【畢業(yè)論文】微機(jī)型距離保護(hù)裝置的振蕩閉鎖與軟件實(shí)現(xiàn)

1、目錄第1章 緒論31.1設(shè)計(jì)的目的與意義31.2振蕩閉鎖研究的現(xiàn)狀31.3本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容4第2章 繼電保護(hù)52.1電力系統(tǒng)的概念52.2繼電保護(hù)的概念52.3繼電保護(hù)裝置的組成52.4繼電保護(hù)的基本原理62.5繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用72.6繼電保護(hù)的基本要求8第3章 距離保護(hù)的作用原理93.1距離保護(hù)的概念93.2距離保護(hù)的配置93.3距離保護(hù)的主要組成元件11第4章 振蕩閉鎖124.1振蕩閉鎖回路124.2振蕩閉鎖工作原理13第5章 微機(jī)保護(hù)155.1微機(jī)保護(hù)裝置的典型結(jié)構(gòu)155.2微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)16第6章 微機(jī)保護(hù)的算法176.1算法的基本概念176.2半周積分算法176.3傅氏變換算

2、法18第7章 軟件設(shè)計(jì)207.1微機(jī)保護(hù)主程序框圖207.2距離保護(hù)的采樣中斷服務(wù)程序227.3距離保護(hù)振蕩閉鎖程序24第8章 總結(jié)與展望258.1畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)258.2展望25參考文獻(xiàn)26致謝26微機(jī)型距離保護(hù)裝置的振蕩閉鎖與軟件實(shí)現(xiàn) 摘要:振蕩是電力系統(tǒng)中一種較為多見(jiàn)的異常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，由于系統(tǒng)兩側(cè)的電勢(shì)夾角做周期性的變化，所以線路上的電壓電流的有效值也會(huì)發(fā)生變化，從而使反映阻抗的距離保護(hù)在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，可能誤動(dòng)作。微機(jī)繼電保護(hù)裝置具有可靠性高，動(dòng)作正確率高等優(yōu)點(diǎn)，相較之傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，具有更多的優(yōu)越性。本文分析了距離保護(hù)中振蕩閉鎖的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，解釋了振蕩是如何對(duì)

3、距離保護(hù)產(chǎn)生影響的，介紹了距離保護(hù)中振蕩閉鎖回路的構(gòu)成。本文還分析了系統(tǒng)振蕩的判別方法、振蕩時(shí)距離保護(hù)不同段別的動(dòng)作行為。確定了振蕩閉鎖判據(jù)的選擇結(jié)論并提出了相應(yīng)的算法。本文還對(duì)微機(jī)型距離保護(hù)裝置振蕩閉鎖的軟件方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。關(guān)鍵詞：微機(jī)；距離保護(hù)；振蕩閉鎖abstract:oscillation is a common abnormal operational status in power system. when the power system oscillated, because the electric angle on both sides of the system

4、 do cyclical changes,so the effective values of voltage and current of the line will change,thus the distance protection what reflected impedance, it may malfunction.the installation of microcomputer relay protection to be the high reliability,high movement accuracy and so on. compared with traditio

5、nal relay protection,it have move superiority.this paper analysis principle merits and drawbacks in the power swing block of the distance protection, explains how the oscillation have an affect on distance protection, introduce the constitution of power swing block of the distance protection. this p

6、aper also analysis the discriminance when the system osillation、the action in different segments of the distance protection when the system osillation.define how to judge power swing block and come up with the algorithm.this paper also brief introduction of the software design of power swing block o

7、f the microcomputer type distance protection.key words: microcomputer;distance protection;power swing block第1章 緒論1.1設(shè)計(jì)的目的與意義電力系統(tǒng)中由于輸電線路輸送功率過(guò)大，超過(guò)靜穩(wěn)態(tài)極限，或由于無(wú)功功率不足而引起系統(tǒng)電壓降低，或由于短路故障切除時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起暫態(tài)穩(wěn)定破壞,或由于非同期自動(dòng)重合閘不成功，或在聯(lián)系較弱的系統(tǒng)中，也可能由于誤操作、發(fā)電機(jī)失磁或故障跳閘、斷開(kāi)某一線路或設(shè)備等因素都有可能引起系統(tǒng)振蕩。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生同步振蕩或異步振蕩，由于保護(hù)安裝點(diǎn)電流和電壓的幅值以及他們之間的

8、相位關(guān)系作周期性變化不僅嚴(yán)重威脅到電力設(shè)備的安全,還會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大沖擊，甚至可能引起整個(gè)系統(tǒng)的崩潰，造成大面積長(zhǎng)時(shí)間的停電。當(dāng)測(cè)量阻抗進(jìn)入距離保護(hù)的動(dòng)作區(qū)域時(shí)，距離保護(hù)元件將發(fā)生誤動(dòng)作。如何區(qū)分電力系統(tǒng)振蕩與短路，在振蕩中快速檢測(cè)出故障以切除故障區(qū)段一直是輸電線路距離保護(hù)的重要課題之一。本課題設(shè)計(jì)的就是微機(jī)型距離保護(hù)裝置的振蕩閉鎖與軟件實(shí)現(xiàn)。1.2振蕩閉鎖研究的現(xiàn)狀當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生振蕩時(shí)，為了防止保護(hù)裝置誤動(dòng)作，通常的做法是采用專用的振蕩閉鎖措施。傳統(tǒng)距離保護(hù)的振蕩閉鎖廣泛采用出現(xiàn)負(fù)序電流突變量時(shí)短時(shí)開(kāi)放距離保護(hù)的i、ii段，一般取開(kāi)放保護(hù)的時(shí)間為160毫秒，故障開(kāi)始160毫秒后若距離元

9、件不啟動(dòng)就被“閉鎖”。所謂“閉鎖”就是不開(kāi)放保護(hù)，對(duì)失去暫態(tài)穩(wěn)定發(fā)生的振蕩都能有效地實(shí)現(xiàn)閉鎖。短時(shí)開(kāi)放保護(hù)的振蕩閉鎖實(shí)際上未能真正區(qū)分振蕩與短路，只是在可能出現(xiàn)誤動(dòng)作期間將保護(hù)閉鎖。當(dāng)振蕩中再發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，必須開(kāi)放保護(hù)，為此，振蕩閉鎖元件中均有振蕩中再發(fā)生故障的判別元件?，F(xiàn)有的方法有：1.2.1測(cè)量drdt。這種方法是利用振蕩時(shí)測(cè)量阻抗的電阻分量變化較大，變化速率取決于振蕩周期，而短路時(shí)，測(cè)量阻抗的電阻分量雖然因弧光放電而略有變化，但其變化率遠(yuǎn)小于振蕩時(shí)電阻的變化率。所以在振蕩過(guò)程中可按感受阻抗先有突變而后持續(xù)02秒不變?cè)韥?lái)檢出振蕩中又發(fā)生了短路故障。此方案主要在較早的wxb一11型系列微

10、機(jī)線路保護(hù)裝置中應(yīng)用。但當(dāng)在180附近發(fā)生故障時(shí)，該方法無(wú)法檢出故障。而且延時(shí)02秒對(duì)于保護(hù)來(lái)說(shuō)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。1.2.2反應(yīng)測(cè)量阻抗變化速度的振蕩閉鎖。在三段式距離保護(hù)中，當(dāng)其i、ii段采用方向阻抗繼電器，其段采用偏移特性阻抗繼電器時(shí)，根據(jù)其定值的配合，必須存在著 的關(guān)系，利用動(dòng)作時(shí)各段動(dòng)作時(shí)間不同的特點(diǎn)構(gòu)成振蕩閉鎖。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩且振蕩中心位于保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，由于測(cè)量阻抗逐漸減小，因此先啟動(dòng)，再啟動(dòng)，最后啟動(dòng)。而當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于測(cè)量阻抗突然減小，因此，將同時(shí)啟動(dòng)。實(shí)現(xiàn)這種振蕩閉鎖同路的基本原則是，當(dāng)，同時(shí)起動(dòng)時(shí)，允許，動(dòng)作于跳閘，而當(dāng)先起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)，, 才啟動(dòng)時(shí)，則把和的出口閉鎖，不

11、允許它們動(dòng)作于跳閘。此方法主要在國(guó)外的保護(hù)裝置中應(yīng)用。缺點(diǎn)是振蕩頻率變化范圍大，時(shí)間t不好整定。1.2.3對(duì)于三相故障通過(guò)檢測(cè)振蕩中心電壓的突變量因?yàn)槿喙收现豢紤]弧光電阻，故障后的振蕩中心電壓要小于5,所以可以通過(guò)故障前后振蕩中心電壓的突變量來(lái)判斷是否發(fā)生了三相故障，能夠在1周波內(nèi)開(kāi)放保護(hù)。其缺點(diǎn)是當(dāng)兩側(cè)相角差較大時(shí)發(fā)生三相故障，該元件將拒動(dòng)。1.2.4其他的有關(guān)振蕩閉鎖的研究小波變換、模糊理論，人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在區(qū)分振蕩與故障方面也有些研究，但幾乎沒(méi)有用于實(shí)際的距離保護(hù)裝置當(dāng)中?？傊?，上述幾種方案，在不同程度上改善了距離保護(hù)在振蕩中的性能，但是有個(gè)共同的缺點(diǎn)就是有數(shù)百毫秒至幾秒的延時(shí)【1

12、】。1.3本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本文分析了距離保護(hù)中振蕩閉鎖的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，解釋了振蕩是如何對(duì)距離保護(hù)產(chǎn)生影響的，介紹了距離保護(hù)中振蕩閉鎖回路的構(gòu)成。本文還分析了系統(tǒng)振蕩的判別方法、振蕩時(shí)距離保護(hù)不同段別的動(dòng)作行為。確定了振蕩閉鎖判據(jù)的選擇結(jié)論并提出了相應(yīng)的算法。完成了距離保護(hù)裝置振蕩閉鎖的軟件流程圖設(shè)計(jì)。第2章 繼電保護(hù)2.1電力系統(tǒng)的概念電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的。是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過(guò)各

13、種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。建立結(jié)構(gòu)合理的大型電力系統(tǒng)不僅便于電能生產(chǎn)與消費(fèi)的集中管理、統(tǒng)一調(diào)度和分配，減少總裝機(jī)容量，節(jié)省動(dòng)力設(shè)施投資，且有利于地區(qū)能源資源的合理開(kāi)發(fā)利用，更大限度地滿足地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)的用電需要。電力系統(tǒng)建設(shè)往往是國(guó)家及地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無(wú)污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變化，開(kāi)創(chuàng)了電力時(shí)代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。2.2繼電保護(hù)的概念 電力系統(tǒng)中每個(gè)元件上設(shè)置一種有效地裝置，當(dāng)電氣元件發(fā)生故

14、障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，該裝置能夠快速切斷故障元件的供電或向工作人員發(fā)出信號(hào)進(jìn)行處理，以減少事故發(fā)生的幾率，這種裝置即稱為繼電保護(hù)裝置。2.3繼電保護(hù)裝置的組成 繼電保護(hù)相當(dāng)于一種在線的開(kāi)環(huán)的自動(dòng)控制裝置，根據(jù)過(guò)程控制信號(hào)性質(zhì)的不同，可以分為模擬型和數(shù)字型兩大類，而模擬型分為機(jī)電型和靜態(tài)型。 常規(guī)模擬繼電保護(hù)裝置，一般包括測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。如圖2-1所示。（1）測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”；“大于”、“不大于”等于“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。圖2-1 繼電保護(hù)裝置的原

15、理結(jié)構(gòu)圖（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。繼電保護(hù)中常用的邏輯回路有“或”、“與”、“否”、“延時(shí)啟動(dòng)”以及“記憶”等回路。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分輸出的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如故障時(shí)，動(dòng)作于跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)，不動(dòng)作等。2.4繼電保護(hù)的基本原理繼電保護(hù)要完成在系統(tǒng)中的作用，首先必須能區(qū)分系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)、不正常運(yùn)行狀態(tài)及故障運(yùn)行狀態(tài)。電力系統(tǒng)從正常情況運(yùn)行到故障或不正常運(yùn)行時(shí)，它的電

16、氣量（電流、電壓的大小和它們之間的相位角等）會(huì)發(fā)生非常顯著的變化，繼電保護(hù)就是利用電氣的突變來(lái)鑒別系統(tǒng)有無(wú)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)電氣量的變化測(cè)量值與系統(tǒng)正常時(shí)的電氣參數(shù)的對(duì)比來(lái)檢測(cè)故障類型和故障范圍來(lái)判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障，從而決定是否應(yīng)該動(dòng)作的。而依據(jù)反映的物理量的不同，保護(hù)裝置可以構(gòu)成下述各種原理的保護(hù)：（1） 反映電氣量的保護(hù) 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通常伴有電流增大、電壓降低以及電流與電壓的比值（阻抗）和它們之間的相位角發(fā)生改變等現(xiàn)象。因此在被保護(hù)的元件的一端裝設(shè)的種種變換器可以檢測(cè)、比較并鑒別出發(fā)生故障時(shí)的這些基本參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的差別，就可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)裝置。（2）

17、 反映非電氣量的保護(hù) 如反映溫度、壓力、流量等非電氣量變化的可以構(gòu)成電力變壓器的瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)等。 當(dāng)電源為雙側(cè)電源時(shí)，線路發(fā)生故障如圖2-2所示：電力系統(tǒng)中的任一元件，如圖2-2中的線路a-b，在正常運(yùn)行時(shí)，在某一瞬間，負(fù)荷電流總是從一側(cè)流入而從另一側(cè)流出，如圖2-2(a)所示。按照規(guī)定的正方向，a-b兩側(cè)的電流大小相等，而相位相差180。而當(dāng)線路a-b的范圍以外的k1點(diǎn)短路的時(shí)侯，如圖2-2（b）所示，（a） 正常運(yùn)行情況；（b）k1點(diǎn)短路時(shí)的電流分布；（c） k2點(diǎn)短路時(shí)的電流分布圖2-2 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)接線由電源i供給的短路電流將流過(guò)線路a-b,此時(shí)a-b兩側(cè)的電流仍然是大小相等相位

18、相反，其特征與正常運(yùn)行時(shí)一樣。如果短路發(fā)生在線路a-b的范圍以內(nèi)k2,如圖2-2（c）所示，由于兩側(cè)電源均分別向短路點(diǎn)k2供給短路電流和，因此，在線路a-b兩側(cè)的電流都是由母線流向線路，此時(shí)兩個(gè)電流的大小一般都不相等，在理想情況下（兩側(cè)電勢(shì)同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等）,兩個(gè)電流同相位。2.5繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用 繼電保護(hù)是保障電網(wǎng)可靠運(yùn)行的重要組成部分,繼電保護(hù)裝置廣泛使用在變電站和斷路器上,用于監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),記錄故障類型,控制斷路器工作。在電力系統(tǒng)中,繼電保護(hù)的作用在于:當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí), 繼電保護(hù)裝置應(yīng)能自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除,以保證無(wú)故障

19、部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行,并使故障件免于繼續(xù)遭受損害；當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),繼電保護(hù)應(yīng)能及時(shí)反應(yīng),并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件,而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作,而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí),以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。以此最大限度地減少對(duì)電力元件本身的損壞,降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響,從而滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求,改善繼電保護(hù)裝置的性能,提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大和等級(jí)的不斷提高,系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式日趨復(fù)雜,對(duì)繼電保護(hù)的要求也越來(lái)越高。 2.6繼電保護(hù)的基本要求為實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，作用于跳閘的繼電

20、保護(hù)裝置在技術(shù)性能上必須滿足以下4個(gè)要求：（1）選擇性 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)的動(dòng)作應(yīng)具有選擇性，它僅切除故障部分，不影響非故障部分的繼續(xù)運(yùn)行，保證最大范圍的供電，盡量縮小停電范圍。 （3） 速動(dòng)性 系統(tǒng)由于其實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)要求繼電保護(hù)裝置盡快動(dòng)作，切除故障，這樣可以使系統(tǒng)電壓恢復(fù)快，減少對(duì)廣大用戶的影響；電氣設(shè)備的損壞程度降低；防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大；有利于閃絡(luò)處絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)，提高了自動(dòng)重合閘的成功率 。故障切除時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。目前保護(hù)動(dòng)作速度最快的約0.02s，加上快速斷路的動(dòng)作時(shí)間，故障可在0.05-0.06s以內(nèi)切除。（3）靈敏性 繼電保護(hù)裝置反映

21、故障的能力稱為靈敏性，靈敏度高，說(shuō)明繼電保護(hù)裝置反映故障的能力強(qiáng)，可以加速保護(hù)的起動(dòng)。靈敏性常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。它是在保護(hù)裝置的測(cè)量元件確定了動(dòng)作值后，按最不利的運(yùn)行方式、故障類型、保護(hù)范圍內(nèi)的指定點(diǎn)校驗(yàn)，并滿足有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。（4）可靠性 可靠性是指在保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該反映的故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動(dòng)作（即不拒動(dòng)）。而在不屬于該保護(hù)動(dòng)作的其他情況下，則不應(yīng)該動(dòng)作（即不誤動(dòng)）。根據(jù)繼電保護(hù)的任務(wù)和保護(hù)范圍，如果某一保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作而未動(dòng)作則稱為拒動(dòng)；如果電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)或故障不在保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作而動(dòng)作了則稱為誤動(dòng)。繼電保護(hù)的拒動(dòng)和誤動(dòng)將影響裝置的可靠性，可靠性不

22、高，將嚴(yán)重破壞電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。裝置的原理、接線方式、構(gòu)成條件等方面都直接決定了保護(hù)裝置的可靠性，因此現(xiàn)在的保護(hù)裝置在選用時(shí)盡量采用原理簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富、裝置可靠性高的保護(hù)【2】。第3章 距離保護(hù)的作用原理3.1距離保護(hù)的概念距離保護(hù)是反映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的位置（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。如圖3-1（a）中所示網(wǎng)絡(luò)接線圖，設(shè)短斷路器1dl處裝有距離保護(hù)1，則當(dāng)d點(diǎn)短路時(shí)，該保護(hù)能測(cè)出d點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離（或），并與保護(hù)1的保護(hù)范圍的長(zhǎng)度（或）比較，當(dāng) (或)時(shí)，故障點(diǎn)位于保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作。反之，保護(hù)不動(dòng)作。所以距離保護(hù)也叫低阻抗保護(hù)。顯然()

23、或（）不受電網(wǎng)接線方式及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。叫保護(hù)的整定阻抗, 叫保護(hù)的測(cè)量阻抗。3.2距離保護(hù)的配置為了滿足速動(dòng)性、選擇性和靈敏性的要求，距離保護(hù)目前廣泛采用三段式配置原則，并分別稱為距離保護(hù)的段、段、段。其各段的保護(hù)范圍示意圖如圖3-1(b)所示。3.2.1距離段保護(hù)距離保護(hù)的第段是瞬時(shí)動(dòng)作的，是保護(hù)本身的固有動(dòng)作時(shí)間。以圖3-1(a)中的保護(hù)2為例，其第段本應(yīng)保護(hù)線路ab的全長(zhǎng)，即保護(hù)范圍為全長(zhǎng)的100%，然而實(shí)際上卻是不可能的，因?yàn)楫?dāng)線路bc出口處短路時(shí)，保護(hù)2的第段不應(yīng)動(dòng)作，為此，其啟動(dòng)阻抗的整定值必須躲開(kāi)這一點(diǎn)短路時(shí)所測(cè)量到的阻抗，即?？紤]到阻抗測(cè)量和電流、電壓互感器的誤差，需引入

24、可靠系數(shù)（一般取0.80.85），則 （3-1）即距離段能保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%85%。（a）網(wǎng)絡(luò)接線圖（b）保護(hù)范圍示意圖圖3-1 距離保護(hù)網(wǎng)絡(luò)接線示意圖3.2.2距離段保護(hù)距離段的保護(hù)范圍應(yīng)能保護(hù)線路全長(zhǎng)。它的整定阻抗按相鄰下一條線路的距離段整定，并引入可靠系數(shù),即 （3-2）距離段的靈敏度應(yīng)保證在本線路末端短路時(shí)保護(hù)具有足夠的靈敏性。 （3-3）3.2.3距離段保護(hù)距離段保護(hù)一般按躲過(guò)最小負(fù)荷阻抗整定，它的整定值較小，保護(hù)范圍較大，常做后備保護(hù)用。為了保證選擇性，它的動(dòng)作時(shí)限按階梯原則整定，動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)。 （3-4） 距離保護(hù)的靈敏度應(yīng)滿足作近后備時(shí)保護(hù)本線路全長(zhǎng)及作遠(yuǎn)后備時(shí)保護(hù)相鄰線路全

25、長(zhǎng)的要求【3】。3.3距離保護(hù)的主要組成元件在一般情況下，距離保護(hù)裝置由以下元件組成，其邏輯關(guān)系如圖3-2所示。圖3-2 三段式距離保護(hù)的組成元件和邏輯框圖3.3.1起動(dòng)元件起動(dòng)元件的主要作用是在發(fā)生故障的瞬間起動(dòng)整套保護(hù)，并和距離元件動(dòng)作后組成與門，起動(dòng)出口回路動(dòng)作于跳閘，以提高保護(hù)裝置的可靠性。起動(dòng)元件可由過(guò)電流繼電器、低阻抗繼電器或反應(yīng)于負(fù)序和零序電流的繼電器構(gòu)成。具體選用哪一種，應(yīng)由被保護(hù)線路的具體情況而定。3.3.2距離元件（、和）距離元件的主要作用實(shí)際上是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之前的阻抗（亦即距離）。一般和采用方向阻抗繼電器，采用偏移特性阻抗繼電器3.3.3時(shí)間元件時(shí)間元件的主要

26、作用實(shí)際上是按照故障點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)的遠(yuǎn)近，根據(jù)預(yù)定的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。一般采用時(shí)間繼電器。圖3-2為三段式距離保護(hù)的簡(jiǎn)化邏輯框圖。當(dāng)正方向發(fā)生故障時(shí)，起動(dòng)元件動(dòng)作，如果故障位于第i段范圍內(nèi)，則動(dòng)作，并與起動(dòng)元件的輸出信號(hào)通過(guò)與門，瞬時(shí)作用于出口回路，動(dòng)作于跳閘。如果故障點(diǎn)位于距離ii段保護(hù)范圍內(nèi)，則不動(dòng)而動(dòng)作，隨即起動(dòng)ii段的時(shí)間元件，待延時(shí)到達(dá)后，也通過(guò)與門起動(dòng)出口回路動(dòng)作于跳閘。如果故障位于距離保護(hù)iii段保護(hù)范圍以內(nèi)，則動(dòng)作起動(dòng)，在的延時(shí)之內(nèi)，假定故障未被其他的保護(hù)動(dòng)作切除，則在延時(shí)到達(dá)后，仍通過(guò)與門和出口回路動(dòng)作于跳閘，起到后備保護(hù)的作用。第4章 振蕩閉鎖4.1振蕩閉

27、鎖回路對(duì)于在系統(tǒng)振蕩時(shí)可能誤動(dòng)作的保護(hù)裝置，應(yīng)該裝設(shè)專門的振蕩閉鎖回路，以防止系統(tǒng)振蕩時(shí)誤動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)振蕩使兩側(cè)電源之間的角度擺到=180時(shí)，保護(hù)所受到的影響與在系統(tǒng)振蕩中心處三相短路時(shí)的效果是一樣的，因此，就必須要求振蕩閉鎖回路能夠有效地區(qū)分系統(tǒng)振蕩和發(fā)生三相短路這兩種不同情況。電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩和短路時(shí)的主要區(qū)別如下：（1）振蕩時(shí)，電流和各點(diǎn)電壓的幅值均作周期性變化，只有在=180時(shí)才出現(xiàn)最嚴(yán)重的現(xiàn)象；而短路后，短路電流和各點(diǎn)電壓的值，當(dāng)不計(jì)其衰減時(shí)，是不變的。此外，振蕩時(shí)電流和各點(diǎn)電壓幅值的變化速度較慢，而短路時(shí)電流是突然增大的，電壓也突然降低，變化速度很快。（2）振蕩時(shí)，任一點(diǎn)電流與電壓之

28、間的相位關(guān)系都隨的變化而改變；而短路時(shí)，電流和電壓之間的相位是不變的。（3）振蕩時(shí)，三相完全對(duì)稱，電力系統(tǒng)中沒(méi)有負(fù)序分量出現(xiàn)；而當(dāng)短路時(shí)，總要長(zhǎng)期（在不對(duì)稱短路過(guò)程中）或瞬間（在三相短路開(kāi)始時(shí)）出現(xiàn)負(fù)序分量。（4）振蕩時(shí)，測(cè)量阻抗的電阻分量變化較大，變化速率取決于振蕩周期；而短路時(shí)，測(cè)時(shí)阻抗的電阻分量雖然因弧光放大而略有變化，但分析計(jì)算表明其電弧電阻變化率遠(yuǎn)小于振蕩所對(duì)應(yīng)的電阻的變化率。根據(jù)以上區(qū)別，振蕩閉鎖回路從原理上可分為兩種：一種是利用負(fù)序分量（或增量）的出現(xiàn)是否來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一種是利用電流、電壓或測(cè)量阻抗變化速度的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)。構(gòu)成振蕩閉鎖回路時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒(méi)有故

29、障時(shí)，應(yīng)可靠地將保護(hù)閉鎖，且振蕩不停息，閉鎖不應(yīng)解除。（2）系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障（包括轉(zhuǎn)換性故障），保護(hù)應(yīng)不被閉鎖而能可靠地動(dòng)作。（3）在振蕩的過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)能正確地動(dòng)作。（4）先故障而后又發(fā)生振蕩時(shí)，保護(hù)不致無(wú)選擇性的動(dòng)作。4.2振蕩閉鎖工作原理4.2.1啟動(dòng)元件動(dòng)作160ms以內(nèi)開(kāi)放保護(hù)的條件當(dāng)距離保護(hù)的啟動(dòng)元件是一種反映正負(fù)序綜合電流工頻變化量的過(guò)電流元件，在單純系統(tǒng)振蕩而無(wú)故障時(shí)，啟動(dòng)元件初期不動(dòng)作，其后因電流互感器的飽和而可能動(dòng)作；所以按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定的正序過(guò)電流元件先于啟動(dòng)元件動(dòng)作，否門閉鎖了“保護(hù)開(kāi)放”的邏輯；在線路故障同時(shí)伴有振蕩時(shí)，啟動(dòng)元件和正序過(guò)電流元件同

30、時(shí)動(dòng)作，但由于正序過(guò)電流元件經(jīng)延時(shí)10ms輸出，啟動(dòng)元件先于正序過(guò)電流元件動(dòng)作，否則否門閉鎖解除，由啟動(dòng)元件開(kāi)放保護(hù)160ms，即開(kāi)放條件是：?jiǎn)?dòng)元件動(dòng)作瞬間，若按躲過(guò)最大負(fù)荷整定的正序過(guò)電流元件不動(dòng)作或動(dòng)作時(shí)間不足10ms，則將保護(hù)開(kāi)放160ms，其原理邏輯框圖如4-1所示。圖4-1 振蕩閉鎖邏輯框圖4.2.2系統(tǒng)振蕩中不對(duì)稱故障時(shí)開(kāi)放條件在系統(tǒng)振蕩中發(fā)生不對(duì)稱短路故障時(shí)，振蕩閉鎖分量元件開(kāi)放保護(hù)的動(dòng)作條件為： （4-1）根據(jù)振蕩對(duì)稱的特性，所以正序電流幅值很大，而零序和負(fù)序電流較小，式4-1不滿足要求，將振蕩閉鎖。系統(tǒng)振蕩時(shí)又發(fā)生區(qū)內(nèi)不對(duì)稱短路，將有較大的負(fù)序電流分量或零序電流分量，此時(shí)，

31、式4-1是否成立，取決于短路時(shí)刻兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角擺開(kāi)程度。如果系統(tǒng)電勢(shì)角不夠大，振蕩電流數(shù)值較小，而不對(duì)稱短路時(shí)序分量電流的數(shù)值很大，則式4-1成立；保護(hù)裝置立即開(kāi)放，短路時(shí)刻若系統(tǒng)兩側(cè)電勢(shì)角已擺開(kāi)較大，此時(shí)系統(tǒng)電壓低，正序分量電流足夠大，使式4-1暫時(shí)不成立；保護(hù)裝置暫時(shí)被閉鎖，但系統(tǒng)電勢(shì)角還會(huì)變化，則裝置將在系統(tǒng)電勢(shì)角逐步減小時(shí)開(kāi)放，在不利的情況下，可能由一側(cè)瞬時(shí)開(kāi)放保護(hù)跳閘后，另一側(cè)相繼跳閘。系統(tǒng)振蕩中，若又發(fā)生區(qū)外不對(duì)稱故障，這時(shí)，相間、接地距離元件都將可能誤動(dòng)，但是，可以通過(guò)正確的設(shè)置制動(dòng)系數(shù)m，使式4-1在此情況下可靠不成立，以確保振蕩閉鎖序分量元件不開(kāi)放保護(hù)。裝置中的m值就是根據(jù)最

32、不利情況下以振蕩閉鎖序分量元件不開(kāi)放保護(hù)為原則，并有一定裕度。4.2.3系統(tǒng)振蕩中發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)保護(hù)開(kāi)放的條件（1）振蕩中心電壓在啟動(dòng)元件開(kāi)放160ms以后或系統(tǒng)振蕩過(guò)程中，如果又發(fā)生了三相短路故障，則上述兩個(gè)開(kāi)放保護(hù)的條件均不成立，不能開(kāi)放保護(hù)。因此，還必須設(shè)置專門的振蕩判別條件。系統(tǒng)振蕩時(shí)，振蕩中心的電壓可以由保護(hù)裝置算得： （4-2）式中：母線正序電壓； 正序電壓、電流夾角。系統(tǒng)振蕩時(shí)，振蕩周期在180左右，振蕩中心電壓在0.05左右，三相短路故障電阻就是弧光電阻，該電阻上壓降的幅值也在0.05左右。（2）系統(tǒng)振蕩中發(fā)生對(duì)稱性短路故障的判據(jù)三相短路時(shí)弧光電阻上的壓降約為5%，而系統(tǒng)振蕩

33、時(shí)振蕩中心電壓，在振蕩周期180左右一段時(shí)間內(nèi)降到最低點(diǎn)也約為5%。所以，振蕩中心電壓在式4-3表示的范圍內(nèi)以三相短路弧光電阻壓降相近，很難區(qū)分振蕩還是三相短路。 （4-3）實(shí)際上，振蕩中心電壓在（0.030.08）范圍內(nèi)，是指兩側(cè)系統(tǒng)e,勢(shì)角擺開(kāi)為171183.5范圍，如果按最大振蕩周期3s計(jì)算從171183.5需要104ms，其后振蕩中心電壓值就偏離式4-3范圍。所以，在滿足判據(jù)4-3后，經(jīng)過(guò)150ms延時(shí)可以有效地區(qū)分三相短路與振蕩。延時(shí)后式4-3仍能成立，判為三相短路，立即開(kāi)放保護(hù)，否則就是系統(tǒng)振蕩，閉鎖保護(hù)。（3）振蕩中三相短路后備保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為了保證三相短路故障時(shí)，保護(hù)可靠不被閉鎖

34、，裝置可設(shè)置如下后備動(dòng)作判據(jù)，并延時(shí)500ms后開(kāi)放保護(hù)。 （4-4）該段振蕩中心電壓范圍對(duì)應(yīng)系統(tǒng)電勢(shì)角為150191.5，按最大振蕩周期3s計(jì)算，振蕩中心在該區(qū)域停留時(shí)間為373ms，所以，裝置對(duì)應(yīng)的延時(shí)取500ms已有足夠裕度【4】。第5章 微機(jī)保護(hù)5.1微機(jī)保護(hù)裝置的典型結(jié)構(gòu)微機(jī)型保護(hù)裝置實(shí)質(zhì)上是一種依靠單片機(jī)微機(jī)智能地實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的工業(yè)控制裝置。一般典型的微機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)是由五個(gè)部分構(gòu)成的，即信號(hào)輸入電路、單片機(jī)微機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)接口部分、輸出通道回路及電源部分，如圖5-1所示。圖5-1 典型的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)框圖（1）信號(hào)輸入電路微機(jī)保護(hù)裝置輸入信號(hào)主要有兩類，即開(kāi)關(guān)量和模擬量信號(hào)。信號(hào)輸入電路

35、部分就是妥善處理這兩類信號(hào)，完成單片微機(jī)系統(tǒng)輸入信號(hào)接口功能。通常輸入的開(kāi)關(guān)量信號(hào)不能滿足單片微機(jī)的輸入電平要求，因此需要信號(hào)電平轉(zhuǎn)換。為了提高保護(hù)裝置的抗干擾性能，通常還需要經(jīng)整形、延時(shí)、光電隔離等處理。輸入的電壓信號(hào)和電流信號(hào)是模擬量信號(hào)。由于計(jì)算機(jī)是一種數(shù)字電路設(shè)備，只能接受數(shù)字脈沖信號(hào)，所以就需要將這一類模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字脈沖信號(hào)。完成模擬量至數(shù)字脈沖的變換稱為模數(shù)變換，輸入模擬信號(hào)的模數(shù)變換電路也稱作輸入信號(hào)調(diào)理電路。（2）單片微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的核心是單片微機(jī)系統(tǒng)，它是由單片微機(jī)和擴(kuò)展芯片構(gòu)成的一臺(tái)小型工業(yè)控制微機(jī)系統(tǒng)，除了這些硬件之外，還有存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器里的軟件系統(tǒng)

36、。這些硬件和軟件系統(tǒng)構(gòu)成的整個(gè)單片微機(jī)系統(tǒng)主要任務(wù)是完成數(shù)值測(cè)量、計(jì)算、邏輯運(yùn)算及控制和記錄等智能化任務(wù)。除此之外，現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)應(yīng)具有各種遠(yuǎn)方功能，它包括發(fā)送保護(hù)信息并上傳給變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，接收集控站、調(diào)度所的控制和管理信息。（3）人機(jī)接口部分在許多情況下，單片微機(jī)系統(tǒng)必須接受操作人員的干預(yù)，例如整定值的輸入，工作方式的變更，對(duì)單片微機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)的檢查等都需要人機(jī)對(duì)話。這部分工作的cpu控制之下完成，通常可以通過(guò)鍵盤、漢化液晶顯示、打印及信號(hào)燈、音響或語(yǔ)言警告等來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。（4）輸出通道部分輸出通道部分是對(duì)控制對(duì)象（例如電路器）實(shí)現(xiàn)控制操作的出口通道。通常這種通道的主要任務(wù)是將小信號(hào)轉(zhuǎn)

37、換為大功率輸出，滿足驅(qū)動(dòng)輸出功率要求。在出口通道里還要防止控制對(duì)象對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的反饋干預(yù)，因此出口通道也需要光隔離。總的來(lái)說(shuō)出口通道仍然是一種被控對(duì)象與微機(jī)系統(tǒng)之間的接口電路。（5）電源部分最后一部分是電源。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)對(duì)電源的要求較高，通常這種電源是逆變電源，即將直流逆變?yōu)榻涣?，再把交流整流為微機(jī)系統(tǒng)所需的直流電壓。它把變電所的強(qiáng)電系統(tǒng)的直流電源與微機(jī)的弱電系統(tǒng)電源完全隔離開(kāi)。通過(guò)逆變后的直流電源具有極強(qiáng)的抗干擾水平，對(duì)來(lái)自變電所中因斷路器跳合閘等原因產(chǎn)生的強(qiáng)干擾可以完全消除掉。5.2微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)（1）維修調(diào)試方便 微機(jī)保護(hù)裝置幾乎可以不用調(diào)試，微機(jī)保護(hù)裝置具有自診能力，可隨時(shí)對(duì)其自身的硬件

38、和軟件進(jìn)行檢測(cè)，如有異常就會(huì)發(fā)出報(bào)警，大大減輕運(yùn)行維護(hù)的工作量。（2）可靠性高 在各種保護(hù)方法中，考慮到了電力系統(tǒng)中的各種情況，具有很強(qiáng)的綜合分析和判斷能力。微機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以不斷進(jìn)行自檢，因此，可以立即檢查出微機(jī)保護(hù)內(nèi)部的大多數(shù)隨機(jī)故障，而采取適當(dāng)?shù)募m正措施。（3）易于獲得各種附加功能 由于計(jì)算機(jī)的通用性，因而在繼電保護(hù)硬件的基礎(chǔ)上，可以很方便地通過(guò)增加軟件的方法獲得保護(hù)之外的功能。例如，保護(hù)的動(dòng)作順序記錄、故障諧波分析、故障距離、低頻減載等。（4）保護(hù)性能易于改善 對(duì)于相同的硬件，可以通過(guò)算法的不同，實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)。這樣，也就可以通過(guò)改善算法來(lái)不斷完善保護(hù)性能，而不需要改動(dòng)硬件。通過(guò)軟件

39、算法的改善，可以較好的解決原有模擬繼電保護(hù)裝置無(wú)法解決的一些問(wèn)題。（5）便于遠(yuǎn)方監(jiān)控 目前的微機(jī)保護(hù)裝置均設(shè)有通信接口，這樣可以方便地將各種保護(hù)裝置變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程修改定值與投切保護(hù)裝置。第6章 微機(jī)保護(hù)的算法6.1算法的基本概念微機(jī)保護(hù)的算法是軟件的關(guān)鍵問(wèn)題。微機(jī)保護(hù)的算法有很多種。主要考慮的是計(jì)算機(jī)的精度和速度。速度又包括了兩個(gè)方面：一是算法所要求的采樣點(diǎn)數(shù)（或稱數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度），二是算法的運(yùn)算的工作量。精度與速度往往是矛盾的，若要精度高，則要利用更多的采樣點(diǎn)，也就增加了計(jì)算工作量，降低了計(jì)算速度。所以有的快速保護(hù)選擇的采樣點(diǎn)數(shù)較少，而后備保護(hù)不要求很高的計(jì)算速度，但對(duì)計(jì)算精

40、度要求就提高了，選擇采樣點(diǎn)數(shù)就較多。對(duì)算法除了有精度和速度要求之外，還有要考慮算法的數(shù)學(xué)濾波功能，即濾除影響精確計(jì)算的高次諧波分量。有的算法較簡(jiǎn)單，沒(méi)有數(shù)字濾波功能，有的算法本身就具有數(shù)字濾波功能。沒(méi)有數(shù)字濾波功能的算法，其保護(hù)裝置采樣電路部分就要考慮裝設(shè)模擬濾波器。微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波用程序?qū)崿F(xiàn)，因此不受溫度影響，也不存在元件老化和負(fù)載阻抗匹配等問(wèn)題。模擬濾波器還會(huì)因元件差異而影響濾波效果，可靠性較低。本設(shè)計(jì)主要分析保護(hù)常用的2種算法：半周積分算法、傅氏變換算法。6.2半周積分算法當(dāng)被采樣的模擬量是交流正弦量時(shí)可使用半周積分算法，如穩(wěn)態(tài)短路電流的采樣或后備保護(hù)的采樣時(shí)可使用半周積分算法。該算法

41、的依據(jù)是一個(gè)正弦量在任意半周期內(nèi)絕對(duì)值的積分為一個(gè)常數(shù)s，并積分值s和積分的起始點(diǎn)初相角無(wú)關(guān)。 據(jù)此，半周期的面積可寫成 （6-1）在半周期面積s常數(shù)求出后，可利用式（6-1）算出交流正弦量i的有效值（正弦電壓量u也可有類似算法）。而半周期面積s常數(shù)可以通過(guò)圖6-1所示的梯形法求和算出圖6-1 用梯形法近似求解示意圖 （6-2）式中，為第k次采樣值，k=0時(shí)采樣值為。n為一周期采樣點(diǎn)數(shù)。只要采樣點(diǎn)數(shù)n足夠多，用梯形近似積分的誤差可以做到很小。半周期積分算法本身具有一定的高頻分量濾波能力，因?yàn)榀B加在基波上的高頻分量在半周期積分中其對(duì)稱的正負(fù)半周互相抵消，剩余的未被抵消部分占的比重就很少了，但這種

42、算法不能抑制直流分量。由于這種算法運(yùn)算工作量較小，對(duì)于一些要求不高的電流電壓保護(hù)可以采用此種算法。6.3傅氏變換算法半周積分算法的局限性是要求采樣的波形為正弦波。當(dāng)被采樣的模擬量不是正弦波而是一個(gè)周期性時(shí)間函數(shù)時(shí)，可采用傅氏變換算法。傅氏變換算法來(lái)自傅里葉級(jí)數(shù)，即一個(gè)周期性函數(shù)i（t）可用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為各次諧波的正弦相和余弦相之和，可用下式表示 （6-3） 式中n為自然數(shù)，n=0，1，2表示諧波分量次數(shù)。于是電流i（t）中的基波分量可以表示為 (6-4)還可以表示為一般表達(dá)式 (6-5)式中為基波有效值，為t=0時(shí)基波分量初相角將用和角公式展開(kāi)，再與式6-4比較，可以得到和同和的關(guān)系。 (6

43、-6) (6-7)從式6-6和式6-7可以看出只要求出基波的正弦和余弦項(xiàng)幅值，就很容易求得基波的有效值和初相位角根據(jù)傅氏級(jí)數(shù)的逆變換原理可求得和 (6-8) （6-9）在用微機(jī)計(jì)算和時(shí)，通常都是采用有效離散方法算得，即將i(t)用各采樣點(diǎn)數(shù)值帶入，通過(guò)梯形法求和來(lái)代替積分法，考慮到，時(shí)，式6-8,6-9可表示為 （6-10） （6-11）式中n為一周采樣點(diǎn)數(shù)，為第k次采樣值，分別為k=0和n時(shí)的采樣值。當(dāng)n=12時(shí)采樣間隔一般用角度表示為30。算出和后，根據(jù)式6-6,6-7不難得到基波的有效值和相角 （6-12） （6-13）與半周積分算法比較，傅氏變換算法可以計(jì)算周期性時(shí)間函數(shù)，還可算出初相

44、位角，其積分運(yùn)算結(jié)果同樣具有數(shù)字濾波功能，運(yùn)算工作量也不大。但這種算法用于暫態(tài)采樣計(jì)算時(shí)受輸入模擬量中的非周期分量影響較大，理論分析在最不利的條件下可產(chǎn)生15%以上的誤差，通常還需要采用一些補(bǔ)償措施加以克服。目前許多較先進(jìn)的保護(hù)裝置都采用了傅氏交換算法。經(jīng)過(guò)比較，本設(shè)計(jì)選用傅氏變換算法。第7章 軟件設(shè)計(jì)7.1微機(jī)保護(hù)主程序框圖微機(jī)保護(hù)主程序框圖如圖7-1所示圖7-1 微機(jī)保護(hù)主程序框圖7.1.1初始化“初始化”是指保護(hù)裝置在上電或按下復(fù)位鍵時(shí)首先執(zhí)行的程序，它主要是對(duì)單片微機(jī)（cpu）及可編程擴(kuò)展芯片的工作方式和參數(shù)的設(shè)置，以便在后面的程序中按預(yù)定方案工作，例如cpu的各種地址指針的設(shè)置；并行

45、、串行及定時(shí)器可編程擴(kuò)展芯片的工作方式和參數(shù)的設(shè)置。初始化有初始化（一）、初始化（二）及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初始化三個(gè)部分。初始化（一）是對(duì)單片微機(jī)及其擴(kuò)展芯片的初始化，使保護(hù)輸出的開(kāi)關(guān)量出口初始化，賦以正常值，以保證出口繼電器均不動(dòng)作。初始化（一）是運(yùn)行與監(jiān)控程序都需要用到的初始化程序。初始化（一）后通過(guò)人機(jī)接口液晶顯示器顯示主菜單，由工作人員選擇運(yùn)行或調(diào)試（退出運(yùn)行）工作方式。如選擇“退出運(yùn)行”就進(jìn)入監(jiān)控程序，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話并執(zhí)行調(diào)試命令。若選擇“運(yùn)行”，則開(kāi)始初始化（二）。初始化（二）包括采樣定時(shí)器的初始化、控制采樣間隔時(shí)間、對(duì)ram區(qū)中所有運(yùn)行時(shí)要使用的軟件計(jì)數(shù)器及各種標(biāo)志位清零等程序。初始化完

46、成后，開(kāi)始對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行全面質(zhì)檢。如裝置不正常則顯示裝置故障信息，然后開(kāi)放串行口中斷，等待管理系統(tǒng)cpu通過(guò)串行口中斷來(lái)查詢自檢狀況，向微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度傳送各保護(hù)的自檢結(jié)果。如裝置自檢通過(guò)，則進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化。這部分的初始化主要指采樣值存放地址指針初始化，如果是vfc式采樣方式，則還需對(duì)可編程計(jì)數(shù)器初始化。完成采樣系統(tǒng)初始化后，開(kāi)放采樣定時(shí)器中斷和串行口中斷，等待中斷發(fā)生后轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。7.1.2自檢的內(nèi)容和方式在完成初始化（二）之后進(jìn)入全面自檢。全面自檢包括對(duì)ram、eprom、等回路的自檢。（1）ram的讀寫檢查對(duì)ram的某一單元寫入一個(gè)數(shù)（例如寫入aah），再?gòu)闹凶x出，并比

47、較兩者是否相等。如發(fā)現(xiàn)寫入與讀出的數(shù)值不一致，說(shuō)明隨機(jī)存儲(chǔ)器ram有問(wèn)題，則驅(qū)動(dòng)顯示器顯示故障信號(hào)（故障字符代碼）和故障時(shí)間，故障說(shuō)明“ram故障”。顯示故障的同時(shí)開(kāi)放串行口中斷并等待管理單元cpu查詢。（2）定值檢查每套定值在存入時(shí)，都自動(dòng)固化若干個(gè)效驗(yàn)碼。若發(fā)現(xiàn)只讀存儲(chǔ)器定值求和碼與事先存放的定值不一致，說(shuō)明有故障，則驅(qū)動(dòng)顯示故障字符代碼和故障時(shí)間，故障類型說(shuō)明“故障”及故障范圍（定值區(qū)和參數(shù)區(qū)）。（3）eprom求和自檢及crc自檢求和自檢eprom時(shí)，將eprom中存放的程序代碼從第一個(gè)字節(jié)加到最后一個(gè)字節(jié)，將求和結(jié)果與固化在程序末尾的和數(shù)進(jìn)行比較。如發(fā)現(xiàn)求和自檢與源程序求和結(jié)果不符，

48、則顯示器顯示相應(yīng)故障字符、代碼和故障時(shí)間、類型說(shuō)明“eprom故障”。這種求和自檢方式算法簡(jiǎn)單，執(zhí)行速度快，常用于eprom的在線實(shí)時(shí)自檢。但eprom累加和自檢在多個(gè)字節(jié)變位時(shí)漏檢的可能性相對(duì)較大。因此對(duì)于新投產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)常用crc循環(huán)冗余碼自檢方法。crc自檢是對(duì)每個(gè)字節(jié)的每個(gè)位均作規(guī)定的運(yùn)算，錯(cuò)誤檢出率高，但由于執(zhí)行速度慢，花費(fèi)很長(zhǎng)的cpu時(shí)間，因此不能用于在線實(shí)時(shí)自檢。（4）開(kāi)出自檢開(kāi)出自檢主要檢測(cè)開(kāi)出通道是否正常，它是通過(guò)硬件開(kāi)出反饋來(lái)檢測(cè)的。7.1.3開(kāi)放中斷與等待中斷在初始化之時(shí)，采樣中斷和串行口中斷仍然被cpu的軟開(kāi)關(guān)關(guān)斷，這時(shí)a/d轉(zhuǎn)換和串行口通信均處于禁止?fàn)顟B(tài)。初始化之后，進(jìn)入

49、運(yùn)行之前應(yīng)開(kāi)始模數(shù)變換，并進(jìn)行一系列采樣計(jì)算。所以必須開(kāi)放采樣中斷，使采樣定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，并每隔時(shí)間發(fā)出一次采樣中斷請(qǐng)求信號(hào)。同樣的道理，進(jìn)入運(yùn)行之前應(yīng)開(kāi)放串行口中斷，以保證接口cpu對(duì)保護(hù)cpu的正常通信。在開(kāi)放中斷后必須延時(shí)60ms，以確保采樣數(shù)據(jù)的完整性和正確性。7.1.4自檢循環(huán)在開(kāi)放了中斷后，所有準(zhǔn)備工作就緒了，主程序就進(jìn)入自檢循環(huán)階段。故障處理程序結(jié)束返回主程序，也是在這里進(jìn)入自檢循環(huán)的。7.2距離保護(hù)的采樣中斷服務(wù)程序與其他微機(jī)保護(hù)相比，距離保護(hù)有一定的特殊性,它首先反映在采樣中斷服務(wù)程序上。因?yàn)槲C(jī)型距離保護(hù)是采樣計(jì)算故障線路阻抗來(lái)完成程序邏輯判斷的一種保護(hù)，如果在單相接地故障后發(fā)展成兩相接地故障，那么采樣計(jì)算阻抗的變化必定要影響到保護(hù)其后的程序邏輯判斷。所以在通用的采樣中斷服務(wù)程序中增加了相繼故障的判斷程序。如圖7-2所示。圖7-2 距離保護(hù)采樣中斷服務(wù)程序在圖7-2中，有兩個(gè)標(biāo)志位qdb和zdb他們起到對(duì)程序的切換作用。qdb是啟動(dòng)標(biāo)志位，zdb是振蕩閉鎖標(biāo)志位，它們有以下四種狀態(tài)：（1） 當(dāng)qdb=0,zdb=0標(biāo)志著系統(tǒng)正常運(yùn)行。（2）啟動(dòng)元件（di1）啟動(dòng)后qdb=1,zdb=0,此時(shí)仍定時(shí)進(jìn)入采樣中斷服務(wù)程序，但每次采樣中斷因