分类号： 密级： UDC： 学号： 038445 东 南 大 学工 程 硕 士 学 位 论 文110KV数字式线路保护装置研制研究生姓名： 张西利导师姓名： 陆于平 教授金 勇 高级工程师申请学位级别 工程硕士 工程领域名称 电力系统及其自动化论文提交日期 2006年 3月 日 论文答辩日期 2006 年 3 月 日学位授予单位 东 南 大 学 学位授予日期 2006 年 3 月 日答辩委员会主席 评 阅 人 2006 年 3 月 日东南大学申请工程硕士学位论文110KV数字式线路保护装置研制硕士研究生： 张西利导 师： 陆于平 教授 金 勇 高级工程师专 业： 电力系统及其自动化东南大学电气工程系中国·南京二○○六年三月A Research On 110KV Transmission Line Digital ProtectionA Dissertation Submitted toSoutheast UniversityFor the Academic Degree of Master of EngineeringBYZhang Xi-liSupervised byProfessor LU Yu-pingSenior Engineer JIN YongDepartment of Electrical EngineeringSoutheast UniversityMar. 2006东 南 大 学 学 位 论 文 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意研究生签名： 日 期： 东 南 大 学 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容论文的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理研究生签名： 导师签名： 日 期：特选分享#摘要继电保护装置是一种反应电力系统故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸和发出信号的设备而且，电力系统的规模在不断扩大，用户对电能质量的要求也在不断提高因此，对继电保护装置本身的要求也越来越高本文的主题是110kV线路保护装置的研究首先简要介绍了电力系统微机继电保护的发展历史、现状、技术特点及其发展方向。
在本装置设计中，距离继电器由正序电压极化，使其有很好的方向性；设计了低压距离继电器可以保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性还对装置中采用的保护、采样算法进行了论述本文从软硬件两个方面着手，对110kV线路微机保护装置进行了设计它的硬件结构核心由80C296和ADSP2181组成，CPU 完成装置的总启动元件和人机界面及后台通信功能，DSP完成所有的保护算法和逻辑功能， CPU内设总启动元件，启动后开放出口继电器正电源，使得装置具有很高的固有可靠性及安全性本文还对装置进行了软件结构设计，对各个模块的功能作了具体介绍本文最后对所采取的抗干扰措施进行了说明，对各个保护功能进行了模拟试验，试验结果证明所设计的微机保护原理、算法、硬件和软件的正确性和可靠性关键词：微机保护，110Kv输电线路，数字信号处理（DSP） AbstractProtective relay is the one of devices to response the fault and abnormal of electric power system to send out signals to trip CB. With the expansion of the power system and the consumer higher requirement for quality of power energy, the protection relay's criteria must be improved greatly and developed to satisfy the higher requirement.This thesis is the research of 110kV-line computer basesd protection relay. This paper recalled the history, the current development and future blueprint of computer relay protection. In this paper,it proposed the distance relay with positive sequence polarized voltage which will have better fault-direction recognization.Direction recognization also can be effective when three phase fault takes plase because of low-voltage relay introduction. It is also discussed protection algorithm in the thesis.This paper developed a 110kv transmission line computer based protection with its hardware and software designs. The hardware is developed by main chip 80C296 and ADSP2181. The CPU fullfels relay start-up, MMI and communication and the DSP processes relay algorithm and logic functions. The start-up function in the realy is to energize trip relay positive pole of DC power supply. The protection has very high inherent reliability and security. This paper developed the software of the equipment. The software function of each block has be detailedThe prevention the intervention of electric-magnetic is introduced in the relay. Testing proved its accuracy and reliability in principle, algorithm, hardware and software.Key words: Computer relay protection, 110KV transmission line, Digital Signal Processing(DSP)特选分享#目 录摘要 IABSTRACT II目 录 III第一章 绪论 11.1电力系统微机保护的概述 11.2微机保护的国内外研究概况与发展趋势 11.3本论文各章节的主要内容 2第二章 线路保护装置配置与原理分析 42.1 引言 42.2 110kV线路保护配置 42.2.1距离保护 42.2.2零序方向电流保护 52.2.3重合闸 52.3微机距离保护的原理与特点 52.3.1短路时母线残压计算的一般公式 62.3.2低压距离继电器 72.3.3接地距离继电器 102.3.4相间距离继电器 122.4零序方向过流保护的原理与特点 132.5振荡闭锁 132.5.1起动开放元件 132.5.2 160ms后发生区内不对称故障开放元件 142.5.3对称故障开放元件 142.6双回线相继速动保护 152.7不对称相继速动保护 162.8低周保护 162.9重合闸 162.9本章小结 16第三章 线路微机保护的算法 173.1引言 173.2采样算法选择 173.2.1假定输入为正弦的算法—半周积分算法 173.2.2周期函数算法—傅氏算法 203.2.3快速傅立叶算法 213.3保护算法分析 223.3.1方向阻抗继电器算法 223.3.2零序方向继电器算法 233.3本章小结 23第四章 装置硬件设计 244.1引言 244.2硬件系统基本结构设计 244.3电源插件（DC） 244.4交流输入变换插件（AC） 244.5低通滤波插件（LPF） 254.6 CPU插件（CPU） 254.6.1 80296SA性能特点 254.6.2 ADSP2181性能特点 264.6.3 CPLD可编程逻辑设计 274.6.4 CPU扩展电路设计 284.7通信插件（COM） 304.8 24V光耦隔离插件（OPT） 314.9继电器出口插件（OUT） 324.10显示面板（LCD） 324.11操作回路插件（SWI）和电压切换回路（YQ） 324.12本章小结 34第五章 装置软件设计 355.1引言 355.2保护程序结构 355.3主程序设计 355.4采样程序设计 355.5装置起动程序设计 365.5.1装置总起动元件 365.5.2保护起动元件 365.6正常运行程序设计 365.7故障运行程序设计 375.7本章小结 37第六章 装置的抗干扰措施和试验 386.1引言 386.2电磁兼容性技术的主要内容 386.2.1电磁环境 386.2.2装置的主要干扰源 396.3干扰对继电保护设备的影响 406.4系统的电磁兼容设计 406.4.1抗干扰硬件设计 416.4.2软件抗干扰设计 426.5试验结果及分析 436.5.1距离保护及重合闸 436。