輸電線路微機繼電保護系統(tǒng)設計

《輸電線路微機繼電保護系統(tǒng)設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、繼電保護課程設計輸電線路微機繼電保護系統(tǒng)設計學院：物理與電子電氣工程專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：學號：摘要輸電線路繼電保護是整個電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的任務是快速準確地切除線路故障，保證電網安全運行。本文采用微機控制方法，對高壓輸電線路故障進行診斷和切除，取代傳統(tǒng)電磁型繼電保護裝置。線路保護裝置采用STC12C5A60S2芯片作為控制核心，硬件電路主要包括芯片外圍電路，模擬信號處理和采樣電路，開關量輸入輸出電路，電源電路等。本文首先對整個控制系統(tǒng)進行軟件仿真，然后再將設計應用到實際當中，闡述三段式電流保護的控制流程和軟件實

2、現方法。關鍵詞單片機；繼電保護；整流；電流互感器目錄1緒論11.1設計背景11.2微機繼電保護的發(fā)展趨勢及特點11.3本文主要工作22系統(tǒng)硬件設計32.1系統(tǒng)框架32.2系統(tǒng)仿真32.2.1仿真設計32.2.2部分電路分析42.2.3仿真結果62.3系統(tǒng)硬件72.3.1主要芯片和器件的選擇72.3.2單片機最小系統(tǒng)設計102.4三段式電流保護理論132.4.1電流速斷保護（第I段）132.4.2限時電流速斷保護（第II段）132.4.3定時限過電流保護（第III段）142.4.4三段式電流保護小結143系統(tǒng)軟件設計143.1系統(tǒng)

3、軟件設計方案14總結14參考文獻151緒論1.1設計背景當今社會，電能已經成為人類最重要的能源之一，它幾乎已經滲透到人類一切的活動當中。由于電能的生產是在相對集中的區(qū)域完成，所以電能的輸送成為電力系統(tǒng)中重要組成部分。隨著電網電壓等級的不斷升高和用電負荷的不斷增加，輸電安全也逐漸成為重要研究課題。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)繼電保護經歷了機電型、整流型、晶體管型和集成電路型幾個階段。20世紀70年代以后，電力系統(tǒng)繼電保護進入微機時代。微機繼電保護降低了設備成本，提高了設備可靠性，同時具有控制靈活、準確，性能優(yōu)良等特點，成為當今主流的繼?？刂坪诵摹?/p>

4、本文采用51單片機為核心，通過低壓數字微機信號采集、數據分析、動作輸出，實現對高壓輸電線路的診斷、分析、故障切除，保護電力系統(tǒng)安全運行。1.2微機繼電保護的發(fā)展趨勢及特點繼電保護技術發(fā)展趨勢向計算機化、網絡化、智能化、保護、控制、測量和數據通信一體化發(fā)展。隨著計算機技術的飛速發(fā)展及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展，出現了一些引人注目的新趨勢[1]。微機繼電保護主要有以下特點：1．改善和提高繼電保護的動作特征和性能

5、，動作正確率高。主要表現在能得到常規(guī)保護不易獲得的特性；其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護；可引進自動控制、新的數學理論和技術如自適應、狀態(tài)預測、模糊控制及人工神經網絡等，其運行正確率很高也已在運行實踐中得到證明。2．可以方便地擴充其他輔助功能。如故障錄波、波形分析等，可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。3．工藝結構條件優(yōu)越。體現在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標準；裝置體積小，減少了盤位數量；功耗低。4．可靠性容易提高。體現在數字元件的特性不易受溫度變化、電源波動、使用年限的影響，不易受元件更換的影響

6、；且自檢和巡檢能力強，可用軟件方法檢測主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。5．使用靈活方便，人機界面越來越友好。其維護調試也更方便，從而縮短維修時間；同時依據運行經驗，在現場可通過軟件方法改變特性、結構。6．可以進行遠方監(jiān)控。微機保護裝置具有串行通信功能，與變電所微機監(jiān)控系統(tǒng)的通信聯絡使微機保護具有遠方監(jiān)控特性等等。141.3本文主要工作本文在借鑒國內外微機繼電保護發(fā)展的成功經驗結合現有資源對輸電線路繼電保護系統(tǒng)進行了軟件仿真以及硬件實物的設計。其主要內容包括以下幾個方面:1．簡單概述了微機繼電保護技術[2]。主要介紹了國內國

7、外微機繼電保護的發(fā)展史、繼電保護的幾大特點、主要的理論技術和成果以及今后總的發(fā)展要求和趨勢。2．三段式電流繼電保護的原理，及整定方法。3．利用protues軟件進行系統(tǒng)的電路設計并仿真。4．與仿真軟件配合進行單片機軟件編程。5．系統(tǒng)硬件設計原理與過程。包括單片機最小系統(tǒng)電路設計、A/D模塊、AC/DC整流穩(wěn)壓電路設計、三段式電流速斷保護電路連接。6．系統(tǒng)聯合調試。142系統(tǒng)硬件設計2.1系統(tǒng)框架隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網結構的日益復雜，對其保護、控制、變量、通信等功能的要求越來越高，而且由于新一代、高性能微控制器的出現，微機保護裝

8、置將逐步實現高集成度、全功能化。本系統(tǒng)著重考慮了保護的特殊性和實驗的靈活性要求，采用了STC新型的高性能FLASH型MCU，從而使本裝置既滿足了繼電保護的“四性”要求，又能靈活的適應各種保護原理的需要。本系統(tǒng)硬件核心采用中國STC公司STC12C5A60S2芯片