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1、微机线路保护北華大學Beihua University电力系统综合实习报告学院：电气信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气11-1 姓名：于仕昊 学号：34 目录一实习目的-2二实习任务-2三实习内容-21. 微机线路保护-22. 绘制微机线路保护原理图-2 2.1 80c196kc单片机最小工作系统-2 2.2信号采集与检测电路设计-3 2.3多路转换和A/D转换-4 2.4内部存储器扩展-5 2.5光电隔离电路-5 2.6 I/O口扩展-6 2.7 键盘及显示-7 3. 输电线路微机过电流保护实验-8 3.1 微机阶段式电流保护实验-8 四实习心得-10五参考文献-11六附录-
2、11附录1微机硬件电路图-11附录2常用芯片引脚介绍-11一实习目的培养学生掌握基本的实习方法与操作技能。提高学生对所学知识的综合运用能力，给予学生充分的发挥空间， 培养创新意识，为培养应用型人才做好基础。1. 掌握微机线路保护的基本原理。2. 学会用微机线路保护装置完成线路微机保护的相关实验。3. 培养学生动手实践能力，在了解和掌握微机线路保护基本原理的基础上设计微机线路保护的硬件原理图。二实习任务1、掌握ZB26微机线路保护装置原理；绘制微机保护逻辑图。PT交流接口模拟滤波CT多路转换开关A/D数据采集系统8255 PIO光电隔离出口I/O显示器/键盘输入输出系统80C196 KCERRO
3、ME2PROM RMACPU系统电压形成交流接口模拟滤波电压形成图12、掌握ZB26微机线路保护设置了哪些保护，基本原理，掌握线路保护原理逻辑图。三实习内容 1.微机线路保护( 1 ).线路微机过负荷保护( 2 ).三段式电流保护保护( 3 ).微机反时限过流保护( 4 ).过电流保护与自动重合闸保护 2.微机线路硬件电路图设计2.1 80c196kc单片机最小工作系统80C196KC是CHMOS高性能16B单片机的一个新分支，内部EPROM/ROM位16B，内部RAM为488B，有24B的专用寄存器。80C196KC中采用“垂直窗口”结构，使得新增的256B RAM通过窗口映射同样可以作为通
4、用寄存器来访问。80C196KC可以采用16MHZ的晶振，内部时钟位2分频，一个状态周期只有125ns，其运行速度比12MHZ的80C196KB快33%，比12 MHZ的8096BH快1倍。其内部总线宽度总是16位的，最显著的特点是：80C196KC的CPU中算术逻辑单元没有采用常规的累加器结构而是改用寄存器寄存器结构。CPU的操作直接面向512字节的寄存器，消除了一般CPU存在的累加器的瓶颈效应，大大提高了操作速度和数据吞吐能力，可为多个中断服务中的局部变量指定专门的寄存器免除中断服务中保护寄存器现场和回复寄存器现场所增加的软件开销并给程序设计带来方便它有一套执行速度更快，效率更高的指令系统
5、，可对带符号和不带符号数进行操作，16位*16位指令的执行时间仅为1.4微妙。最小电路是使单片机工作而所加的最少的外围设备，一般包括复位电路和晶振，80C196KC的最小电路如图2所示。图22.2信号采集与检测电路设计系统主要检测一次电压、一次电流、二次电压和二次电流四路模拟量。采用电压和电流互感器分别对电压和电流进行检测，由于静电除尘电源二次电压输出很高，所以需经电阻分压，然后通过霍尔电压传感器进行检测，二次电流检测则采用回路串电阻的方式。这四路检测型号经过信号调理电路，进入A/D转换器，对其进行A/D转换。图3为一次电流信号调理电路，主要包括整流、比例放大和二阶有源滤波三部分。图32.3多
6、路转换和A/D转换图4电路图包括了信号多路转换和A/D转换。多路转换器的作用是利用多路转换开关将果然果然输入信号依次或随机地连接到A/D转换口上，实现多路共享。通过80c196kc的I/O口来控制多路转换器的A、B、C引脚，可以控制要选择的信号。A/D转换器则是将模拟信号转换成80c196kc可以进行处理的数字信号。采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转
7、换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为 Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若VoVi，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的 Vo再与Vi比较，若VoVi，该位1被保留，否则被清除。图42.4 内部存储器扩展80C196KC单片机内存有限，存储空间不够扩展后ROM，RAM最高都可扩展到64K。通过M74hc373芯片和6264芯片可以实现单片机的数据存储器扩展。利用AT24C02芯片实现程序存储器的扩展。具体原理接线如图5所示。图52.5 光电隔离电路光电隔离电路可以将电磁干扰的外部接线回路限制在微机电路之
8、外，实现两侧隔离。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。图6 为光电隔离电路。图62.6 I/O口扩展8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。
9、 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。图72.7 键盘及显示原理图中设计了人机接口部分，是计算机和人机交互设备之间的交接界面，通过接口可以实现计算机与外设之间的信息交换。本系统的人机接口是通过并口通信。通过键盘电路和显示电路可以实现人与计算机的信息交换。键盘电路可以使人对系统
10、的参数设置，简单方便。通过显示电路可以实现系统中实时数据的显示，操作者可以轻松的了解系统的运行情况，对系统的实时状况进行监控，并作出正确的操做。如图8所示图83. 微机阶段是电流保护实验实验目的：1.掌握阶段式电流保护的原理和整定计算方法。 2.熟悉阶段式电流保护的特点，理解各段保护间的配合关系。 3.通过实验观察、分析三段式电流保护各段的保护范围。基本原理：1.阶段式电流保护的构成图9无时限电流速断保护只能保护线路的一部分，带时限电流速断保护只能保护线路的全长，却不能作为下一级的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下端线路的后备保护。由无时限电流速断，带时限电流速断与定时限电流速断保护
11、相配合构成一整套的输电线路的阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。 输电线路不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。例如线路-变压器组接线，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断保护和过电流保护装置。又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时只需装设无时限电流速断和过电流保护装置，叫做过电流保护装置。单侧电源供电线路上三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性如图9所示。WL1线路保护的第为无时限电流速断保护。第段为带时限电流速断保护。第段为定时限电流速断保护。当线路WL2故障时而WL2的保护拒动时，线路WL1的过电流保护动作跳闸，这种叫远后备保护。线路WL1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，其过电流保护动作跳闸，这叫近后备保护。实验步骤： 1.打开微机保护工作电源，投入电流保护段，电流保护段，电流保护段软压板。修改微机保护定值：电流段保护动作
