110KV数字式线路保护装置毕业设计_精品文档.doc

1、石河子大学本科毕业论文 摘要 周专摘要继电保护装置是一种反应电力系统故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸和发出信号的设备。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，对继电保护装置本身的要求也越来越高。本文的主题是110kV线路保护装置的研究。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。在本装置设计中，距离继电器由正序电压极化，使其有很好的方向性；设计了低压距离继电器可以保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性。还对装置中采用的保护、采样算法进行了论述。本文从软硬件两个方面着手，对110kV线路微机保护装置进行了设计。它的硬件结构核

2、心由80C296和ADSP2181组成，CPU 完成装置的总启动元件和人机界面及后台通信功能，DSP完成所有的保护算法和逻辑功能， CPU内设总启动元件，启动后开放出口继电器正电源，使得装置具有很高的固有可靠性及安全性。本文还对装置进行了软件结构设计，对各个模块的功能作了具体介绍。关键词：微机保护；110Kv输电线路；数字信号处理（DSP）；微机保护算法 ii石河子大学本科毕业论文 Abstract 周专AbstractProtective relay is the one of devices to response the fault and abnormal of electric po

3、wer system to send out signals to trip CB. With the expansion of the power system and the consumer higher requirement for quality of power energy, the protection relays criteria must be improved greatly and developed to satisfy the higher requirement.This thesis is the research of 110kV-line compute

4、r basesd protection relay. This paper recalled the history, the current development and future blueprint of computer relay protection. In this paper, it proposed the distance relay with positive sequence polarized voltage which will have better fault-direction recognization.Direction recognization a

5、lso can be effective when three phase fault takes plase because of low-voltage relay introduction. It is also discussed protection algorithm in the thesis.This paper developed a 110kv transmission line computer based protection with its hardware and software designs. The hardware is developed by mai

6、n chip 80C296 and ADSP2181. The CPU fullfels relay start-up, MMI and communication and the DSP processes relay algorithm and logic functions. The start-up function in the realy is to energize trip relay positive pole of DC power supply. The protection has very high inherent reliability and security.

7、 This paper developed the software of the equipment. The software function of each block has be detailedThe prevention the intervention of electric-magnetic is introduced in the relay. Testing proved its accuracy and reliability in principle, algorithm, hardware and software.Key words: Computer rela

8、y protection；110KV transmission line；Digital Signal Processing (DSP)石河子大学本科毕业论文 第一章 绪论 周专62石河子大学本科毕业论文 目 录 周专目录第一章 绪论51.1电力系统微机保护的概述51.2微机保护的特点51.3微机保护的国内外研究概况与发展趋势61.4本课题研究背景和意义71.4.1本课题研究的背景71.4.2本课题研究的意义71.5本论文各章节的主要内容8第二章 线路保护装置配置与原理分析92.1引言92.2 110kV线路保护配置92.2.1距离保护102.2.2零序方向电流保护102.2.3重合闸112.

9、3微机距离保护的原理与特点112.3.1短路时母线残压计算的一般公式122.3.2低压距离继电器132.3.3接地距离继电器162.3.4相间距离继电器172.4零序方向过流保护的原理与特点192.5振荡闭锁192.5.1起动开放元件192.5.2 160ms后发生区内不对称故障开放元件202.5.3对称故障开放元件202.6双回线相继速动保护222.7不对称相继速动保护222.8重合闸222.9本章小结23第三章 线路微机保护的算法243.1引言243.2采样算法选择243.2.1假定输入为正弦的算法半周积分算法243.2.2周期函数算法傅氏算法273.2.3快速傅立叶算法283.3保护算法

10、分析303.3.1方向阻抗继电器算法303.3.2零序方向继电器算法303.4本章小结31第四章 装置硬件设计324.1引言324.2硬件系统基本结构设计324.3电源插件（DC）334.4交流输入变换插件（AC）334.5低通滤波插件（LPF）344.6 CPU插件（CPU）344.6.1 80C296SA性能特点354.6.2 ADSP2181性能特点354.6.3 CPLD可编程逻辑设计374.6.4 CPU扩展电路设计384.7系统复位电路404.8通信插件（COM）404.9 24V光耦隔离插件（OPT）414.10继电器出口插件（OUT）414.11显示面板（LCD）424.12操

11、作回路插件（SWI）424.13本章小结44第五章 装置软件设计455.1引言455.2保护程序结构455.3主程序设计465.4采样程序设计485.5装置起动程序设计495.5.1装置总起动元件505.5.2保护起动元件505.6正常运行程序设计505.7故障运行程序设计515.8本章小结53第六章 总结和展望54致谢55参考文献56附录A：装置保护功能实现逻辑57A.1距离保护方框图57A.2 过流保护方框图58A.3 跳闸逻辑方框图59A.4重合闸逻辑方框图60石河子大学本科毕业论文 第三章 线路微机保护的算法 周专第一章 绪论1.1电力系统微机保护的概述电力系统的不断发展和安全稳定运行

12、给国民经济和社会发展带来了巨大的动力和效益，继电保护是组成电力系统必不可少的子系统，它承担着断开故障和支持电力系统安全运行的任务,在保证系统安全、稳定和经济运行等方面起着非常重要的作用。继电保护装置除了在故障的很短时间内动作外，长期是不动作的。因而被喻为电力系统的无声警卫。因此装置的某些缺陷可能不被觉察，从而成为故障，是不正确动作的隐患。微机保护的自我监测和监视功能可以消除这一隐患。众所周知，对电网继电保护的基本性能要求，包括了可靠性、选择性、快速性和灵敏性。所谓可靠性，是要求所配置的继电保护装置只能在事先规定需要它动作的情况下动作，在其他一切不需要它动作的情况下不动作。在术语上，前者称之为可

13、信赖性，后者称之为安全性或稳定性；继电保护的选择性要求，是期望能在电力元件发生故障时，又在靠近故障元件的继电保护装置断开故障；动作的快速性，对电网继电保护系统来说，重要在于快速跳闸对提高电网暂态稳定的作用；动作灵敏性要求，是出于保护装置可靠动作的需要。这些要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调。继电保护的困难在于不仅要满足测量的精度，更重要的是在各种复杂的情况下都要能满足相互矛盾的四项要求，即“要正确动作，该动则动，不该动则不动。”继电保护的正确动作取决于一系列的因素：保护原理、装置的软硬件设计、产品质量、整定和调试、二次回路以及运行管理等。1.2微机保护

14、的特点（l）维修调试方便：相比较于过去大量使用的整流型继电保护装置，微机保护装置几乎可以不用调试，微机保护对硬件和软件都有自检功能，装置上电时，有故障就会立即报警，可以大大地减轻运行维护的工作量。(2）可靠性高：在各种保护方法中，考虑到了电力系统中的各种情况，具有很强的综合分析和判断能力。微机系统运行时，可以不断进行自检，因此，可以立即检查出微机保护内部的大多数随机故障，而采取适当的纠正措施。 (3）易于获得各种附加功能：由于计算机的通用性，因而在继电保护硬件的基础上，可以很方便地通过增加软件的方法获得保护之外的功能。例如，保护的动作顺序记录，故障谐波分析，故障测距，低频减载等。(4）保护性能易于改善：对于相同的硬件，可以通过算法的不同，实现不同的保护。这样，也就可以通过改善算法来不断完善保护性能，而不需要改动硬件。通过软件算法的改善，可以较好地解决原有模拟继电保护装置无法解决的一些问题。(5）便于远方监控：目前的微机