護 2 零序Ⅱ定值，并校驗靈敏度。6. 用計算機實現(xiàn)線路保護裝置，用三相一次自動重合閘重合方式，采用后加速方式。CPU 最小系統(tǒng)圖如圖 圖 CPU 最小系統(tǒng)圖OE22 WE27CE120 A122A1123 A1021A924 A825VCC 28CE2 26GND 14A73 A64A55 A46A37 A28A19 A010I/O718 I/O617I/O516 I/O415I/O314 I/O213I/O112 I/O0116264S1SWPB C5R410KC310uFD3VCCC1300PFC2300PFY112MHzNetLabel48NetLabel49RD 17WR 16 25 23 21 32 33 36 38 39ALE 30EA 31GND20XTAL119 XTAL218RST989C51VCCQ7 19Q6 16Q5 15Q4 12Q3 9Q2 6Q1 5Q0 2OE1D718 D617D514 D413D38 D27D14 D03G 1174373NetLabel50NetLabel51本科生課程設計（論文)13 110KV 輸電線路零序保護的硬件 保護的硬件構(gòu)成由四部分組成：①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（或稱模擬量輸入系統(tǒng)）：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換以及模擬轉(zhuǎn)換，其功能為完成將模擬輸入量準確轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量。其功能為執(zhí)行編制好的程序，以完成各種繼電保護測量、邏輯和控制功能。④電源模塊：其功能為保護裝置提供工作電壓。其提供數(shù)字系統(tǒng) 2+115V 電源。再講 mA 級的電流信號經(jīng)過如圖 所示的電路，進行放大處理轉(zhuǎn)換為電壓信號，作為 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入信號。利用采樣保持電路后，可以方便地進行多個模擬量實現(xiàn)同時采樣。實際上，目前大多數(shù)的保護反應的是工頻量，在這種情況下，可以采用一個前置的低通濾波器將高頻分量濾掉，這樣就可以降低頻率，從而降低對硬件提出的要求，對頻率高于二分之一的可以用簡單的低通濾波器（如圖 所示）來濾除高頻分量，而對于小于二分之一頻率的分量可以用數(shù)字濾波器來濾除。所有采樣保持器的邏輯輸入端并聯(lián)后，由定時器同時供給采樣脈沖，但由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器價格相對較貴，通常不是每個模擬量輸入通道設一個 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入給裝置。本科生課程設計（論文)16模擬量1模擬量 n電壓形成電壓形成LPFLPFS/HS/H多路轉(zhuǎn)換開關A/D CPU采樣脈沖 圖 多路轉(zhuǎn)換開關模數(shù)轉(zhuǎn)換是微機保護的重要元器件，要理解它的工作原理需先了解數(shù)模轉(zhuǎn)換器的原理。因此，為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，即可得到與被轉(zhuǎn)換數(shù)字量相當?shù)哪M量，完成了數(shù)模轉(zhuǎn)換。 圖 4 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器原理輸出電壓為： DRU??fr0可見，輸出模擬電壓正比于控制輸入的數(shù)字量 D。但是，應當指出：不應出現(xiàn)輸入量超出允許值時出現(xiàn)零值的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象對保護的危害是致命的。避免這種溢出現(xiàn)象的常用方法有：1，采用類似于逐次逼近方式的 A/D 轉(zhuǎn)換器；2，在 A/D 轉(zhuǎn)換器之前采用預先措施；3，調(diào)整模擬量回路的增益。下面分別介紹開關量輸入回路和輸出回路的設計。需要采集的輸入開關量共8路，分為兩組，一組為4路220V開關量輸入，另一組為4路24V開關量輸入。其工作原理是：當外部接點接通時，光電隔離的二極管導通，光電隔離的三極管也導通，其集電極輸出低電位；當外部接點斷開時，光電隔離的二極管不導通，于是三極管截止，集電極輸出高電位，軟件讀并行口該位的狀態(tài)，即可知道外部接點的狀態(tài)。電容為抗干擾電容。 圖 開關量經(jīng)光耦輸入電路 是開關量輸入電路的部分電路圖(只畫出220V的一路輸入)。監(jiān)視電路能夠?qū)崿F(xiàn)8路開關量輸入信號的開啟與停止，從而達到省電目的；同時，配備有自檢回路，通過4路開關量監(jiān)視回路，可以實現(xiàn)8路開關量輸入通道的自檢功能。當該端口輸入為“1時，光電隔離器PTl中發(fā)光二極管發(fā)光，三極管導通，表現(xiàn)為低電平，可正確對220V開關量輸入信號進行采集；當6JA21控制端口輸入為“O”時，光電隔離器PT3中發(fā)光二極管不導通，同時三極管截止，表現(xiàn)為高阻狀態(tài)，此時無法采集相應的開關量。自檢測功能：220V開關量控制2端口6JB21輸入為“1”時，光電隔離器PT2中的發(fā)光二極管導通發(fā)光，三極管導通，220V正電源經(jīng)導通的三極管，二極管D3進入開關量采集電路中，通過查詢開關量輸入口6JBl8的狀態(tài)，用以判斷開關量采集電路是否工作正常。因為在微型機保護裝置中，所有的保護功能最終是通過開關量輸出部分來控制繼電器動作，驅(qū)動斷路器跳閘或發(fā)出告警信號。 圖 裝置開關量輸出回路接線圖但是，由于開關量輸出信號的正確與否關系到整個繼電保護裝置的可靠性，因此，開關量輸出回路必須加上監(jiān)視回路來監(jiān)視開關量的狀態(tài)。開關量輸出部分是對斷路器實現(xiàn)控制的出口通道，DPS2812M的I／O口輸出的是3．3V的低電壓微電流信號，不足以直本科生課程設計（論文)20接驅(qū)動斷路器實現(xiàn)各種操作。另外，為了防止斷路器操作過程中產(chǎn)生的瞬時脈沖對微型機保護裝置的反饋干擾，還必須對出口通道進行隔離。為了提高開關量輸出回路的可靠性，在數(shù)字輸出和繼電器之間選用了光電耦合器，提高了抗干擾能力。輸出量光。在6JB24為“O”的前提下，當跳閘輸出端口6JBl4輸出為“1”時，經(jīng)與非門輸出為“0”，光電耦合器中發(fā)光二極管導通，三極管導通，24V電源經(jīng)二極管D1至3d26，3d28端口，驅(qū)動相應的繼電器；同時24V電源經(jīng)二極管D8至光電耦合器PT8，二級管導通，三級管導通，輸出電路監(jiān)視端口6JA25對電路進行監(jiān)視。將變電所強電系統(tǒng)的直流電源本科生課程設計（論文)21與微型機的弱電系統(tǒng)電源完全隔離開，通過逆變后的直流電源具有極強的抗干擾能力，對來自變電所中因斷路器跳合閘等原因產(chǎn)生的強干擾可以完全消除掉。12V供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用，24V供繼電器回路使用。裝置包括三段零序電流保護及三相一次自動重合閘。零序電流保護包括零序 I 段III 段和不靈敏 I 段，零序三段均可由控制字整定是否經(jīng)零序功率方向閉鎖。振蕩閉鎖采用啟動元件動作后短時開放的原理，即啟動元件動作后的 0．15 秒內(nèi)開放保護，若在該時間內(nèi) I、II 段均不動作，則將保護閉鎖。三相一次自動重合閘由保護啟動或由開關位置不對應啟動。本設計中，采用模塊化的設計思想，軟件模塊主要由主程序模塊、中斷服務程序模塊和故障處理程序模塊組成。①初始化初始化是指保護裝置在上電或按下復位鍵時首先執(zhí)行的程序，它主要是對 DSP芯片的工作方式及參數(shù)進行設置，以便在后面的程序中按預定的方案工作。②全面自檢對裝置的軟硬件進行一次全面的自檢，包括 RAM、FLASH 或 ROM、各開關量輸出通道、程序和定值等，以保證裝置在投入使用時處于完好的狀態(tài)。如發(fā)現(xiàn)寫入與讀出的數(shù)不一致，說明隨機存儲器 RAM 有問題，則轉(zhuǎn)至告警模塊。(2)開出自檢開出自檢主要是檢測開出通道是否正常，它是通過硬件開出反饋來檢查的依次開出每一路開出量，并從反饋回路檢查開出量是否正確。(3)整定值檢查每套定值在存入EEPROM時，都自動固化若干個校驗碼。③參數(shù)刷新在經(jīng)過全面自檢后，應將所有的數(shù)據(jù)、標志字清零，因為每一個標志代表了一個“軟件繼電器”和邏輯狀態(tài)，如果不清零，這些標志將控制程序流程的走向，以致無法達到預期的目的?？删幊痰亩〞r器將按照初始化程序規(guī)定的采樣間隔Ts不斷發(fā)出采樣脈沖，控制各模擬量通道的采樣和A／D轉(zhuǎn)換，并在每次采樣完成后向微型機請求中斷，來實時監(jiān)視和獲取電力系統(tǒng)的采樣信號。保護計數(shù)器不為零，說明在6s延時時間內(nèi)，則進入等待中斷流程；當保護計數(shù)器歸零時，說明起動元件延時時間到，進入整組復歸環(huán)節(jié)。串口通信主要完成保護處理CPUTMS320F2812與管理CPU LPC2220處理器之間