35kV輸電線路功率方向保護(hù)設(shè)計(jì)

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)微機(jī)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：35kV輸電線路功率方向保護(hù)設(shè)計(jì)院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣 學(xué) 號： 13 學(xué)生姓名： 1 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：2課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語 學(xué) 號 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 電氣1班課程設(shè)計(jì)題目35kV輸電線路功率方向保護(hù)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)BAG1123L3L2L1EDCG2G3987654系統(tǒng)接線圖如圖：課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)參見下表 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)工作量L1=L2=40km,L3=40km,LB-C=40km,LC-D=30km,LD-E=30km,線路阻抗0.4/km,最大負(fù)荷電流IB-C.Lmax=90

2、A,IC-D.Lmax=60A, ID-E.Lmax=45A,電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù)Kss=1.5，電流繼電器返回系數(shù)Kre=0.85。最大運(yùn)行方式：三臺(tái)發(fā)電機(jī)及線路L1、L2、L3同時(shí)投入運(yùn)行；最小運(yùn)行方式：G2、L2退出運(yùn)行。一、整定計(jì)算1.等值電抗計(jì)算、短路電流計(jì)算。2.整定保護(hù)4、5的電流速斷保護(hù)定值，并盡可能在一端加裝方向元件。3確定保護(hù)5、7、9限時(shí)電流速斷保護(hù)的電流定值，并校驗(yàn)靈敏度。4確定保護(hù)4、5、6、7、8、9過電流保護(hù)的時(shí)間定值，并說明何處需要安裝方向元件。二、硬件電路設(shè)計(jì)包括CPU最小系統(tǒng)、電流電壓數(shù)據(jù)采集、開關(guān)設(shè)備狀態(tài)檢測、控制輸出、報(bào)警顯示等部分。三、軟件設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)思想

3、，給出參數(shù)有效值計(jì)算及故障判據(jù)方法，繪制流程圖或邏輯圖。四、仿真驗(yàn)證給出仿真電路及仿真結(jié)果，分析仿真結(jié)果同理論計(jì)算結(jié)果的異同及原因。院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電氣工程及其自動(dòng)化續(xù)表進(jìn)度計(jì)劃第一天：收集資料，確定設(shè)計(jì)方案。 第二天：等值電抗和短路電流計(jì)算，電流速斷保護(hù)整定計(jì)算。第三天：限時(shí)電流速斷、過電流保護(hù)整定計(jì)算。 第四天：硬件電路設(shè)計(jì)（最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)檢測部分）。第五天：硬件電路設(shè)計(jì)（控制輸出、報(bào)警顯示部分）。 第六天：軟件設(shè)計(jì)（有效值計(jì)算、故障判據(jù)）。第七天：軟件設(shè)計(jì)（繪制流程圖或邏輯圖）第八天：仿真驗(yàn)證及分析。 第九天：撰寫說明書。第十天：課設(shè)總結(jié)，迎接答辯。指導(dǎo)教師評語

4、及成績平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算摘 要電能是現(xiàn)代社會(huì)中使用最為廣泛、地位最為重要的能源，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對國民經(jīng)濟(jì)、人民生活乃至社會(huì)穩(wěn)定都極為重要。電力系統(tǒng)由各種電氣設(shè)備組成，由于自然環(huán)境、制造質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)水平等諸多方面的因素，電力系統(tǒng)的各種元件在運(yùn)行可能會(huì)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)。為了能在電力系統(tǒng)受到外界干擾時(shí)，有比較可靠的、及時(shí)的保護(hù)動(dòng)作，從而切斷故障點(diǎn)且極大限度地使未故障部分繼續(xù)供電，就需要有專門的技術(shù)為電力系統(tǒng)建立一個(gè)安全保障體系，其中最重要的就是繼電保護(hù)技術(shù)。本文主要對35KV

5、輸電線路功率方向保護(hù)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，功率方向保護(hù)是在每個(gè)斷路器的電流保護(hù)中增加一個(gè)功率方向測量元件。使其對電流保護(hù)段來說，因?yàn)榉捶较蚨搪窌r(shí)功率方向測量元件不動(dòng)作，其整定值就只需躲過正方向線路末端短路電流最大值，而不必躲過反方向短路的最大短路電流，因而提高了靈敏度。關(guān)鍵詞：輸電線路；方向元件；功率方向保護(hù)；電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行目 錄第1章 緒論11.1輸電線路電流保護(hù)概述11.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容1第2章 輸電線路功率方向保護(hù)整定計(jì)算32.1 方向電流段整定計(jì)算32.1.1 保護(hù)4、5的段動(dòng)作電流的整定42.1.2 靈敏度校驗(yàn)52.1.3 動(dòng)作時(shí)間的整定52.2 保護(hù)5、7、9方向電流段整定計(jì)算52.3

6、方向電流段動(dòng)作時(shí)間整定計(jì)算及方向元件的安裝6第3章 硬件電路設(shè)計(jì)73.1微機(jī)保護(hù)總體設(shè)計(jì)方案73.2 CPU的選擇83.3聲光報(bào)警電路93.4人機(jī)對話接口設(shè)計(jì)93.5單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)11第4章 軟件設(shè)計(jì)134.1 微機(jī)繼電保護(hù)軟件總流程圖134.2 保護(hù)功能程序流程圖13第5章 MATLAB建模仿真分析155.1 MATLAB系統(tǒng)仿真圖155.2 仿真波形16第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)19參考文獻(xiàn)20第1章 緒論1.1輸電線路電流保護(hù)概述社會(huì)的發(fā)展使人們的生活與電的聯(lián)系越來越緊密。保障電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，是電力系統(tǒng)的首要任務(wù)。電力系統(tǒng)是否安全可靠的供電，取決于組成電力系統(tǒng)的各個(gè)電力元件是否正常

7、運(yùn)行。因此電力系統(tǒng)就需要保護(hù)裝置當(dāng)系統(tǒng)方式故障或者是處于不正常工作狀態(tài)的時(shí)候，及時(shí)準(zhǔn)確的跳閘或者是發(fā)報(bào)警信號，這個(gè)裝置就是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置。近幾年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)突破了傳統(tǒng)的電磁型、晶體管型及集成電路型繼電保護(hù)形式，出現(xiàn)了以微型機(jī)、微控制器為核心的繼電保護(hù)形式。電力系統(tǒng)的輸、配線路因各種原因可能會(huì)發(fā)生相間或相地短路故障，因此，必須有相應(yīng)的保護(hù)裝置來反映這些故障，并控制故障線路的斷路器，使其跳閘以切除故障.對各種不同電壓等級的線路應(yīng)該裝設(shè)不同的相間短路和接地短路的保護(hù)。對于3KV及以上的電力設(shè)備和線路的短路故障，應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)；對于電壓等級在2

8、20KV及以上的線路，應(yīng)考慮或者必須裝設(shè)雙重化的主保護(hù)，對于整個(gè)線路的故障，應(yīng)無延時(shí)控制其短路器跳閘。線路的相間短路、接地短路保護(hù)有：電流電壓保護(hù)，方向電流電壓保護(hù)，接地零序流電壓保護(hù)，距離保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)等。電力系統(tǒng)中線路的電流電壓保護(hù)包括：帶方向判別和不帶方向判別的相間短路電流電壓保護(hù)，帶方向判別和不帶方向判別的接地短路電流電壓保護(hù)。他們分別是用于雙電源網(wǎng)絡(luò)、單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)及單電源輻射網(wǎng)絡(luò)的線路上切除相間或接地短路故障。由于三段式電流保護(hù)是僅利用相間短路后電流幅值增大的特征來區(qū)分故障與運(yùn)行狀態(tài)的，以動(dòng)作電流的大小和動(dòng)作時(shí)限的長短配合來保證有選擇地切除故障。這種原理在多電源網(wǎng)絡(luò)中使用遇到困難，

9、所以在兩側(cè)都有電源的情況下，在每條線路的兩側(cè)均需裝設(shè)斷路器和保護(hù)裝置。1.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容在每個(gè)斷路器的電流保護(hù)中增加一個(gè)功率方向測量元件（當(dāng)他和電流測量元件均動(dòng)作后才啟動(dòng)邏輯元件），并規(guī)定當(dāng)短路功率從母線流向線路（為正）時(shí)該功率元件動(dòng)作，而從線路流向母線（為負(fù)）時(shí)不動(dòng)作。那么對電流保護(hù)段來說，因?yàn)榉捶较蚨搪窌r(shí)功率方向測量元件不動(dòng)作，其整定值就只需躲過正方向線路末端短路電流最大值，而不必躲過反方向短路的最大短路電流，因而提高了靈敏度。這種增加了功率方向測量元件的電流保護(hù)即為方向電流保護(hù)。在雙電源網(wǎng)絡(luò)或其他復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，可以采用帶方向的三段式電流保護(hù)，以滿足保護(hù)的各種性能要求。本文主要對保護(hù)段的段

10、動(dòng)作電流的整定、靈敏度的校驗(yàn)、動(dòng)作時(shí)間的整定，段電流的整定計(jì)算和段動(dòng)作時(shí)間整定計(jì)算，繪制方向電流保護(hù)原理圖，并對動(dòng)作過程進(jìn)行分析。三段式方向電流保護(hù)的特點(diǎn)，三段式電流保護(hù)在作用原理、征訂計(jì)算原則等方面與無方向三段式保護(hù)基本相同。但方向電流保護(hù)用于雙電源網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在構(gòu)成、整定、相互配合等問題上還有以下特點(diǎn)：在保護(hù)構(gòu)成中增加功率方向測量原件，并與電流測量元件共同判別是否在保護(hù)線路的正方向上發(fā)生故障。方向電流保護(hù)第1段，即無時(shí)限方向電流速度保護(hù)的動(dòng)作電流整定可以不必躲過反方向外部最大短路電流；第1段電流保護(hù)動(dòng)作電流還應(yīng)考慮躲過反向不對稱短路時(shí)，流過非故障相的電流，這樣可防止在反方向發(fā)生

11、不對稱故障時(shí)非故障線功率方向測量元件誤動(dòng)作而造成的保護(hù)誤動(dòng)作；在環(huán)網(wǎng)和雙電源網(wǎng)中，功率方向可能相同的電流保護(hù)第1段的動(dòng)作電流之間和動(dòng)作時(shí)間之間應(yīng)相互配合，以保證保護(hù)的選擇性。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要包括了六大部分，分別為運(yùn)行方式的選擇、負(fù)荷電流計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)功率方向保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)以及對繼電保護(hù)裝置的仿真分析等。第2章 輸電線路功率方向保護(hù)整定計(jì)算2.1 方向電流段整定計(jì)算首先要進(jìn)行動(dòng)作電流的整定，如圖2.1和圖2.2所示分別為系統(tǒng)最大運(yùn)行狀態(tài)和最小運(yùn)行狀態(tài)下的等效電路圖：圖2.1 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式等效電路圖圖2.2系統(tǒng)最小運(yùn)行方式由條件可知：，所以最大運(yùn)行方式的等值阻抗為：最小運(yùn)

12、行方式下的等值阻抗為：則C母線的最大短路電流為：同理D母線的最大短路電流為：E母線的最大短路電流為：于是可以求出保護(hù)1、2、3的第一段動(dòng)作電流分別為：2.1.1 保護(hù)4、5的段動(dòng)作電流的整定在線路A點(diǎn)的三相短路時(shí)的最大短路電流為：所以保護(hù)4的段動(dòng)作電流為：同理，在線路B點(diǎn)的三相短路時(shí)的最大短路電流為：保護(hù)5的段動(dòng)作電流為：2.1.2 靈敏度校驗(yàn)靈敏度可以反映出繼電保護(hù)裝置對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或者不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，所以對各個(gè)保護(hù)進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)就很有必要，如下所示：所以保護(hù)4的靈敏度為：所以保護(hù)4滿足靈敏度要求。同理保護(hù)5的靈敏度為：所以保護(hù)5也滿足靈敏度要求。2.1.3 動(dòng)作時(shí)間的整

13、定無時(shí)限電流速斷保護(hù)不必外加延時(shí)元件，即電流保護(hù)的第段動(dòng)作時(shí)間為：2.2 保護(hù)5、7、9方向電流段整定計(jì)算 當(dāng)電流段的保護(hù)靈敏度達(dá)不到要求時(shí)就不能使用，此時(shí)可以采用另一種保護(hù)方式，即帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，所以以保護(hù)5為例對其方向電流段進(jìn)行整定計(jì)算。已知分支系數(shù)=流過故障線電流與流過保護(hù)線電流的比值。所以所以保護(hù)5的動(dòng)作電流為：對其進(jìn)行校驗(yàn)：所以滿足靈敏度要求。2.3方向電流段動(dòng)作時(shí)間整定計(jì)算及方向元件的安裝為保證選擇性，則必須加延時(shí)元件，且應(yīng)按照階梯形原則整定，即兩相鄰線路的電流動(dòng)作時(shí)間相差一個(gè)t。上一線路與動(dòng)作時(shí)間長的下一段線路相配合；末級不裝延時(shí)元件；越靠近電源，延時(shí)越長。s（線路末端），

14、（無下一級，相當(dāng)于末級） 若 矛盾，所以需加方向元件。又由于：> 為簡化保護(hù)接線和提高保護(hù)的可靠性，電流保護(hù)每相的第、段可共用一個(gè)方向元件。電流保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)間較小者而可能失去選擇性時(shí)加方向元件，動(dòng)作時(shí)間相同者可能失去選擇性時(shí)均加方向元件。所以，保護(hù)4，6，8加方向元件。第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1微機(jī)保護(hù)總體設(shè)計(jì)方案微機(jī)繼電保護(hù)的主要部分是微機(jī)，因此，除微機(jī)本體外，還必須配自電力系統(tǒng)向計(jì)算機(jī)輸入有關(guān)信息的輸入接口和計(jì)算機(jī)向電力系統(tǒng)輸出控制信息的輸出接口。此外計(jì)算機(jī)還要輸入有關(guān)計(jì)算和操作程序，輸出記錄的信息，以供運(yùn)行人員進(jìn)行分析事故，即計(jì)算機(jī)還必須有人機(jī)聯(lián)系部分。微機(jī)保護(hù)裝置硬件系統(tǒng)如圖

15、3.1所示，一般包括以下幾部分。數(shù)據(jù)采集人機(jī)接口微機(jī)系統(tǒng)觸摸按鍵 繼電器打印機(jī)顯示器開關(guān)量輸出開關(guān)量輸入圖3.1微機(jī)保護(hù)硬件示意框圖（1）模擬量輸入系統(tǒng)由于微機(jī)系統(tǒng)是一種數(shù)字電路設(shè)備，只能識別數(shù)字量，所以就需要將來自TA，TV的電流，電壓這一類模擬信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的微機(jī)系統(tǒng)能接受的數(shù)字信號。（2）微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)裝置的核心，一般包括：微處理器，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及定時(shí)器，“看門狗”等。微機(jī)系統(tǒng)用來分析計(jì)算電力系統(tǒng)的有關(guān)電量和判定系統(tǒng)是否發(fā)生故障，然后決定是否發(fā)生跳閘信號。保護(hù)裝置工作時(shí)，CPU執(zhí)行存放在EPROM中的程序，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的信息輸入至RAM區(qū)并進(jìn)行分析處理，

16、已完成各種繼電保護(hù)功能。（3）開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng) 開關(guān)量輸入/輸出回路由若干個(gè)并行接口適配器、光電隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成。該系統(tǒng)完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號警報(bào)、外部接點(diǎn)輸入等功能。（4）人機(jī)對話接口回路該回路主要功能用于人機(jī)對話，如調(diào)試、定值整定、工作方式設(shè)定、動(dòng)作行為記錄、與系統(tǒng)通信等。人機(jī)對話接口回路主要包括打印、顯示、鍵盤及信號燈、音響或語音告警等。（5）電源微機(jī)保護(hù)的電源是一套微機(jī)保護(hù)裝置的重要組成部分。通常采用逆變穩(wěn)壓電源，一般集成電路芯片的工作電壓為5V，而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的芯片通常需要雙極性的±15V或±12V工作電壓，繼電器回路則需要24V電壓。

17、3.2 CPU的選擇1.單片機(jī)選擇單片機(jī)能夠接受A/D 轉(zhuǎn)換電路輸入的數(shù)字信號，并將輸入的信號進(jìn)行處理和運(yùn)算，以控制電流或者控制電壓的形式輸出給被控制的單元電路，完成各項(xiàng)任務(wù)要求。2. AT89C51 單片機(jī)的性能及應(yīng)用圖3.2 89C51單片機(jī)引腳圖AT89C51單片機(jī)溫度測控儀采用Atmel 公司的AT89C51單片機(jī)，采用雙列直插封裝（DIP），有40 個(gè)引腳。其主要特征如下：(1)面向控制的8 位CPU ；(2)一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，振蕩頻率為024MHz；(3)片內(nèi)4KB Flash ROM程序存儲(chǔ)器；(4)128B 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；(5)可尋址64KB的片外程序存儲(chǔ)器和片

18、外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器控制電路；(6)2個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；(7)4個(gè)并行的I/O口，共32條可單獨(dú)編程的I/O線；(8)中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，可編為兩個(gè)優(yōu)先級；(9)一個(gè)全雙工的異步串行口；(10)21個(gè)特殊功能寄存器；(11) 具有節(jié)電工作方式，即休閑方式和掉電保護(hù)方式。3.3聲光報(bào)警電路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的報(bào)警電路采用聲光報(bào)警器。由蜂鳴器LS、LED、三極管等組成。其中AT89C51的P3.7引腳經(jīng)電阻接到發(fā)光三極管P端，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，LED閃爍發(fā)光。達(dá)到聲光同時(shí)報(bào)警的效果。如圖3.7所示。圖3.3 聲光報(bào)警電路3.4人機(jī)對話接口設(shè)計(jì)液晶顯示器是一種極低功耗的顯示器件。本設(shè)計(jì)采用LCDl60

19、2液晶顯示。LCDl602是工業(yè)字符型液晶顯示屏，同時(shí)可以顯示2行內(nèi)容，每行可顯示16個(gè)字符或數(shù)字，總共可以顯示16x2即32個(gè)字符。LCDl602液晶顯示屏能夠顯示豐富的內(nèi)容，功耗低、體積小，重量輕，所以經(jīng)常被使用在袖珍式儀表以及低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。LCDl602的特點(diǎn)如下所示：（1）3.3V或5V的工作電壓，可以調(diào)節(jié)對比度。（2） 內(nèi)置獨(dú)立復(fù)位電路。（3） 具有各類如清屏、字符或光標(biāo)閃爍、顯示移位等控制命令。（4） 內(nèi)置8個(gè)字符發(fā)生器CGRAM，它是5x7點(diǎn)陣的，并且用戶可以自定義此字符發(fā)生器。直觀的顯示、穩(wěn)定的性能、以及簡單的外圍電路設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)使得用戶觀看更加簡潔。具體接線情況如圖3.4所

20、示圖3.4 LED顯示電路圖3.5 鍵盤電路鍵盤的結(jié)構(gòu)有兩種：獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵，其中獨(dú)立式按鍵適用于按鍵數(shù)量不多的場合，而矩陣式按鍵適用于按鍵數(shù)量較多的場合。鍵盤有兩種工作方式：編程掃描方式和中斷掃描方式。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式按鍵鍵盤，并利用中斷掃描法處理按鍵，消抖由軟件實(shí)現(xiàn)。鍵盤掃描電路如圖3.5所示。3.5單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖3.6CPU最小系統(tǒng)圖CPU最小系統(tǒng)圖由CPU(89C51)，復(fù)位電路（圖左上），時(shí)鐘電路（圖左）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展圖構(gòu)成。復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)

21、間由電路的RC值來決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般教科書推薦C取10u，R取8.2K。當(dāng)然也有其他取法的，原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平。至于如何具體定量計(jì)算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場合)/12MHz單片機(jī)：一片AT89C51兼容單片機(jī)第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1 微機(jī)繼電保護(hù)軟件總流程圖該軟件主要包括主程序模塊、裝置功能設(shè)置（按鍵中斷服務(wù)）模塊、采樣中斷服務(wù)模塊、數(shù)

22、據(jù)處理等模塊等。主程序模塊主要包括初始化、全面自檢的內(nèi)容、開放中斷與等待中斷、自檢循環(huán)等程序?！俺跏蓟笔侵副Ｗo(hù)裝置在上電或整組復(fù)歸時(shí)首先執(zhí)行的程序，它主要是對微機(jī)系統(tǒng)及其可編程擴(kuò)展芯片的工作方式初始化、各種標(biāo)志設(shè)置、參數(shù)的設(shè)置、整定值加載等，以便在后面的程序中按預(yù)定方案工作。主程序按固定的采樣周期接收采樣中斷進(jìn)入采樣的程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波、開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和啟動(dòng)條件的計(jì)算，根據(jù)是否滿足啟動(dòng)條件而進(jìn)入正常運(yùn)行程序或故障計(jì)算程序。如圖4.1是微機(jī)繼電保護(hù)軟件總流程圖。4.2 保護(hù)功能程序流程圖微機(jī)繼電保護(hù)的軟件由接口軟件和保護(hù)軟件量大部分組成。接口軟件是

23、指人機(jī)接口部分的軟件，其程序分為監(jiān)控程序和運(yùn)行程序。執(zhí)行哪一個(gè)部分程序有接口面板的工作方式或顯示器上顯示的菜單選擇來決定。監(jiān)控程序主要就是鍵盤命令處理程序，是為了接口插件以及各CPU保護(hù)插件進(jìn)行調(diào)試和整定而設(shè)置的程序。接口的運(yùn)行程序有主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序構(gòu)成。保護(hù)軟件有三種工作狀態(tài)：運(yùn)行、調(diào)試和不對應(yīng)狀態(tài)。圖4.2 保護(hù)功能程序基本流程圖采樣中斷服務(wù)程序主要包括采樣計(jì)算，TV、TA斷線自檢和保護(hù)起動(dòng)元件三個(gè)部分。同時(shí)還可以根據(jù)不同的保護(hù)特點(diǎn)，增加一些檢測被保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)的程序。保護(hù)的采樣計(jì)算就是采用某種適當(dāng)?shù)乃惴ǚ謩e計(jì)算各相電壓、電流的有效值、相位、頻率及阻抗等。還可以根據(jù)需要進(jìn)一步計(jì)算出各

24、序電壓、電流及各序功率方向，并分別存入RAM指定的區(qū)域內(nèi)，供后續(xù)的程序（如邏輯判斷等）使用。第5章 MATLAB建模仿真分析5.1 MATLAB系統(tǒng)仿真圖為了設(shè)計(jì)出高性能的繼電保護(hù)產(chǎn)品，通常要進(jìn)行繼電保護(hù)模擬實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)迷你實(shí)驗(yàn)是在物理模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)成本高且效率低?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護(hù)仿真是利用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行的，本設(shè)計(jì)應(yīng)用MATLAB新型線路功率方向保護(hù)的仿真。利用計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)保護(hù)裝置的運(yùn)行情況，能夠盡早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題。MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于

25、算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。由MATLAB軟件進(jìn)行輸電線路功率方向保護(hù)仿真實(shí)驗(yàn)的仿真圖形如圖5.1所示。圖5.1 MATLAB建模仿真圖將MATLAB仿真技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中輸電線路方向電流保護(hù)的研究，針對輸電線路方向電流保護(hù)技術(shù)的核心內(nèi)容。仿真步驟如下1) 環(huán)節(jié)庫及其輸入，將給定的信號輸入仿真系統(tǒng)；2) 環(huán)節(jié)的聯(lián)接，將各個(gè)環(huán)節(jié)的端口按框圖連接起來；3) 環(huán)節(jié)參數(shù)的設(shè)定，將參數(shù)以MATLAB中合法的方式表示；4) 系統(tǒng)的建立，構(gòu)建了繼電保護(hù)系統(tǒng)輸電線路方向電流保護(hù)的MATLAB 仿真。5.2

26、仿真波形根據(jù)線路三段式保護(hù)的原理以及各段保護(hù)之間的配合模擬各段保護(hù)的動(dòng)作情況。（1）模擬電流段保護(hù)動(dòng)作執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖5.2所示：由圖可以看出線路在0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過一個(gè)很小的延時(shí)0.001s，斷路器1跳閘。電流段成功按時(shí)動(dòng)作。圖5.2 電流段仿真波形圖2）模擬電流段保護(hù)動(dòng)作，在電流段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)是模擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路1的值來模擬線路不同段的故障。將線路1的值設(shè)置為10，線路0、2分別為0.3、3.5。仿真參數(shù)同1），執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖5.3所示：圖5.3 電流段仿真波形圖由圖可以看出線路在0.05

27、s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的延時(shí)0.5s，斷路器1在0.55s跳閘。電流段成功按時(shí)動(dòng)作。3）模擬電流段保護(hù)動(dòng)作，在電流段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)是模擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路1的值來模擬線路不同段的故障。將線路1的值設(shè)置為15.5，線路0、2分別為0.3、3.5。仿真參數(shù)同1），執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖5.4所示:圖5.4 電流段仿真波形圖 由圖可以看出線路在0.05s發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的延時(shí)1.0s，斷路器1在1s左右跳閘。電流段成功按時(shí)動(dòng)作。第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本文主要是針對輸電線路功率方向保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行簡單的介紹，然后分別在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下對等值電抗進(jìn)行計(jì)算，并且計(jì)算出各個(gè)保護(hù)的動(dòng)作電流，進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，進(jìn)而繪制出方向保護(hù)的原理圖，最后對系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真并分析了結(jié)果。 首先，對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其算法的知識有了一定的了解，且基本完成了本課題的基本要求，但是由于知識水平的有限，對本課題的研究還存在一些不足之處，比如在模型搭建時(shí)，考慮情況