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1、 毕 业 设 计 论 文题 目：中压配电网微机线路保护原理分析程序设计 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 刘娜 完成时间： 2013.5.29 摘要本次毕业设计以10KV馈线为例，介绍了中压配电网线路的微机保护，并进行了相关的原理分析和程序设计。同时根据继电保护的配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验，确定方案中的保护。设计分为五个章节。第一章为设计的基础，主要介绍了微机保护的形成、发展、装置特点及与传统继电保护装置的对比；第二章为微机保护的硬件结构分析，包括数据采集系统、开关量等，并对微型机主系统进行了简要的介绍；第三章为微机保
2、护的算法分析；第四章是保护方案的选择（电流保护，自动重合闸），包括整定计算及灵敏性校验；第五章是流程图及程序设计，程序的优化等。关键词：中压配电网、电流保护、微机保护、算法、程序设计 AbstractThe graduation design with 10 kv feeder as an example, introduces the microcomputer of medium voltage distribution network line protection, and has carried on the related theory analysis and program d
3、esign. According to the principle of the relay protection configuration at the same time, the choice of protection setting and sensitivity check, determine the scheme of protection.Design is divided into five chapters. First chapter for the design of foundation, mainly introduces the formation and d
4、evelopment of microcomputer protection, and device characteristics and with the contrast of traditional relay protection device; Chapter 2 as the hardware structure of the microcomputer protection analysis, including the amount of data acquisition system, switch, etc., and the miniature machine Lord
5、 system was briefly introduced; The third chapter for the microcomputer protection algorithm analysis; The fourth chapter is to protect the scheme (current protection, automatic reclosing), including setting calculation and sensitivity calibration; Chapter v is the flow chart and program design, pro
6、gram optimization, etc.Keywords: medium voltage distribution network, current protection，microcomputer protection, algorithm,program designing目录 摘要IAbstractII目录III1.绪论1微机保护的概述1微机保护与传统继电保护的对比分析2微机继电保护装置特点3研究本课题的意义42.微机保护的硬件结构分析5硬件结构概述5数据采集系统（模拟量输入系统）6电压形成回路6采样保持电路和滤波器8模拟量多路转换开关（MPX）9模数转换器102.2.5 VFC数
7、据采集系统11微型机主系统13开关量（或数字量）输入/输出系统14光电耦合器14开关量输入回路15开关量输出回路153.微机保护的算法分析17算法的概念及分类17算法的评价指标17采样算法介绍18两点乘积算法18突变量电流算法18傅里叶级数算法203.3.4 RL模型算法21算法的选择224.中压配电网线路电流保护的整定及自动重合闸23整定方案23相间短路的电流保护23电流速断保护23限时电流速断保护26定时限过电流保护28自动重合闸31自动重合闸的概念31对自动重合重闸的基本要求31三相一次重合闸31单相接地的零序保护325.电流保护的程序设计33程序流程的概念及基本结构33中断的概念及作用
8、34中断的概念34中断的作用34电流保护流程图35系统程序流程36中断服务程序的流程37系统程序和中断服务程序的关系38提高电流保护的灵敏度39提高电流保护的灵敏度的方法39提高电流保护的灵敏度的程序41中断服务程序42启动元件44电流突变量和相电流稳态量44突变量及稳态量启动子程序45总结48参考文献49致谢50附录51计算机技术的飞速发展，给科学技术、生产和生活方式带来了巨大的变化，在继电保护领域也不例外，微机保护正是随着计算机技术的发展逐步发展起来的。继电保护装置是电力系统的重要组成部分，它在保证系统安全、稳定和经济运行等方面起着非常重要的作用。早在1965年，英国剑桥大学的P.G.Mc
9、lamr及其同事就提出用计算机构成电力系统继电保护的设想，并发表Sampling Technique applied to derivation Letter的文章。1967年澳大利亚新南威尔士大学的L.F.Morrison预测了输电线路计算机控制的前景2。1969年美国西屋公司与GE公司合作研制成功一套输电线路的计算机保护装置。这是世界上第一套比较完整的用于现场的计算机保护装置，它具备了计算机保护的基本组成部分。但由于当时微型机尚未出现，因此该保护装置是由一台小型计算机实现的。在整个70年代，各国的专家学者围绕算法理论作了大量的工作，为计算机继电保护的发展奠定了比较完整和牢固的基础。经过80
10、年代的继续努力，现在计算机保护的算法己比较完善和成熟。到70年代末期，出现了一批功能足够强的微型机，价格也大幅度降低，具备了用一台微型机来完成一个电气设备保护功能的条件。同时还可以设置多重化的硬件，用几台微型机互为备用构成一个电气设备的保护装置，从而大大提高了可靠性。由于微机保护具有优良的动作特性，它的发展非常迅速，应用也十分广泛。在高压输电线路保护上使用微机保护装置，已经成为目前的一种标准保护配置方案。其他元件微机保护的发展也非常迅速，应用领域也在不断扩大。微机保护不但能够实现传统保护无法实现的更为复杂和优良的保护性能，而且运行维护更为简单，更重要的是其动作可靠性大大优于传统保护。由于计算机
11、技术的不断发展，微机保护的性能价格比也在不断提高。目前，微机保护除了在高压、超高压电网中广泛使用外，也广泛应用于中低压输配电网络中。在我国，计算机继电保护技术的研究和开发起步比较晚，比先进国家大约延后10年，但进展却很快。国内自1979年开始微机继电保护的研究工作，首先在各高校和一些科研单位开展了微机保护的研究工作，1984年4月，华北电力大学研究的以MC6809CPU构成的MDP-1型微机线路保护装置在河北某电厂投入运行，这是我国研究成功的第一套微机线路保护装置。我国微机保护的发展从硬件上看大体可分为三个阶段： 以单CPU的8位微处理器构成的微机保护装置。 以多个8位单片机组成的多微机系统。
12、 以16位单片机组成的多微机系统。由于我国继电保护工作者的努力，到目前为止，计算机继电保护特别是输电线路的微机保护己达到了大量采用的程度。输电线路的微机保护从用于500kV系统的保护装置到用于10kV线路的微机保护装置均有相应得产品，近年来，发电机、变压器以及大型发电机变压器组和母线的微机保护也相继研究成功，己投入使用。据2001年全国电力系统继电保护动作情况的统计数据，2001年我国220kV以上电网的继电保护动的正确动作率达到99.13%，元件保护的正确动作率达到了9.03%。这些成果无疑与微机保护的成功应用分不开。电力系统继电保护的基本任务是：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中
13、切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。为此，首先要取得与被保护电气设备有关的信息，根据这些信息，按不同的原理，进行综合和逻辑判断，最后做出抉择，并付诸执行。所以，继电保护的基本结构大致上可以分为三部分：信息获取与初步加工；信息的综合、分析与逻辑加工、决断；决断结果的执行。信息要通过电压、电流传送，有时还通过一些开关量传递。早期，在机电型继电器中，电流电压直接加到继电器的测量机构，变换成机械力，然后在机械力的层次上进行比较判别，中间并不需设置其他的变换、隔离等环节。随着电子技术的引入，为了适
14、应电子器件的弱信号的要求，在电流互感器、电压互感器与电子电路之间要求设置一些传变环节。通常使用所谓的电流变换器、电压变换器以及电抗变换器等等。在晶体管型继电保护、整流型继电保护以及集成电路型继电保护中都采用类似的变换环节，其间并没有本质的差别，这些环节，可以称为“信息预处理”环节。由于计算机是数字电路，其工作电平比集成电路的工作电平还低，因此，计算机继电保护同样也需要设置信息预处理环节，需要隔离屏蔽、变换电平等等处理。在这个问题上计算机保护与原来的模拟式保护是一致的。换言之，在这个问题上，模拟式保护的一些经验也是适用于计算机保护的。继电保护的主要任务是操作、控制与被保护电气设备有关的断路器，使发生故障的电气设备迅速与电力系统分隔离开来，最大限度地减轻故障对电力系统的影响，减轻故障设备的损坏程度。这种操作是通过控制跳闸线圈实现的，也就是给线圈通入电流实现的。电流可以由接点控制，也可以由无接点的半导体器件控制。出于可靠性的考虑，目前基本上仍是采用有接点的小型中间继电器，组成必要的出口逻辑。这个方面计算机继电保护与传统继电保护也是基本一致的。微机继电保护与传统继电保护的根本区别是在中间部分，即信息的综合、分析与逻辑加工、判断环节。区别主要是在于实现上述
