110kV线路微机高频保护毕业论文.doc

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1、摘 要在电力系统中，继电保护是保证电力系统安全运行和提高电能质量的重要工具，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，对继电保护的要求也越来越高。高频保护是110kV及以上输电线路的主保护，也是高压电网保护的第一道防线，能够对全线路故障实现无时限切除，这是高频保护的重大优点，所以，在超高压电网的稳定措施中高频保护受到高度重视。本次的设计是110kV线路微机高频保护。本文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。接着详细论述了110KV线路微机继电保护的构成以及各个部分的工作原理，设计内容包括三大部分：硬件电路设计，软件部分设计和高频

2、保护参数计算及动作值整定。和件结构够硬件电路主要由CPU主系统、数据采集系统和开关量输入/输出系统构成，软件设计，主要包括高频保护的主程序、中断服务程序和故障处理程序设计，软硬件结合实现保护功能。关键词：继电保护；微机保护；高频距离保护；高频零序保护AbstractIn the electrical power system, the relay protection is guaranteed the electrical power system safe operation and improves the electrical energy quality, moreover, the

3、 electrical power system scale is expanding unceasingly, the user unceasingly is also enhancing to the electrical energy quality request. Therefore, more and more is also high to the relay protection request. The high frequency protection is 110kV and above transmission line host protection, also is

4、 the first defense line which the high tension line protects, can realize the non-time limit excision to the entire line fault, this is the high frequency protection significant merit, therefore, receives in the ultrahigh voltage electrical network stable measure intermediate frequency protection ta

5、kes highly.This time design is the 110kV line microcomputer high frequency protection. This article first was brief introduced the electrical power system microcomputer relay protection development history, the present situation, the technical characteristic and the development direction. Then in de

6、tail elaborated the 110KV line microcomputer relay protection constitution as well as each part of principle of work, the design content including three major parts: Hardware circuit design, software part design and high frequency protection parameter computation and movement value installation. Har

7、dware electric circuit mainly by CPU host system, data acquisition system, with switch quantity input/ output system constitution, the software design mainly includes the high frequency protection the master routine, the interrupt service and the breakdown disposal procedure design, the software and

8、 hardware union realization protection function.Key words：Relay protection；Microcomputer protection； High frequency distance protection；High frequency zero foreword protection 目 录第1章 绪 论11.1电力系统微机保护的概述和发展历程11.1.1电力系统及微机保护概述11.1.2微机保护的发展历程11.2国内外关于该课题的研究现状及趋势21.3微机保护的发展方向2第2章 硬件部分设计32.1总体设计方案32.2数据采集

9、系统设计32.2.1电压形成32.2.2采样保持电路（S/H）42.2.3有源滤波器的结构及特点42.2.4模拟多路开关52.2.5模数转换器（A/D）62.3微机主系统62.3.1CPU(中央处理器)62.3.2开关量输入输出回路92.3.3人机接口回路112.4跳闸回路设计11第3章 高频保护参数计算及动作值整定133.1高频保护概述133.2高频通道及其工作方式133.3高频保护的算法143.4傅里叶级数算法153.5高频距离参数计算及动作值整定173.6 高频零序参数计算及动作值整定19第4章 高频保护软件设计214.1高频保护功能概述214.2 高频保护程序设计224.2.1高频保护

10、的主程序流程图说明224.2.2高频保护的中断服务程序流程图说明254.2.3高频保护的故障处理程序流程图说明284.2.4 振荡闭锁程序流程图错误！未定义书签。第5章 结 论38参考文献39致 谢40IV第1章 绪 论1.1电力系统微机保护的概述和发展历程1.1.1 电力系统及微机保护概述现代电力系统是一个巨大的统一的整体，一旦损毁不仅带来巨大的经济损失，而且会对电力系统本身稳定和工业生产及人民生活产生巨大影响。电力系统是一个复杂的、非线性的大系统，具有许多其它系统所没有的特殊性，随着电力系统不断向高电压、远距离、大容量的方向发展，系统的网架结构和运行方式日益复杂，这就对系统中继电保护装置提

11、出了更高的要求，即要求选择性更好、可靠性更高、动作速度更快。1.1.2 微机保护的发展历程近三十年来，计算机技术得到了飞速的发展，已广泛而深入地影响着人类社会的各个方面，如科学技术、生产制造和人们生活的各个领域。同样，计算机技术也影响到电力系统继电保护技术的发展。 继电保护在电力系统中占有重要地位。我国从七十年代末就开始了微机继电保护的研究，高等院校和科研院所在这里面起到了先导的作用，相继研制出了不同原理和不同型式的微机继电保护装置。自从1984年4月由我国自行研制的第一套微机线路保护装置在河北马头电厂投入实际运行以来，微机继电保护已经在我国取得了很大的发展，随后在投入批量生产后，从二十世纪九

12、十年代开始在我国电网中逐步得到实际应用。 随着国民经济对用电量需求的不断增大，各大高校与科研院所在微机继电保护方面进行了深入研究，国内几大继电保护生产厂家也纷纷转向微机继电保护的研发和生产。各种保护原理方案、算法的微机线路保护和微机主设备保护相继问世，为电力系统提供了一批优质可靠的微机继电保护装置，同时也积累了丰富的运行经验。随着微机保护装置的深入研究，在微机保护软件算法等方面也取得了很多的理论成果。我国继电保护技术己进入了微机保护的时代，并且也带动了变电站综合自动化的发展。当前，微机线路保护装置已广泛应用于我国电力系统中。 随着微机保护的发展，不断有新的改善继电保护性能的原理和方案出现。这些

13、原理和方案同时也对微机保护装置硬件提出了更高的要求。由于集成电路和计算机技术的飞速发展，微机保护装置硬件的发展也十分迅速，功能更丰富，性能更加完善。1.2国内外关于该课题的研究现状及趋势目前应用于国内微机继电保护装置中的处理器主要有三类:单片机、DSP和嵌入式处理器。单片机通过大规模集成电路技术将CPU, ROM, RAM和I/0接口电路封装在一块芯片中，具有可靠性高、接口设计简单、运行速度快、功耗低、性能价格比高的优点。因此高等院校和科研单位纷纷研制采用单片机的微机继电保护装置，而且由于单片机价格低廉，现阶段应用单片机的微机保护仍是我国微机保护的主流产品。为了克服单片机运算能力弱的缺点，推出

14、了一系列与个人计算机软硬件兼容的嵌入式处理器，如INTEL386EX, AMD386/486E等。由于可利用PC丰富的开发环境、应用软件和电路设计技术，因而一经推出就得到了众多工控厂家的欢迎，并纷纷在此基础上开发出工SA, STD, PC104等总线工控主板。该嵌入式处理器具有很多优点，因此 STD工控机在电力系统继电保护自动化产品中得到了最为广泛的应用。而新一代处理器DSP具有相当强大的处理能力、快速的指令周期、哈佛结构、流水操作、专用乘法器、特殊的指令，加上集成电路优化设计，可以使DSP的指令周期达到200ns。将DSP应用于微机继电保护，极大地缩短了数字滤波、滤序和付立叶变换算法的计算时

15、间，不但可以完成数据采集、信号处理的功能，还可以完成以往主要由CPU完成的运算功能，甚至完成独立的继电保护功能。微机继电保护产品在电力系统中得到了广泛的应用，并由于其相对于传统继电保护产品(整流型、集成电路型等)的一系列优点，大大提高了电力系统供电的安全性和可靠性，促进了电力系统自动化的发展。1.3微机保护的发展方向随着我国变电站综合自动化技术的发展及网络技术的兴起，微机保护装置的研究设计工作应与变电站综合自动化系统相适应，使微机保护既保持其相对独立性，又要具备有与变电站监控系统接口的条件及远方控制功能，以适应无人值守变电站的改造。同时，随着新理论、新的硬件技术的发展，微机保护装置也应吸收其中适应电力系统的部分，以提高微机保护的性能和技术水平。第2章 硬件部分设计2.1总体设计方案本次设计包括硬件和软件两大部分。其中硬件部分包括：数据采集系统，CPU主系统设计，开关量输入/输出系统设计，硬件部分设计后还有跳闸出口电路及逻辑的等电路设计。软件设计包括高频保护主程序设计，高频保护中断服务程序设计，高频保护故障处理程序设计。为了软件设计的顺利进行，还必须有高频零序方向保护参数计算及动作之整定和高频距离方向保护参数计算及动作之整定。最后是绘制硬件原理图，软件流程图，答辩，打印等工作。硬件部分设计 微机保护的硬件一般包括以下三个部分：