電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-輸電線路、變壓器微機(jī)保護(hù)的綜述(含外文翻譯)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　輸電線路、變壓器微機(jī)保護(hù)的綜述</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)

2、化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　輸電線路、變壓器微機(jī)保護(hù)的綜述</p>&l

3、t;p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來(lái)微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，微機(jī)保護(hù)具有可靠性高、使用方便及工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性等特點(diǎn)。使得其為電力系統(tǒng)中的重要組成部分。研究微機(jī)保護(hù)的工作原理及對(duì)輸電線路和電氣設(shè)備的保護(hù)是繼電工作者的重要工作。</p><p>　　本文首先對(duì)微機(jī)保護(hù)的發(fā)展歷程做了簡(jiǎn)單介紹。介紹了微機(jī)保護(hù)的四個(gè)發(fā)展階段。接著對(duì)微

4、機(jī)保護(hù)的硬件裝置、微機(jī)保護(hù)軟件基礎(chǔ)做了簡(jiǎn)單介紹。對(duì)于硬件結(jié)構(gòu)主要介紹了微機(jī)保護(hù)對(duì)輸電線路、變壓器的硬件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。軟件部分不僅介紹了數(shù)字濾波器、保護(hù)算法、保護(hù)邏輯三類程序，還有微機(jī)保護(hù)的保護(hù)邏輯程序。對(duì)微機(jī)保護(hù)邏輯程序框圖原理的主程序和中斷程序做了些介紹。</p><p>　　接下來(lái)是講微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用。主要講述微機(jī)保護(hù)對(duì)輸電線路和變電器的保護(hù)。介紹了輸電線路的微機(jī)保護(hù)硬件和軟件構(gòu)成，還有線路微機(jī)保護(hù)的功

5、能。對(duì)于變電器微機(jī)保護(hù)主要介紹其變壓器微機(jī)保護(hù)電流平衡調(diào)整、變壓器主體保護(hù)、主變壓器后備保護(hù)及其特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 微機(jī)保護(hù)；微機(jī)保護(hù)軟件原理；微機(jī)保護(hù)硬件配置；變壓器；輸電線路</p><p>　　In Microprocessor-based protection</p><p><b>　　Abstract</b><

6、;/p><p>　　In recent years, more extensive use of microprocessor-based protection in the power system, computer protection with high reliability, easy to use and process structure of superiority and other featur

7、es. Making it an integral part in the power system. Study of microprocessor-based protection works and the protection of transmission lines and electrical equipment is to relay the important work of the workers.</p>

8、;<p>　　Firstly,a brief introduction to the course of development of the microprocessor-based protection. Describes the four stages of development of computer protection. Then, on the hardware devices of the comput

9、er protection, computer protection software infrastructure to do a brief introduction. Hardware structure of a typical structure of the computer protection device. The software part of not only the digital filter, the pr

10、otection algorithm to protect the logic of three types of procedures, as w</p><p>　　Next about the use of microprocessor-based protection in the power system. Focuses on computer protection of transmission l

11、ines and change electrical protection. Microprocessor-based protection of transmission line hardware and software structure, as well as the function of the line of microprocessor-based protection. Transformer microcomput

12、er protection of Transformer Computer Protection current balance adjustment, the transformer main protection, back-up protection and features of the main tra</p><p>　　Keywords Microprocessor-based protection

13、；Computer protection software principle；Computer protection hardware configuration; Transformer; Transmission line</p><p>　　不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目錄</b></p><p>

14、<b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2我國(guó)線路微機(jī)保護(hù)的發(fā)展歷程1</p><p>　　1.2.1輸電線路微機(jī)保護(hù)的

15、發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.3我國(guó)變壓器微機(jī)保護(hù)的歷程3</p><p>　　1.3.1變壓器微機(jī)保護(hù)發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　第2章 微機(jī)保護(hù)軟件原理5</p><p>　　2.1保護(hù)算法及其類型和任務(wù)5</p><p>　　2.2微機(jī)保護(hù)的濾波器6</p><p>

16、　　2.3繼電保護(hù)算法6</p><p>　　2.3.1半周積分算法6</p><p>　　2.3.2傅氏變換算法7</p><p>　　2.3.3解微分方程算法8</p><p>　　2.3.4移相算法8</p><p>　　2.3.5序分量濾波器算法9</p><p>　　2.4

17、微機(jī)保護(hù)邏輯程序框圖原理9</p><p>　　2.4.1微機(jī)保護(hù)主程序框圖原理10</p><p>　　2.4.2開(kāi)放中斷與等待中斷12</p><p>　　2.4.3采樣中斷服務(wù)程序原理12</p><p>　　2.5微機(jī)保護(hù)運(yùn)行的工作設(shè)計(jì)原則14</p><p>　　2.6 本章小結(jié)15</p&

18、gt;<p>　　第3章 輸電線路、變壓器的微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)16</p><p>　　3.1輸電線路微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)16</p><p>　　3.2變壓器微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)17</p><p>　　3.3 本章小結(jié)19</p><p>　　第4章 微機(jī)保護(hù)在輸電線路中的應(yīng)用20</p><p>　

19、　4.1.線路微機(jī)保護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)21</p><p>　　4.2超高壓線路微機(jī)保護(hù)的功能22</p><p>　　4.2.1啟動(dòng)元件23</p><p>　　4.2.2方向元件23</p><p>　　4.2.3距離元件23</p><p>　　4.2.4過(guò)流元件24</p><p>

20、;　　4.2.5選相元件24</p><p>　　4.2.6震蕩閉鎖元件25</p><p>　　4.2.7重合閘及后加速25</p><p>　　4.2.8其他輔助功能26</p><p>　　4.2.9高壓輸電線路保護(hù)電容電流補(bǔ)償方式26</p><p>　　4.3中低壓線路保護(hù)26</p>

21、<p>　　4.3.1電流速斷保護(hù)26</p><p>　　4.3.2限時(shí)電流速斷保護(hù)27</p><p>　　4.3.3定時(shí)限過(guò)流保護(hù)27</p><p>　　4.3.4反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)28</p><p>　　4.4監(jiān)控信息28</p><p>　　4.5本章小結(jié)29</p>

22、<p>　　第5章 變壓器微機(jī)保護(hù)30</p><p>　　5.1微機(jī)變壓器保護(hù)的特點(diǎn)30</p><p>　　5.2變壓器的過(guò)流保護(hù)30</p><p>　　5.3變壓器微機(jī)保護(hù)電流平衡調(diào)整31</p><p>　　5.3.1微機(jī)主變壓器保護(hù)TA接線原則31</p><p>　　5.3.2電流平

23、衡調(diào)整系數(shù)31</p><p>　　5.4變壓器的差動(dòng)保護(hù)32</p><p>　　5.5變壓器本體主保護(hù)33</p><p>　　5.6主變壓器后備保護(hù)34</p><p>　　5.6.1復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)電流保護(hù)34</p><p>　　5.6.2變壓器零序保護(hù)34</p><p&g

24、t;　　5.7變壓器微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性34</p><p>　　5.8本章小結(jié)35</p><p><b>　　總結(jié)36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p>&l

25、t;b>　　附錄39</b></p><p>　　千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景</b></p>

26、;<p>　　自從20世紀(jì)60年代末期，計(jì)算機(jī)開(kāi)始從離線分析電力故障系統(tǒng)和進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算階段，逐步進(jìn)入直接構(gòu)成計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置階段。這在繼電保護(hù)領(lǐng)域中是一個(gè)重大轉(zhuǎn)折，從此繼電保護(hù)進(jìn)入微機(jī)保護(hù)的發(fā)展階段。到了70年代初期，計(jì)算機(jī)的制造技術(shù)出現(xiàn)了重大突破，使得以微處理器為核心的微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段，從而帶來(lái)了微機(jī)型繼電保護(hù)的研究高潮。到90年代的中后期，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置已經(jīng)開(kāi)始在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p&

27、gt;<p>　　1.2我國(guó)線路微機(jī)保護(hù)的發(fā)展歷程</p><p>　　我國(guó)計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)研究起步較晚。到70年代末期才開(kāi)始從事這方面的研究和探索。起初是由華北電力大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)等院校和南京自動(dòng)化研究所的繼電保護(hù)科研人員在吸取國(guó)外先進(jìn)研究成果的基礎(chǔ)上研制出了不同型式、不同原理的微機(jī)保護(hù)裝置。在1984年由華北電力大學(xué)研制的一套微機(jī)距離保護(hù)MDP-1型經(jīng)運(yùn)行后通過(guò)了科研鑒定

28、，其型號(hào)即通常說(shuō)的“01”型，于1987年投入批量生產(chǎn)。揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的發(fā)展開(kāi)辟了道路。在我國(guó)微機(jī)保護(hù)的初始階段，微機(jī)保護(hù)裝置的主要特點(diǎn)是采用單CPU結(jié)構(gòu)及多電路轉(zhuǎn)換的ADC模數(shù)變換模式。</p><p>　　進(jìn)入 20世紀(jì) 90 年代以后，微機(jī)型保護(hù)在我國(guó)已得到大量應(yīng)用，成為了繼電保護(hù)裝置的主要形式。微機(jī)型保護(hù)具有強(qiáng)大的數(shù)字計(jì)算和邏輯判斷能力以及優(yōu)良的信息記憶能力，為傳統(tǒng)保護(hù)原理

29、的改善以及新原理的應(yīng)用提供了良好硬件支持。此外，微機(jī)型保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)較完善的硬件自檢和軟件自檢功能，有助于提高其抗干擾能力和運(yùn)行的穩(wěn)定性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)的智能化水平不斷提高，故障錄波、事件記錄、故障測(cè)距以及數(shù)據(jù)通訊等輔助功能也得以在保護(hù)中實(shí)現(xiàn)，這極大地簡(jiǎn)化了保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)管理，同時(shí)也為事故分析和事故后的處理提供了極大方便。由于微機(jī)型保護(hù)裝置具有的巨大優(yōu)越性和潛力，因而已取代傳統(tǒng)的模擬式保護(hù)，成為繼電保護(hù)的

30、主流形式。</p><p>　　應(yīng)用于輸電線路的保護(hù)方式主要有兩種：即階段式保護(hù)（如零序電流保護(hù)、距離保護(hù)等）和縱聯(lián)保護(hù)。階段式保護(hù)僅利用輸電線路一側(cè)的電氣量來(lái)確定故障發(fā)生的范圍，為保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性及考慮各種誤差因素的影響，這類保護(hù)的原理通常采用階段式特性，因此不能實(shí)現(xiàn)全線無(wú)延時(shí)保護(hù)的要求?？v聯(lián)保護(hù)是當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)保護(hù)借助于通道交換信息使兩側(cè)同時(shí)跳閘來(lái)實(shí)現(xiàn)全線范圍內(nèi)的快速切除故障的保護(hù)方式。由于它只反

31、映輸電線路內(nèi)部故障，又稱輸電線路的單元保護(hù)。根據(jù)保護(hù)動(dòng)作原理的不同，線路縱聯(lián)保護(hù)又分為方向縱聯(lián)保護(hù)、距離縱聯(lián)保護(hù)和差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)三大類。方向縱聯(lián)保護(hù)和距離縱聯(lián)保護(hù)均通過(guò)本側(cè)就地電氣量信號(hào)，對(duì)故障方向（范圍）進(jìn)行分析判斷，然后利用通道將本側(cè)判斷結(jié)果傳送到對(duì)側(cè)。每側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)保護(hù)的判斷結(jié)果經(jīng)過(guò)邏輯比較，來(lái)區(qū)分是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障；而差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)則是利用通道將本側(cè)電流的波形信號(hào)或數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到對(duì)側(cè)，每側(cè)保護(hù)根據(jù)對(duì)兩側(cè)電流之差的差電流結(jié)果來(lái)區(qū)分是

32、內(nèi)部還是外部故障。</p><p>　　1.2.1輸電線路微機(jī)保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　繼電保護(hù)的任務(wù)就是檢測(cè)故障信息、識(shí)別故障信號(hào)，并由此決定保護(hù)的動(dòng)作行為。因此，故障信息的識(shí)別、處理和利用是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，不斷發(fā)掘和利用故障信息對(duì)繼電保護(hù)的進(jìn)一步發(fā)展有著十分重要的意義?；诠收戏至康睦^電保護(hù)原理的研究和應(yīng)用在繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展歷程中一直占用重要地位。在模擬式保護(hù)中，以

33、故障分量為基礎(chǔ)的零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)以及差動(dòng)電流保護(hù)得到了廣泛使用，并取得了良好的運(yùn)行效果。在微機(jī)保護(hù)中，由于計(jì)算機(jī)具有的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)能力，使得故障分量的獲取更為方便，從而極大地推動(dòng)了基于故障分量的保護(hù)新原理的發(fā)展。</p><p>　　自上世紀(jì) 80 年代，人工智能技術(shù)的理論和方法取得了突破性進(jìn)展，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究引起了人們的極大興趣。人工智能就是由計(jì)算機(jī)來(lái)表示和執(zhí)行人類的智能活動(dòng)，

34、如判斷、識(shí)別、理解、學(xué)習(xí)、規(guī)劃和問(wèn)題求解等。人工智能技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于求解非線性問(wèn)題，較之于傳統(tǒng)方法有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，迄今，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出多種人工智能工具，包括：專家系統(tǒng)（ES）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）、模糊集（FS）、啟發(fā)式搜索（HS）等，相關(guān)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究也逐步展開(kāi)，其中人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用研究受到了廣泛關(guān)注。</p><p>　　當(dāng)代繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，正在從傳統(tǒng)的模擬式、數(shù)字

35、式探索進(jìn)入信息技術(shù)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的信息交互手段。到目前為止，所有的繼電保護(hù)裝置只能利用被保護(hù)設(shè)備的一側(cè)或多側(cè)電氣量信息、保護(hù)動(dòng)作特性和定值，特別是后備保護(hù)的特性和定值大多是按預(yù)設(shè)的“最嚴(yán)重情況”考慮，因此，極大降低了保護(hù)在其它故障情況下的工作性能。尤其嚴(yán)重的是，一旦某處保護(hù)動(dòng)作異常且相鄰保護(hù)失

36、去配合，或者系統(tǒng)發(fā)生連鎖性復(fù)雜故障，可能導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的崩潰，造成全網(wǎng)性的重大停電事故，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活帶來(lái)極大危害。為了從根本上解決上述問(wèn)題，繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行不應(yīng)僅局限于被保護(hù)設(shè)備本身，而應(yīng)從保證整個(gè)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的角度，構(gòu)建具有全局性的“系統(tǒng)保護(hù)”。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)

37、的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)，亦即實(shí)現(xiàn)微</p><p>　　1.3我國(guó)變壓器微機(jī)保護(hù)的歷程</p><p>　　變壓器是電力系統(tǒng)中極其重要的電氣設(shè)備，它在整個(gè)電力系統(tǒng)中起著能量和電壓轉(zhuǎn)換的作用。電力變壓器能否安全運(yùn)行，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定地工作。由于電力變壓器的重要性及其本身的貴重價(jià)值，一旦發(fā)生故障而遭到破壞，影響范圍大，破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行，將造

38、成嚴(yán)重后果，在經(jīng)濟(jì)上必然帶來(lái)重大的損失。</p><p>　　在我國(guó)，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快，在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的領(lǐng)域里產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。雖然我國(guó)在變壓器微機(jī)保護(hù)方面的研究工作起步較晚，但進(jìn)展迅速，并卓有成效。從硬件的角度來(lái)劃分，我國(guó)的電力變壓器微機(jī)保護(hù)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段:第一階段是單CPU硬件結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是采用單個(gè)CPU結(jié)構(gòu)及多路轉(zhuǎn)換的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模式;第二階段

39、是多CPU硬件結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為VFC電壓一頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。軟件的設(shè)計(jì)方面，利用多CPU的特點(diǎn)，強(qiáng)化了自檢和互檢功能，使硬件故障可定位到插件，對(duì)保護(hù)的跳閘回路，具有完善的抗干擾措施，防止拒動(dòng)和誤動(dòng)的措施;第三階段為以高性能的16位單片機(jī)構(gòu)成的硬件結(jié)構(gòu)為主，具有總線不引出芯片，電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，抗干擾能力進(jìn)一步加強(qiáng)，完善了通信功能，為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的支持。</p><p>

40、　　1.3.1變壓器微機(jī)保護(hù)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)以及各種新方法和新理論在變壓器微機(jī)保護(hù)中的廣泛應(yīng)用，繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化。微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)

41、的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　綜合自動(dòng)化。繼電保護(hù)、操作控制和監(jiān)測(cè)的集成化趨向稱之為變電所綜合自動(dòng)化實(shí)際上，保護(hù)裝置就是一臺(tái)高性能多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端，它可從網(wǎng)絡(luò)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。</p><p>　　智能化。近年來(lái)，人工智能

42、技術(shù)如自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法 進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也開(kāi)始 可以預(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。</p><p><b>　　微機(jī)保護(hù)軟件原理</b></p><p>　　微機(jī)保護(hù)軟件主要是數(shù)字濾波器、保護(hù)算法、保護(hù)邏輯三類程序組成的。微機(jī)軟件保護(hù)的流程是先數(shù)字

43、濾波器先濾除噪聲或不利于保護(hù)工作的信號(hào)，然后對(duì)數(shù)字濾波的輸出作數(shù)據(jù)分析、運(yùn)算，得到被保護(hù)設(shè)備運(yùn)行的各類參數(shù)，最終進(jìn)入保護(hù)邏輯程序作出判斷和處理。三類保護(hù)程序經(jīng)常相互穿插在一起，一般保護(hù)算法中含有數(shù)字濾波功能；保護(hù)邏輯程序中插有保護(hù)算法，而保護(hù)算法中常帶有邏輯判斷。</p><p>　　各類數(shù)字處理設(shè)備中都具有數(shù)字濾波功能，而微機(jī)保護(hù)就是一種數(shù)字處理設(shè)備，而且其濾波特性直接影響保護(hù)的精度和速度等性能，因此數(shù)字濾波對(duì)

44、保護(hù)是很重要的。保護(hù)算法可以看成一種數(shù)字濾波器，而數(shù)字濾波的方法就是一種算法。</p><p>　　2.1保護(hù)算法及其類型和任務(wù)</p><p>　　在微機(jī)保護(hù)中，模擬電壓和電流輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)離散采樣和模數(shù)變換后，計(jì)算機(jī)將這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析、運(yùn)算、判斷，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能的方法，稱為保護(hù)算法。</p><p>　　微機(jī)保護(hù)的算法按算法的目標(biāo)可分為兩類；</

45、p><p>　　（1）遵循常規(guī)的模擬型保護(hù)的原理，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的保護(hù)。例如，按模擬型保護(hù)的相位比較的動(dòng)作方程式來(lái)判斷故障是否在動(dòng)作區(qū)內(nèi)的距離保護(hù)，但它并不具體算不出阻抗值。這類多為反應(yīng)工頻穩(wěn)態(tài)電氣量的保護(hù)。</p><p>　?。?）根據(jù)輸入電氣量的若干點(diǎn)采樣值，通過(guò)一定的數(shù)學(xué)式或方程式計(jì)算出保護(hù)原理所反應(yīng)的量值，然后與定值進(jìn)行比較的保護(hù)。這類算法利用微機(jī)能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算

46、的特點(diǎn)，其動(dòng)作可以設(shè)計(jì)得十分靈活。這類算法容易實(shí)現(xiàn)反應(yīng)暫態(tài)的、比較復(fù)雜原理的保護(hù)，目前用的較廣的反映工頻變化量的各類保護(hù)。</p><p>　　保護(hù)算法的主要任務(wù)是從包含有噪音分量的輸入信號(hào)中，快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出所需的各種電氣量參數(shù)。所以，保護(hù)算法的內(nèi)容主要是濾波和參數(shù)計(jì)算。微機(jī)保護(hù)的算法有很多種，主要考慮的是計(jì)算的精度和速度。精度和速度往往是相矛盾的，若要精度高，則要利用更多的采樣點(diǎn)。這樣就增加了計(jì)算工作量，降

47、低了計(jì)算速度。反之要提高速度，則需要利用較少的采樣點(diǎn)，精度就會(huì)降低。保護(hù)算法除了要考慮精度和速度之外，還需要考慮的算法的數(shù)字濾波功能，濾除影響精度計(jì)算的高次諧波分量?？偟膩?lái)說(shuō)微機(jī)保護(hù)的任務(wù)是尋找一種對(duì)保護(hù)有效的數(shù)字運(yùn)算方法，使運(yùn)算滿足保護(hù)精度的要求下，盡可能的簡(jiǎn)便快捷地算得被保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。</p><p>　　2.2微機(jī)保護(hù)的濾波器</p><p>　　在微機(jī)保護(hù)中，濾波器主要分為模

48、擬型和數(shù)字型兩類濾波器。把模擬型濾波器安排在采樣電路之前是為了適應(yīng)采樣話的需要，將大于采樣信號(hào)最高頻率2倍以上的高頻信號(hào)濾除，以防頻率混疊，確保不失真的對(duì)輸入信號(hào)采樣。這類用于采樣前對(duì)模擬信號(hào)濾波，通常稱為ALF模擬低通濾波器。數(shù)字濾波器是是微機(jī)保護(hù)算法中為了濾除保護(hù)算法原理中指定的高頻分量及噪聲分量、直流分量等影響快速、準(zhǔn)確計(jì)算的信號(hào)。</p><p>　　數(shù)字濾波器與模擬濾波器相比具有以下突出的有點(diǎn)：<

49、/p><p>　　濾波精度高。通過(guò)加大微機(jī)所使用的字長(zhǎng)，可以很容易的提高濾波精度。</p><p>　　具有較高的靈活性。通過(guò)改變?yōu)V波器的算法或某些濾波參數(shù)，可以靈活地調(diào)整數(shù)字濾波器的濾波特性，以適用不同的應(yīng)用場(chǎng)合的要求。</p><p>　　穩(wěn)定性高。模擬器件受環(huán)境和溫度的影響要比數(shù)字型濾波器大得多。數(shù)字濾波器完全執(zhí)行的是算法程序完成的。</p><

50、;p>　　便于分時(shí)復(fù)用。采用模擬濾波器時(shí)每個(gè)輸入通道都需要裝設(shè)一個(gè)濾波器，而數(shù)字濾波器通過(guò)反復(fù)調(diào)用濾波子程序，使一套數(shù)字濾波器濾波即可完成所有通道的濾波任務(wù)，并能保證給個(gè)通道的濾波性能完全一致。</p><p>　　由此可見(jiàn)，微機(jī)保護(hù)總是采用軟件來(lái)完成任務(wù)。</p><p><b>　　2.3繼電保護(hù)算法</b></p><p>　　本文

51、繼電保護(hù)算法主要有半周積分算法、傅氏變換算法、解微分方程算法、移相算法、序分量過(guò)濾器算法。</p><p>　　2.3.1半周積分算法</p><p>　　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，例如穩(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，并且積分值s和積分起點(diǎn)初相角α無(wú)關(guān)。任何初始角α開(kāi)始到π+α的

52、半周期內(nèi)絕對(duì)值積分均為s。據(jù)此，半個(gè)周期的面積可寫(xiě)成：</p><p><b>　?。?—1）</b></p><p><b>　　（2—2）</b></p><p>　　在半周期面積S常數(shù)求出后，可以求出交流正弦量i的有效值。而半周期面積S常數(shù)可以通過(guò)梯形法求出和算出：</p><p><b

53、>　?。?—3）</b></p><p>　　式中為第k次采樣值，k=0時(shí)采樣值為 ；N為一個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　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就有一定的高頻分量濾除能力。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)半周相互抵消，剩余的未被抵消的部分占的比重少，但這種算法不能抑制直流分量。由于這種算法運(yùn)

54、算工作量較少，對(duì)于一些要求不高的電流電壓保護(hù)可以采用次方法。</p><p>　　2.3.2傅氏變換算法</p><p>　　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)，一般采用傅氏變換算法。以電流為例，一個(gè)周期性函數(shù)I（t）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，即：</p><p><b>

55、　?。?—4）</b></p><p>　　式中，n為自然數(shù)，n=0,1,2…表示諧波分量次數(shù)。</p><p>　　電流的基波分量可以表示為</p><p><b>　　（2—5）</b></p><p><b>　　它的一般表達(dá)式為</b></p><p>&

56、lt;b>　?。?—6）</b></p><p>　　將用和角公式展開(kāi)并做比較，可以得到</p><p><b>　?。?—7）</b></p><p>　　根據(jù)傅氏級(jí)數(shù)的逆變換原理可得</p><p><b>　　（2—8）</b></p><p>　　在

57、用微機(jī)計(jì)算和時(shí)，通常采用有限離散方法算得，即將i（t）用各采樣點(diǎn)數(shù)值代入，通過(guò)梯形法求和來(lái)代替積分法。令，可得：</p><p><b>　　（2—9）</b></p><p><b>　?。?—10）</b></p><p>　　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k=N時(shí)的采樣值。</p>

58、<p>　　最后可以算得基波的有效值和相角</p><p><b>　　（2—11）</b></p><p><b>　?。?—12）</b></p><p>　　與半周積分算法相比較，傅氏變換算法可以計(jì)算周期性時(shí)間函數(shù)，還可以算出初始相位角，其積分運(yùn)算結(jié)果同樣具有數(shù)字濾波功能而且運(yùn)算工作量也不大。</

59、p><p>　　2.3.3解微分方程算法</p><p>　　解微分方程算法主要用于微機(jī)距離保護(hù)中計(jì)算阻抗，該方法利用電力線路中電壓微分方程關(guān)系式。求解二元一次方程的未知數(shù)；短路故障線路阻抗R和線路電感L串聯(lián)電路來(lái)表示，下列微分方程式成立</p><p><b>　?。?—13）</b></p><p>　　式中R和L分別為

60、故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處線路正序電阻和正序電感；u和i分別為保護(hù)安裝處采樣到的電壓和電流瞬間時(shí)值。</p><p>　　式中已忽略輸電線路分布電容，實(shí)際上該電容具有濾除電壓、電流中的高頻分量的作用。因此，忽略該電容的作用會(huì)造成計(jì)算誤差。為了克服這誤差，在采樣計(jì)算電壓和電流前應(yīng)經(jīng)低通數(shù)字濾波以消除高頻分量對(duì)計(jì)算誤差的影響。</p><p>　　此外，這種算法還受電網(wǎng)頻率在事故時(shí)發(fā)生的影響，從而使得

61、算法在較大的低頻范圍內(nèi)準(zhǔn)確地計(jì)算故障線路路障的R和L。</p><p><b>　　2.3.4移相算法</b></p><p>　　移相保護(hù)也是微機(jī)保護(hù)的基本算法之一。較常用的有直接移相法，傅氏移相法等。</p><p>　　最簡(jiǎn)單的移相是直接移相算法。該算法是取不同時(shí)刻的采樣值就可直接移相。直接移相雖然簡(jiǎn)單，但只能移相的整數(shù)倍，調(diào)整級(jí)差為。&

62、lt;/p><p>　　除了直接移相還有傅氏移相法，它可以不受數(shù)據(jù)窗和采樣頻率限制，能移相任意角度?；ǖ膹?fù)函數(shù)表達(dá)式為</p><p><b>　　(2—14)</b></p><p>　　將移相任意角，只要將乘以就可以實(shí)現(xiàn)，其算法為</p><p><b>　　（2—15）</b></p>

63、;<p>　　當(dāng)為一定值時(shí)，和均為已知數(shù)，也就能算出移相后的值。</p><p>　　2.3.5序分量濾波器算法</p><p>　　微機(jī)保護(hù)的序分量濾波器的應(yīng)用比較廣泛，因?yàn)樨?fù)序和零序分量只有在故障時(shí)才會(huì)明顯增大，而正序分量則明顯減少，這些都是判斷故障的信息。它們的變換不受負(fù)荷電流的影響，這是序分量濾波器的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　以電壓為例，對(duì)稱

64、分量的基本公式可以寫(xiě)為</p><p><b>　?。?—16）</b></p><p>　　式中；，它們和組成模為1、相位差120°的對(duì)稱分量，稱為運(yùn)算子，用采樣值表示時(shí)，可以改為</p><p><b>　　（2—17）</b></p><p>　　從式（2—17）中可以知道，只要、、

65、是已采樣得到的采樣序列，經(jīng)過(guò)移相120°后，就可以得到各序分量的序列值。</p><p>　　2.4微機(jī)保護(hù)邏輯程序框圖原理</p><p>　　微機(jī)保護(hù)邏輯程序分為主程序和各種中斷服務(wù)程序兩大部分。主程序一般由三大模塊構(gòu)成：初始化和自檢循環(huán)程序；保護(hù)邏輯判斷程序；保護(hù)跳閘和后加速處理程序。中斷服務(wù)程序有采樣中斷、通信中斷、定時(shí)器中斷、電源異常中斷等。保護(hù)程序流程都有其各自的特色

66、，它們相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)軟件系統(tǒng)。</p><p>　　由于微機(jī)保護(hù)程序采用流程圖能夠比較直觀、形象、清楚地反映保護(hù)的工作和邏輯關(guān)系，所以在說(shuō)明保護(hù)軟件原理時(shí)總是采用程序流程框圖來(lái)表達(dá)保護(hù)的工作原理、各個(gè)量之間的邏輯關(guān)系。通常程序流程按順序執(zhí)行或循環(huán)切換執(zhí)行，在進(jìn)入循環(huán)流程時(shí)，每循環(huán)一次循環(huán)次數(shù)N=N+1，程序?qū)碞值切換流程方向。</p><p>　　2.4.1微機(jī)保護(hù)主程序框圖原理&l

67、t;/p><p>　　微機(jī)保護(hù)主程序見(jiàn)圖（2—1）的保護(hù)邏輯判斷模塊，因各保護(hù)邏輯原理不同而差距較大，這里主要針對(duì)初始化和自檢循環(huán)。</p><p>　　圖 2—1 微機(jī)保護(hù)主程序邏輯圖</p><p>　　2.4.1.1初始化</p><p>　　“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)及可編程擴(kuò)展芯片的工作

68、方式、參數(shù)的設(shè)置，以便在后面的程序中按預(yù)定的方案工作。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。</p><p>　　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，賦予正常值，你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)試工作方式。初始化（二）包括采樣定時(shí)器的

69、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)計(jì)數(shù)器及各種標(biāo)志位清零等程序。</p><p>　　初始化完成后，開(kāi)始對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行全面自檢。若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)控制系統(tǒng)及調(diào)度傳送各保護(hù)的自檢結(jié)果。若裝置自檢通過(guò)，則進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化主要是指采樣值存放地址指針初始化。</p>

70、<p>　　2.4.1.2自檢內(nèi)容和方式</p><p>　　在完成初始化（二）后進(jìn)入全面自檢.。全面自檢包括對(duì)RAM、EPROM、E²PROM等回路的自檢。</p><p><b>　　RAM的讀寫(xiě)檢查</b></p><p>　　對(duì)RAM的某一單元寫(xiě)入一個(gè)數(shù)，再?gòu)闹凶x出。并比較兩者是否相等。若不相等，說(shuō)明隨機(jī)存儲(chǔ)器R

71、AM有問(wèn)題，則驅(qū)動(dòng)顯示器故障信號(hào)和故障時(shí)間，故障類型說(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CPU查詢。</p><p><b>　　定值檢查</b></p><p>　　每套定值在存入E²PROM時(shí)，都自動(dòng)固化若干個(gè)校驗(yàn)碼。若發(fā)現(xiàn)只讀存儲(chǔ)器E²PROM定值求和碼與事先存放的定值和不一致，則E²PROM有故障，則驅(qū)動(dòng)顯示

72、故障字符代碼和故障時(shí)間，故障類型說(shuō)明“E²PROM故障”及故障范圍。</p><p>　　EPROM求和自檢及CRC自檢</p><p>　　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。若結(jié)果不同，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”。該求和自檢方式算法簡(jiǎn)單，執(zhí)行速度快

73、，多用于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。對(duì)新投產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)常用CRC循環(huán)冗余碼自檢方法。CRC自檢對(duì)每個(gè)字節(jié)的每個(gè)位均做規(guī)定的運(yùn)算，錯(cuò)誤檢出率高，但執(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。</p><p><b>　　開(kāi)入和開(kāi)出自檢</b></p><p>　　開(kāi)出自檢主要檢測(cè)開(kāi)出通道是否正常，它是

74、通過(guò)硬件開(kāi)出反饋來(lái)檢測(cè)的。開(kāi)入自檢可通過(guò)注入檢測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.4.2開(kāi)放中斷與等待中斷</p><p>　　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)行運(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T時(shí)間后發(fā)出一次采樣中斷請(qǐng)求信號(hào)。同理，進(jìn)入運(yùn)行

75、之前應(yīng)開(kāi)放串行口中斷，以保證管理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。</p><p>　　2.4.2.1自檢循環(huán)</p><p>　　在開(kāi)放了中斷保護(hù)后，所有裝備工作就緒了，主程序就進(jìn)入自檢循環(huán)階段。故障處理程序返回主程序及保護(hù)整組復(fù)位，也是在這里進(jìn)入自檢循環(huán)。自檢循環(huán)包括查詢檢測(cè)報(bào)告，專用及通用自檢等。</p><

76、;p>　　微機(jī)保護(hù)上電后必須進(jìn)行初始化設(shè)置和檢測(cè),如進(jìn)行堆棧指針設(shè)置、串行口、定時(shí)器工作方式的初始化等。通常微機(jī)保護(hù)面板上有一個(gè)工作方式開(kāi)關(guān)，初始化后，由開(kāi)關(guān)位置決定執(zhí)行調(diào)試程序還是運(yùn)行程序。如在調(diào)試方式，則轉(zhuǎn)至監(jiān)控程序，等待人機(jī)對(duì)話插件的調(diào)試命令。在運(yùn)行方式下則進(jìn)行全面自檢，當(dāng)全面自檢通過(guò)后才進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化，包括計(jì)數(shù)器的初始化、采樣值存放地址指針的初始化等。然后開(kāi)放中斷，通常等待60ms（三個(gè)周波）后才投入突變量起動(dòng)元

77、件的計(jì)算。如果開(kāi)放中斷后立即投入起動(dòng)元件，由于RAM區(qū)的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的，會(huì)造成起動(dòng)元件誤動(dòng)。自檢循環(huán)中的通用自瞼內(nèi)容包括RAM區(qū)讀寫(xiě)檢查、EPROM求和檢查、定值檢查、開(kāi)關(guān)量輸出回路檢查、開(kāi)關(guān)量監(jiān)視、對(duì)定值拔輪開(kāi)關(guān)位置的監(jiān)視、電壓互感器二次斷線檢查、電流求和自檢等。</p><p>　　2.4.3采樣中斷服務(wù)程序原理</p><p>　　中斷開(kāi)始后，首先進(jìn)行采樣指針更新，接著對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行差

78、分濾波，濾除采樣數(shù)據(jù)中的直流成分，并檢測(cè)零序電壓變化量，判斷零序電壓突變起動(dòng)是否發(fā)生。如果發(fā)生，起動(dòng)標(biāo)志增加一次，否則起動(dòng)標(biāo)志清零。只要連續(xù)三點(diǎn)零序電壓變化量大于整定值，就確定第一突變點(diǎn)為故障發(fā)生點(diǎn)，并設(shè)定故障起動(dòng)標(biāo)志為l，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，否則清零故障起動(dòng)標(biāo)志并返回主程序。如果故障起動(dòng)標(biāo)志為1且計(jì)數(shù)器延時(shí)，開(kāi)始計(jì)算中斷程序中的保護(hù)程序輸出，否則返回主程序。檢測(cè)保護(hù)輸出有出口否，有則修改中斷返回地址為故障處理程序首地址，并返回；如保護(hù)無(wú)出

79、口，返回主程序并順序執(zhí)行下面的程序。見(jiàn)圖（2—2）</p><p>　　圖2—3采樣中斷服務(wù)程序框圖</p><p>　　2.4.3.1故障處理程序</p><p>　　首先判斷系統(tǒng)是否有震蕩發(fā)生，若有則進(jìn)入震蕩閉鎖模塊，待振蕩停息后返回整組復(fù)歸入口，清零各種標(biāo)志并恢復(fù)起動(dòng)元件，準(zhǔn)備好下次再動(dòng)作。如判斷確實(shí)有故障發(fā)生，則進(jìn)入故障處理模塊，包括選相子模塊、繼電器計(jì)算子

80、模塊和跳閘邏輯子模塊等。</p><p>　　(1)選相程序。故障處理程序的第一步是選出故障相別，以決定阻抗計(jì)算中應(yīng)取什么相別的電壓和電流，因?yàn)橹挥泄收舷嗟淖杩共拍苷_反映故障點(diǎn)位置。該型保護(hù)裝置的選相程序首先計(jì)算三個(gè)相電流差突變量的有效值。并把它們分為大、中、小三類。如果(大一中)<<（中一?。﹦t必定是單相接地，且小者對(duì)應(yīng)的兩相為非故障相。如不滿足上述條件則為相間故障，且大者對(duì)應(yīng)的兩相為故障相。&l

81、t;/p><p>　　(2)保護(hù)繼電器計(jì)算程序，由具體繼電器算法編制。</p><p>　　(3)跳閘后程序。判為區(qū)內(nèi)故障時(shí)，ll0kV以上電壓等級(jí)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)通常驅(qū)動(dòng)三個(gè)分相跳閘出口繼電器，發(fā)出跳閘命令后40ms內(nèi)不考慮撤銷跳閘命令，以保證可靠跳閘。從40ms后判斷故障相有無(wú)電流，如無(wú)電流則認(rèn)為跳閘成功收回跳閘命令；如發(fā)出跳今后0.25s仍有電流，則發(fā)三跳（后備三跳）命令，以期在本裝置三跳

82、出口回路拒動(dòng)時(shí)起到后備作用。發(fā)出三跳命令后12s內(nèi)三相均無(wú)電流，程序轉(zhuǎn)至整組復(fù)歸，取12s的原因是考慮三相重合閘最長(zhǎng)時(shí)間不大于10s，發(fā)出三跳令后0.4s判斷任一相是否又有電流，如有電流，則進(jìn)入后加速程序段。</p><p>　　2.5微機(jī)保護(hù)運(yùn)行的工作設(shè)計(jì)原則</p><p>　　通常情況下，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的使用壽命為8-10年，到期后應(yīng)根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行改造。目前，保護(hù)改造允許的停電

83、時(shí)間也越來(lái)越短，在改造過(guò)程中，大量的時(shí)間都用來(lái)進(jìn)行電纜的鋪設(shè)和接線、回路等的調(diào)試，如果更換保護(hù)時(shí)不需要進(jìn)行屏體和電纜的更換，而只更換裝置或者插件，就能大大減少停電的時(shí)間，減少保護(hù)改造的工作量，節(jié)約成本微機(jī)保護(hù)的功能是通過(guò)數(shù)據(jù)采集、執(zhí)行出口和邏輯判斷三個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)是各個(gè)環(huán)節(jié)接口的物理特征以及交換信息的標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)屏體及二次回路的良好運(yùn)行，達(dá)到屏體與二次回路的設(shè)計(jì)和保護(hù)裝置的原理沒(méi)有關(guān)聯(lián)，提高保護(hù)裝置的可靠性。

84、</p><p>　　新的設(shè)計(jì)原則要求：首先要統(tǒng)一保護(hù)屏的配置及保護(hù)功能的正確配置；其次，統(tǒng)一裝置箱體的尺寸；第三，統(tǒng)一裝置箱體的橫端子及屏體的豎端子最后，統(tǒng)一包括軟報(bào)文信號(hào)硬接點(diǎn)信號(hào)及軟、硬壓板，也就是新的“四統(tǒng)一”原則。按照新的“四統(tǒng)一”原則對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，可以大大減少維護(hù)改造成本。在設(shè)備費(fèi)用方面，對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行維護(hù)改造時(shí)，僅僅更換了裝置，其他配件均保持原來(lái)的狀態(tài)，大大節(jié)約了改造成本在控制電纜方面，保護(hù)裝置的

85、二次回路未發(fā)生變換，也無(wú)需對(duì)控制電纜進(jìn)行更換，節(jié)省了更換電纜的費(fèi)用。在設(shè)計(jì)和施工調(diào)試費(fèi)用方面，按照新原則進(jìn)行施工，不需要拆除或者安裝新的保護(hù)屏，也無(wú)需進(jìn)行電纜和二次回路的接線和調(diào)試工作，更不需要重新設(shè)計(jì)二次回路，只需要更換裝置進(jìn)行調(diào)試即可，極大地降低了工程量，縮短了工時(shí)，節(jié)省了施工費(fèi)用在停電損失及其他方面，新原則下，施工時(shí)間大大縮短，停電的時(shí)間也相應(yīng)縮短，停電造成的損失也相應(yīng)地減少 所以，新的“四統(tǒng)一”大幅度降低了改造工程的工程量，加快

86、了工程改造進(jìn)度，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，值得我們大力推行。</p><p><b>　　2.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了微機(jī)保護(hù)軟件的程序組成。它是由數(shù)字濾波器、保護(hù)算法、保護(hù)邏輯三類程序組成的。首先講述了保護(hù)算法的定義、類型及其功能。接著介紹了數(shù)字型和模擬濾波器的功能以及它們的不同點(diǎn)。接下來(lái)介紹了微機(jī)保護(hù)邏輯框圖原理，主要介紹微機(jī)保護(hù)主程序框

87、圖和中斷服務(wù)程序框圖。最后介紹了下其工作運(yùn)行原則。</p><p>　　輸電線路、變壓器的微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　微機(jī)保護(hù)裝置是指將微型機(jī)、微控制器等器件作為核心部分構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。一般典型的微機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)由五個(gè)部分構(gòu)成的，即信號(hào)輸入電路、保護(hù)CPU系統(tǒng)、人機(jī)接口部分、輸出通道回路及電源部分。</p><p>　　3.1輸電線路微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)<

88、;/p><p>　　輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)如圖（3—1）所示。 </p><p>　　圖3—1 輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　該硬件系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：</p><p>　　(1) 模擬量輸入系統(tǒng)( 或稱數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)) : 包括電壓切換、交流輸入與變換、壓頻變換與隔離、計(jì)數(shù)器等幾部分. 其中壓頻變換與隔離、計(jì)數(shù)

89、器共同構(gòu)成VFC型的A/D轉(zhuǎn)換器, 將模擬輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量, 并將數(shù)字電路部分與模擬電路部分隔離, 以減少共模干擾的影響。</p><p>　?。?）保護(hù)裝置采用了兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）插件構(gòu)成保護(hù)單元。兩個(gè)DSP插件硬件結(jié)構(gòu)完全相同，公用模擬量和開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，其啟動(dòng)元件接點(diǎn)串連于跳閘插件的電源回路，只有當(dāng)兩塊 DSP 插件均發(fā)出啟動(dòng)跳閘信號(hào)時(shí)，裝置才能對(duì)外給出跳閘接點(diǎn)信號(hào)。采用這種方

90、式，可有效防止DSP硬件故障導(dǎo)致保護(hù)誤跳閘。每塊 DSP 插件配置有相同的保護(hù)程序，可獨(dú)立完成 AD 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、保護(hù)啟動(dòng)、故障判斷、邏輯出口等功能。</p><p>　?。?） 開(kāi)關(guān)量(或數(shù)字量) 輸入/輸出系統(tǒng): 由若干并行接口適配器( PIA或PIO) 、光電隔離器件及有接點(diǎn)的中間繼電器等組成, 以完成各種保護(hù)的跳閘、合閘、信號(hào)、報(bào)警以及外部接點(diǎn)輸入、輸出等功能。</p><p>

91、;　?。?）裝置人機(jī)交互以及對(duì)外通訊通過(guò)管理單元插件完成。管理單元與保護(hù)單元之間僅通過(guò)串口通訊方式互連，且管理單元故障不影響保護(hù)單元的正常工作。這種分層式結(jié)構(gòu)有助于提高保護(hù)單元工作的可靠性。</p><p>　　除保護(hù)單元插件和管理單元插件外，裝置還包含有交流輸入插件、信號(hào)板插件、跳閘板插件、電源插件以及母線電壓切換插件等輔助插件。整個(gè)裝置采用 6U 的背插式結(jié)構(gòu)。裝置采用背插件式結(jié)構(gòu), 把整個(gè)硬件電路按照功能和

92、特點(diǎn)劃分為幾個(gè)部分, 每個(gè)部分做在一塊印刷電路插件板上, 板上對(duì)外聯(lián)系的引線通過(guò)后端的插頭引出, 各個(gè)插件之間的連接通過(guò)機(jī)箱后部的母板實(shí)現(xiàn)。見(jiàn)圖（3—2）</p><p>　　圖3—2 機(jī)箱結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　3.2變壓器微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　在高壓或超高壓輸電系統(tǒng)中, 大型高壓變壓器微機(jī)保護(hù)裝置一般采用雙重化配置, 兩套獨(dú)立的裝置同時(shí)工作

93、, “或”門(mén)出口。當(dāng)一套裝置出現(xiàn)異常停役時(shí), 另一套裝置仍可正常運(yùn)行, 有效地防拒動(dòng)。但是, 當(dāng)一套裝置誤動(dòng)時(shí), 整個(gè)保護(hù)將出現(xiàn)誤動(dòng)。因此, 在裝置內(nèi)部需采用兩塊DSP插件并行工作“與”門(mén)出口的方式防誤動(dòng)。</p><p>　　目前比較理想是下層采用雙DSP結(jié)構(gòu), 有兩種做法: 一種是兩塊DSP插件分別完成變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)的功能, 這樣在實(shí)現(xiàn)“與”門(mén)出口時(shí)就需要四塊DSP插件, 使得裝置過(guò)于復(fù)雜, 當(dāng)一塊

94、DSP插件出現(xiàn)異常時(shí)容易誤動(dòng), 降低了裝置的可靠性。另一種做法是每一塊DSP插件同時(shí)完成變壓器主保護(hù)和后備保護(hù), 兩塊DSP插件并行工作“與”門(mén)出口, 這就需要更高性能DSP芯片。這里主要介紹后一種方法。</p><p>　　保護(hù)裝置為6U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱, 采用后插式的插件布置方案, 使用整體式面板結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖（3—3）。裝置包括交流插件、保護(hù)單元插件( CPU插件) 、開(kāi)關(guān)量輸入插件、信號(hào)插件、出口插件、管理單元插件、電

95、源插件。</p><p>　　圖3—3 變壓器保護(hù)裝置插件布置結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　保護(hù)單元插件采用雙DSP系統(tǒng),，每塊插件內(nèi)含有一套DSP系統(tǒng), 每套系統(tǒng)包含電源、采樣、DSP等硬件回路。 可獨(dú)立完成采樣、主保護(hù)、后備保護(hù)、出口、自檢、故障信息處理和故障錄波等全部功能。 兩個(gè)DSP系統(tǒng)采用并行工作“與”門(mén)出口，可以有效的防誤動(dòng)，提高裝置的可靠性。因此,本保護(hù)裝置配有兩塊CPU插件,

96、 結(jié)構(gòu)完全相同。</p><p>　　變壓器的電壓、電流信號(hào)是模擬量(隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量)信號(hào)，微機(jī)系統(tǒng)是一種數(shù)字電路設(shè)備，只能接受數(shù)字脈沖，識(shí)別數(shù)字量，因此需將來(lái)自TA、TV的模擬信號(hào)換為相應(yīng)的微機(jī)系統(tǒng)能接受的數(shù)字脈沖信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，有時(shí)還需要輸出模擬信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模擬調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，形成模擬量輸出回路。</p><p>　　計(jì)算機(jī)利用存儲(chǔ)器把程序和數(shù)據(jù)保存起來(lái)，使計(jì)算

97、機(jī)可以在脫離人的干預(yù)下自動(dòng)地工作，它的存儲(chǔ)容量和訪問(wèn)時(shí)間直接影響著整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。在變電站綜合自動(dòng)化裝置中，常見(jiàn)的存儲(chǔ)器包括EPROM(紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM(電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)、FLASH(快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器)以及NVRAM(非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器)等。EPROM的可靠性較高，通常只有紫外線長(zhǎng)時(shí)間照射才可以擦除保存于其中的內(nèi)容，在變電站綜合自動(dòng)化裝置中一般用來(lái)保存運(yùn)行程序和一些固定不

98、變的數(shù)據(jù)。EEPROM可以在運(yùn)行時(shí)在線改寫(xiě)，掉電后內(nèi)容不易丟失，在變電站綜合自動(dòng)化裝置中一般用來(lái)保存整定值。SRAM主要作用是保存程序運(yùn)行過(guò)程中臨行需要暫存的數(shù)據(jù)。NVRAM和FLASH都是近幾年來(lái)訊速發(fā)展的非易失性存儲(chǔ)器，由于它們具有掉電后數(shù)據(jù)不丟，而且讀寫(xiě)簡(jiǎn)單方便等優(yōu)勢(shì)，在變電站綜合自動(dòng)化裝置中通常將它們用來(lái)保存故障數(shù)據(jù)，以便事后分析事故用。還有一些新的變電站綜合自動(dòng)化裝置將FLASH替代EPROM作為保存運(yùn)行程序和固定參數(shù)用。隨著

99、大規(guī)模集成電路和存儲(chǔ)技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的集成度成倍地提高，現(xiàn)在已有</p><p>　　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在變電站綜合自動(dòng)化裝置中十分重要，除計(jì)時(shí)作用外，它還有兩個(gè)主要用途:用來(lái)觸發(fā)采樣信號(hào)，引起中斷采樣;在電壓一頻率(V/F)變換式A/D中，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的關(guān)鍵部件。</p><p>　　管理單元插件主要承擔(dān)保護(hù)裝置整定與調(diào)試的人機(jī)接口、故障數(shù)據(jù)收集整理以

100、及顯示打印、實(shí)時(shí)時(shí)鐘對(duì)時(shí)與廣播、各DSP運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、本地以及遠(yuǎn)程調(diào)試維護(hù)通訊等任務(wù)如圖（3—4）。其功能分兩部分: 一是借助鍵盤(pán)、液晶顯示實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能, 運(yùn)行人員可通過(guò)人機(jī)對(duì)話接口進(jìn)行整定值維護(hù)、開(kāi)入開(kāi)出調(diào)試、正常運(yùn)行時(shí)電氣參量監(jiān)測(cè)、故障報(bào)告和SOE報(bào)告的上傳等; 二是通訊功能, 實(shí)現(xiàn)管理單元對(duì)各個(gè)保護(hù)DSP的通信任務(wù),實(shí)現(xiàn)上層管理軟件( 如綜合自動(dòng)化系統(tǒng)) 和保護(hù)裝置之間的通訊任務(wù)。保護(hù)管理單元的絕大部分功能實(shí)現(xiàn)都

101、需要依靠通訊規(guī)約與保護(hù)CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。</p><p>　　圖3—4 變壓器保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要框圖</p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了微機(jī)保護(hù)對(duì)輸電線路、變壓器的硬件結(jié)構(gòu)。它是由信號(hào)輸入系統(tǒng)、保護(hù)單元、人機(jī)接口部分、輸出通道回路及電源部分這五個(gè)部分構(gòu)成。目前微機(jī)保護(hù)裝置均按模塊化設(shè)計(jì)。

102、也就是說(shuō)對(duì)于輸電線路、變壓器保護(hù)，根據(jù)不同的軟件保護(hù)來(lái)確定模塊數(shù)量。這樣給設(shè)計(jì)、運(yùn)行及維護(hù)、測(cè)試人員都帶來(lái)了極大方便。</p><p>　　第4章 微機(jī)保護(hù)在輸電線路中的應(yīng)用</p><p>　　微機(jī)保護(hù)充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)上的兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)： 高速的運(yùn)算能力和完備的存貯記憶能力，以及采用大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集，A/D 模數(shù)變換、數(shù)字濾波和抗干擾措施等技術(shù)，使其在速動(dòng)性、可靠性方面均

103、優(yōu)于以往傳統(tǒng)的常規(guī)保護(hù)，而顯示了強(qiáng)大生命力。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比，微機(jī)保護(hù)有許多優(yōu)點(diǎn)，其主要特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）改善和提高繼電保護(hù)的動(dòng)作特征和性能，正確動(dòng)作率高。主要表現(xiàn)在能得到常規(guī)保護(hù)不易獲得的特性; 其很強(qiáng)的記憶力能更好地實(shí)現(xiàn)故障分量保護(hù); 可引進(jìn)自動(dòng)控制、新的數(shù)學(xué)理論和技術(shù)，如自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，其運(yùn)行正確率很高，已在運(yùn)行實(shí)踐中得到證明。</p>&l

104、t;p>　?。?）可以方便地?cái)U(kuò)充其他輔助功能。由于計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，使得微機(jī)保護(hù)能做到硬件和軟件資源共享，在不加任何硬件的情況下，只需要增加一些軟件就可以獲得各種附加功能或輔助功能。如在微機(jī)線路保護(hù)中遇到故障錄波、波形分析等，可以方便地附加低頻減載、自動(dòng)重合閘、故障錄波、故障測(cè)距等功能。</p><p>　?。?）工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越。體現(xiàn)在硬件比較通用，相同的硬件可以通過(guò)不同的軟件來(lái)構(gòu)成原理差異的保護(hù)。因此硬件的

105、通用性較強(qiáng)，容易形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有利于提高工藝質(zhì)量和降低成本。</p><p>　　（4）可靠性容易提高。體現(xiàn)在數(shù)字元件的特性不易受溫度變化、電源波動(dòng)、使用年限的影響，不易受元件更換的影響; 且自檢和巡檢能力強(qiáng)，可用軟件方法檢測(cè)主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。</p><p>　　（5）使用靈活方便，人機(jī)界面越來(lái)越友好。其維護(hù)調(diào)試也更方便，從而縮短維修時(shí)間; 同時(shí)依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)可

106、通過(guò)軟件方法改變特性、結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。微機(jī)保護(hù)裝置具有串行通信功能，與變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機(jī)保護(hù)具有遠(yuǎn)方監(jiān)控特性。</p><p>　　輸電線路是電力系統(tǒng)中最重要的電氣元件,線路保護(hù)性能對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著十分重要的影響。近年來(lái),隨著我國(guó)高壓電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展,電網(wǎng)自動(dòng)化水平的不斷提高,對(duì)高壓線路保護(hù)性能提出了新的更高要求。與此同時(shí),

107、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,特別是高性能DSP 芯片的出現(xiàn)和應(yīng)用,使得微機(jī)保護(hù)硬件平臺(tái)資源更豐富,計(jì)算速度更快,為保護(hù)的功能完善提供了良好的硬件支持。因此,利用線路保護(hù)原理研究的新成果,以高性能硬件平臺(tái)為基礎(chǔ),研究和開(kāi)發(fā)性能更好的高壓線路微機(jī)保護(hù)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　在微機(jī)保護(hù)故障處理中，最主要的是保護(hù)邏輯程序。各種不同的保護(hù)因功能和原理不同，它們的邏輯程序也相差甚遠(yuǎn)。</p>&l

108、t;p>　　電力系統(tǒng)運(yùn)行中，輸電線路不可避免地會(huì)發(fā)生故障和出現(xiàn)不正常工作狀況。最常見(jiàn)的故障是各種形式的短路，如三相短路、兩相接地短路、兩相短路、單相接地短路等。此外，輸電線路還可能發(fā)生一相或兩相斷線以及斷線和短路同時(shí)發(fā)生或者相繼發(fā)生的復(fù)雜故障。最常見(jiàn)的不正常工作狀況是過(guò)負(fù)荷，長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷會(huì)使設(shè)備的絕緣溫度升高，加速絕緣老化或使設(shè)備遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至引起故障。故障和不正常工作狀況都有可能在電力系統(tǒng)中引起事故。國(guó)內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，大

109、型電力系統(tǒng)一旦發(fā)生自然或人為故障，若不能及時(shí)有效地得到控制而失去穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致電網(wǎng)瓦解，將會(huì)造成大面積停電，給社會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。而作為系統(tǒng)內(nèi)部和各系統(tǒng)之間聯(lián)系樞紐的大功率遠(yuǎn)距離超高壓輸電線路，其運(yùn)行的可靠性必將極大地影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)這些超高壓輸電線路的保護(hù)提出了更加嚴(yán)格的要求。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，也對(duì)保護(hù)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。</p><p>　　4.1.線路微機(jī)保護(hù)的軟件結(jié)構(gòu) <