110kV输电线路零序电流保护设计.docx

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1、IlOkV输电线路零序电流保护设计110303011微机继电爱护课程设计（论文）题目：IlOkV输电线路零序电流爱护设计（2）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时刻：_课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化学号110303011学生姓名左钮专业班级电气IllIlokV输电线路零序电流爱护设计（2）课程设计（论文）题目系统接线图如图:设计技术参数E*=1156kV,K* =L2, K胃= KT=I.1, 系统中各元件及线路的负序阻抗与正 序阻抗相同,其他参数见图。运算最大和最小零序电流，应依照当 ZlZVZOZ时，那么有/；

2、?/；?）：反之, 当zgzoz时，那么有/段/；了。工作量一、整定运算L运算B母线、C母线、D母线处正序（负 序）及零序综合阻抗ZlE、Z0o2 .运算B母线、C母线、D母线处发生单相 或两相接地短路时显现的最大、最小零序 电流。3 .整定爱护1、2、3零序电流1段的定值, 并运算各自的最小爱护范畴。4 .当B母线上负荷变压器始终保持两台中 性点都接地运行时，整定爱护1、2零序 定值，并校验灵敏度。5 .整定爱护1零序IH段定值，假定母线D 零序过电流爱护动作时限为0.5s,确定爱 护1、2、3零序过电流爱护的动作时限， 校验爱护1零序W段的灵敏度。二、硬件电路设计包括CPU最小系统、电流电

3、压数据采 集、开关设备状态检测、操纵输出、报警 显示等部分。三、软件设计说明设计思想，给出参数有效值运算 及故障判据方法，绘制流程图或逻辑图。 四、仿真验证给出仿真电路及仿真结果，分析仿真 结果同理论运算结果的异同及缘故。续表进度打算第一天：收集资料，确定设计方案。翌日：运算综合阻抗和零序电流，零序I段的整定运算。第三天：零序II段、零序HI段的整定运算。第四天：硬件电路设计（最小系统、数据采集、状态检测部分）。第五天：硬件电路设计（操纵输出、报警显示部分）。第六天：软件设计（有效值运算、故障判据）。第七天：软件设计（绘制流程图或逻辑图）第八天：仿真验证及分析。第九天：撰写说明书。第十天：课设

4、总结，迎接答辩。指导教师评语及成绩平常：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平常20%论文质量60%答辩20%以百分制运算随着时代的进步，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，对继电爱护装置本身的要求也越来越高，微机继电爱护具备了传统爱护所没有的优良特性。本设计第一简要介绍了电力系统微机继电爱护的进展、技术构成及其进展方向。其次对硬件、软件的结构做了分析，它的硬件结构核心由P89C51RD和DSP2181组成，CPU完成装置的总启动和人机界面及与外围设备的通信功能,CPU内设总启动元件，启动后开放出口继电器正电源,使得装置具有专门高的固有可靠性及安

5、全性。最后本文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研究的IlOkv输电线路微机零序电流爱护原理分析与程序设计是由运算机实现的线路爱护装置，用三相一次自动重合闸重合方式，采纳后加速方式，适用于IlokV的输电线路。关键词：微型机爱护；IlokV输电线路;零序电流;重合闸第1章绪论11.1 零序电流爱护的概况11.2 本文要紧内容2第2章输电线路零序电流爱护整定运算32.1零序电流I段整定运算32.1.1零序电流I段动作电流的整定72.1.2灵敏度校验82. 1.3动作时刻的整定H1. 2零序电流II段整定运算112. 3零序电流HI段整定运算12第3章硬件电路设计133.

6、1IlOKV输电线路零序爱护的硬件133.2 CPlJ最小系统图143.3 数据采集系统153. 3.1电压形成回路153. 3.2采样保持和模拟低通滤波163. 3.3多路转换开关和模数转换173. 4开关量输入输出系统193. 4.1开关量输入输出模块193. 4.2开关量输入部分193. 4.3开关量输出部分213.5电源模块22第4章软件设计244.1程序总框图244. 2软件结构分析概述264. 3中断程序模块264.4各程序的子模块介绍274.4.1初始化274.4.2启动元件284.4.3零序方向电流爱护284.5微机爱护的算法294.5.1输入为正弦量的算法304.5.2突变量

7、电流算法314.5.3选相方法324.5.4傅里叶级数算法34第5章实验验证及分析37第6章课程设计总结39参考文献40第1章绪论1.1 零序电流爱护的概况与当代新兴科学技术相比，电力系统继电爱护是相当古老了，然而电力系统继电爱护作为一门综合性科学又总是充满青春活力，处于蓬勃进展中。之因此如此，是因为它是一门理论和实践并重的科学技术，又与电力系统的进展息息相关。它以电力系统的需要作为进展的源泉，同时又不断地吸取相关的科学技术中显现的新成就作为进展的手段。继电爱护装置是电力系统的重要组成部分，它在保证系统安全、稳固和经济运行等方面起着专门重要的作用。它在系统发生故障时切除故障设备，对系统安全运行

8、作出奉献，但假设不正常动作（包括拒动和误动），那么给系统造成的危害也是庞大的。因此对继电爱护装置的可靠性（包括安全性和信任性两个方面）要求专门高。信任性是指不应拒动，安全性是指不应误动。继电爱护装置除了在故障的专门短时刻内动作外，长期是不动作的，因而被喻为电力系统的无声警卫。因此装置的某些缺陷可能不被察觉，从而成为故障时不正确动作的隐患。微型机爱护能够实现自我监视和检测，大大提高了装置的安全性。传统的整流型或晶体管型继电爱护装置的调试工作量专门大，专门是一些复杂的爱护，例如超高压线路的爱护设备，调试一套爱护常常需要一周，甚至更长的时刻。究其缘故，这类爱护装置差不多上布线逻辑的，爱护的每一种功能

9、都由相应的硬件器件和连线来实现。为确定爱护装置是否完好，就需要把所具备的各种功能都通过模拟试验来校核一遍。微机爱护那么不同，它的硬件是一台运算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。换言之，它是用一个只会作几种单调的、简单操作的硬件，配以软件，把许多简单操作组合而完成各种复杂功能的。因而只要用几个简单的操作就能够检验微型机的硬件是否完好。或者说假如微型机硬件有故障,将会赶忙表现出来。假如硬件完好，关于已成熟的软件，只要程序和设计时一样，就必定会达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。微型机爱护装置具有自诊断功能，对硬件各部分和存放在EPROM中的程序不断地进行自动检

10、测，一旦发觉专门就会发出报警。通常只要给上电源后没有警报，就可确认装置是完好的。因此对微机爱护装置能够说几乎不用调试，从而可大大减轻运行爱护的工作量。本文要紧内容1.运算B母线、C母线、D母线处正序（负序）及零序综合阻抗Zl、ZOZo2 .运算B母线、C母线、D母线处发生单相或两相接地短路时显现的最大、最小零序电流。3 .整定爱护1、2、3零序电流I段的定值，并运算各自的最小爱护范畴。4 .当B母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定爱护1、2零序II定值，并校验灵敏度。5 .整定爱护1零序HI段定值，假定母线D零序过电流爱护动作时限为0.5s,确定爱护1、2、3零序过电流爱护的动

11、作时限，校验爱护1零序HI段的灵敏度。6 .用运算机实现线路爱护装置，用三相一次自动重合闸重合方式，采纳后加速方式。第2章输电线路零序电流爱护整定运算2.1零序电流I段整定运算系统接线图如图2.1所示:图2.1系统接线图利用大接地电流系统中发生接地短路时显现零序电流等的特点，能够构成反映零序电流大小的多段式零序电流爱护。零序电流一样为四段式，即零序电流爱护第I、II、山、Iv段。零序电流第I、II段为线路接地故障的主爱护，第IlI、Iv为线路接地故障的后备爱护。一、运算各母线处正序(负序)和零序综合阻抗Z|E、Zo(1)当Gi、TlG2、T2、%、均投入运行时：ZgiZtiaZiabbZibc

12、ZicdZg2Zt2图2.2GlKTl、G2、T2、T3、均投入运行时等值正序负序网络图如图2.2所示，ZGl与ZW串联后和ZG2和Z72的串联后并联，再和ZlA屋ZlBC，ZQ串联。如图2.3所示，Ztj与z,2并联后和Zoab与ZTyZr4的并联进行串联，再与ZOkZOa)串联。因此，综合阻抗运算如下：B母线：Zz=(Zl+Z7.1)(Zg2+Z2)+Z1=(16+10)/(16+10)+20=33Zqb=(Z71HZt2+Z0)/(Z0r3/Z0T4)=(10/10+40)/(60/60)=18C母线：Zec=Zg8+Zgc=33C+20。=53。ZOEC=Zz8+ZOBC=180+40

13、=580D母线：Zid=Zic+Zicd=53+40=93ZqZD二ZoZCZocd=58800=1380(2)当Gl、TlG2、72、%投入运行时：如图2.4所示，ZGI和Zn串联与ZG2和Zn的串联并联，并与ZlmZlBc，ZIe串联。如图2.5所示，益和Zn串联与Zoab和Z73的串联并联，再与ZsZos串联。因此，综合阻抗如下所求：B母线：Zz=(Zc+Zri)(Zc2+Z7.2)+Z14=(16+10)/(16+10)+20=33Zqb=(Z71Zt2+Zoab)/Zt3=(10/10+40)/60=25.71C母线：Zic=Zize+Zlc=33+20=53Zoc=Zob+Zobc

14、=25.71+40=65.71D母线：Zid=Zic+Zicd=5340=93Zod=ZOZC+Zoe。=65.71+80=145.71图2.4G-八、G2、T2、73投入运行时等值正序负序网络图图25GI、八、G2、72、八投入运行时等值零序网络图(3)当Gl、Tl、73、74投入运行时如图2.6所示,ZGl和Z7J串联，再与Z，Z15C，ZQ串联。如图2.7所示，Zri和Z(MB串联，与Zm和Zm的串联并联，再和ZosdZoe串联。因此，综合阻抗所求如下：ArBrCDZGlZTlZiabz,bcZIcD图26Gi、乙、73、74投入运行时等值正序负序)网络图图2.7G-八、73、74投入运行时等值零序网络图B母线：ZE8=ZgI+Zr+Ziab=16+10+20C=46。Z0=(2r+Zoab)(Zo3/Z074)=(10+40)/(60/60)=18.75C母线：Zic=Zib+Zibc=46+20=66ZoEC=Z0+ZOBC18.75Q+40C=58.75CD母线：Zz0=Zc+Z8=66。+400=106。ZoEo=Zoc+Zocd=58.75+80=138.75(4)当Gl为、力投入运行时图2.8GivTiv二投入运行时等值正序负序网络图ZTlZABzBCZcD3ZT3i图2.9GivTix73投入运行时等值零序网络图如图2.8所示