10KV箱式變電站自動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

1、編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)( (論文論文) )說明書說明書 題 目： 10kv 箱式變電站 自動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 職 稱： 實(shí) 驗(yàn) 師 題目類型 ：理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 摘 要 箱式變電站是世界上一種主要由高壓開關(guān)設(shè)備和配電變壓器以及低壓變電裝置構(gòu) 成的變電站，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)家在城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)電網(wǎng)的建設(shè)和改造中， 要求高壓能夠直接進(jìn)入負(fù)荷中心，形成高壓受電變壓器降壓低壓配電的供電格局。 供配電要向著節(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化、安全、無人值守的方向

2、發(fā)展，箱式變電 站(簡(jiǎn)稱箱變)正是擁有這些特點(diǎn)的最佳產(chǎn)品，所以在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。箱式變 電站的自動(dòng)保護(hù)裝置是在實(shí)現(xiàn)中無人值班看守的主要裝置，它可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) 候，自行處理，并且發(fā)出故障信號(hào)與記錄故障信息等功能。自動(dòng)保護(hù)裝置是通過兩次 互感器的作用然后把高壓電變成 0-5v 的電壓，接著再通過交流采樣和采樣保持，最后 通過 a/d 轉(zhuǎn)換電路變換成微機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)，再通過一定算法，判斷系統(tǒng)是否 發(fā)生故障或則不正?，F(xiàn)象，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，發(fā)送跳閘信號(hào)和報(bào)警信號(hào)等動(dòng)作，從而實(shí) 現(xiàn)箱式變電站的自動(dòng)保護(hù)工作。 本課題的主要內(nèi)容，二次系統(tǒng)的電路微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)其中包括電流速斷保護(hù)、電 流延時(shí)

3、速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)和電流電壓變換電路設(shè)計(jì)、 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)，以及箱式智能控制設(shè)計(jì)，報(bào)警、人機(jī)對(duì)話、通信等電路的設(shè)，完 成一套完整的箱式變電站自動(dòng)保護(hù)裝置。10kv 箱式變電站的高壓側(cè)額定電壓是 10kv， 低壓側(cè)額定電壓是 0.4kv。 關(guān)鍵詞：箱式變電站、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)保護(hù)、微機(jī)繼電保護(hù) abstract box-type substation is a high-voltage switchgear, distribution transformers and low- voltage substation equipment, with the develop

4、ment of market economy, the state in urban and rural power grid construction and transformation. required high voltage directly to the load center, formed under high pressure - the step-down transformer - power supply low voltage power distribution pattern section for distribution to land, energy sa

5、ving, compact, small, safe, unattended direction, box type transformer substation (referred to as box change) is the best product with these features, so get in urban and rural power grid widely used. box- type substation automatic protection device is the main guarantee to achieve unattended, it ca

6、n be when a system failure, automatic processing, and signal and record functions. the role of the two transformers by the high-pressure transformation into a 0-5v voltage, during the exchange sample and hold, last, a / d converter circuit transforms into a computer to handle the digital signal, thr

7、ough a certain algorithm to determine whether the system failure or unusual scene, when the failure to send trip signals and alarm signals etc, and to achieve box- type substation automatic protection. this topics of main content, second times system of circuit computer following electric protection

8、 design which including electric velocity broken protection, and current extended speed broken protection, and had current protection, and had voltage protection, and low voltage protection and current voltage transform circuit design, and data acquisition circuit design, and box type intelligent co

9、ntrol design, alarm, and interactive, and communications, circuit of set, completed a full of box type substation automatically protection device. 10kv rated voltage 10kv high-voltage side of the box-type substation, low-voltage side voltage rating is 0.4kv. key word：box-type transformer substation、

10、data acquisition、automatic protection、microcomputer relay protection 目 錄 1 緒 論 .1 1.1 引言 .1 1.2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用及對(duì)它的要求 .1 1.2.1 微機(jī)繼電保護(hù)的概念及其作用 .1 1.2.2 電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 .2 1.2.3 自動(dòng)裝置與繼電保護(hù)的關(guān)系 .3 1.3 繼電保護(hù)的發(fā)展及微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn) .3 1.3.1 繼電保護(hù)的發(fā)展過程 .3 1.3.2 微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn) .4 1.3.3 線路主保護(hù)、后備保護(hù)整定原則.5 2 供配電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)綜述 .8 2.1 供配電系統(tǒng)主要功能

11、 .8 2.2 硬件實(shí)現(xiàn)方案 .9 2.2.1 微機(jī)繼電保護(hù)裝置 .9 2.2.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) .11 2.3 軟件實(shí)現(xiàn)方案 .14 2.3.1 微機(jī)繼電保護(hù)軟件設(shè)計(jì) .14 2.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能 .14 3 主要器件的選擇 .15 3.1 sepam 1000+20 綜合繼電保護(hù)系統(tǒng).15 3.1.1sepam 1000+$20 系列的特點(diǎn).16 3.1.2sepam 1000+$20 系列模塊化連接.16 3.2 cv-1 高壓斷路器.17 3.3 c4 監(jiān)控系統(tǒng).18 3.4 其他主要設(shè)備 .18 3.4.1 高壓配電柜 kyn2812.18 3.4.2 低壓配電柜 gck.

12、18 4 10kv 變電站自動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì).19 5 軟件設(shè)計(jì)及參數(shù)整定 .24 5.1 保護(hù)裝置軟件的基本功能 .24 5.2 自動(dòng)保護(hù)裝置軟件的主流程 .24 5.3 采樣中斷程序流程 .26 5.4 線路的三段式電流保護(hù)整定 .27 5.4.1 啟動(dòng)元件 .27 5.4.2 判別元件 .27 5.4.3 方向閉鎖元件 .27 5.4.4 低電壓閉鎖元件 .27 6 系統(tǒng)制作 .28 6.1 硬件部分 .28 6.2 軟件部分與數(shù)據(jù)整定 .29 6.3 數(shù)字核心部分 .31 6.3.1at89s52 介紹.31 6.3.2at89s52 引腳的功能介紹.32 6.3.3 主電路及其報(bào)警電路

13、 .35 6.4 電路板制作與調(diào)試 .35 6.4.1 電路板的制作 .35 6.4.2 硬件與軟件調(diào)試 .36 7 結(jié)論 .37 謝 辭 .38 參考文獻(xiàn) .39 附 錄 .40 附錄 1 模擬電路原理圖.40 附錄 2 模擬電路pcb圖 .41 附錄 3 模擬電路主程序.42 附錄 4 模擬電路 0809 采集程序.44 附錄 5 模擬電路顯示程序.47 1 緒 論 1.1 引言 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用電用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求越來越高，國(guó)家在城鄉(xiāng)電 網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接接入負(fù)荷中心，因此加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和改造成為電力系 統(tǒng)中又一工作重心，所以依靠科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用現(xiàn)代化的手段來對(duì)電

14、網(wǎng)進(jìn)行管理 勢(shì)在必行。 變電站是電力系統(tǒng)組成的一個(gè)重要部分，是電力網(wǎng)中線路的連接點(diǎn)，其作用是變 換電壓、匯集和分配電能。變電站可否正確運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全問 題，所以對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)有著相當(dāng)重要的意義。 高壓受電一變壓器降壓一低壓配電已經(jīng)隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展成為了新的供電格局， 供配電向節(jié)約占地、節(jié)約用電、小型化、緊湊型、安全可靠、靈敏性、快速性、無值 守人的方向發(fā)展，箱式變電站正式具有這些眾多特點(diǎn)的最優(yōu)變電站，在現(xiàn)在的供電系 統(tǒng)中廣泛使用。 10kv 箱式變電站在實(shí)際運(yùn)用中被大量使用，由于此種級(jí)變配電站在配電網(wǎng)中的承 接上下的作用，怎么提高該級(jí)變配電站運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，

15、成為電網(wǎng)提供高質(zhì)量 的用電的關(guān)鍵之處。其中 10kv 箱式變電站微機(jī)保護(hù)為變電站的安全控制做出了重大的 貢獻(xiàn)。本課題主要講述 10kv 箱式變電站微機(jī)保護(hù)的基本內(nèi)容。 1.2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用及對(duì)它的要求 1.2.1 微機(jī)繼電保護(hù)的概念及其作用 社會(huì)的發(fā)展使人們的生活與電的關(guān)系越來越緊密。確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠， 是每個(gè)電力工作者的第一任務(wù)。電力系統(tǒng)可否安全可靠地供電，由組成電力系統(tǒng)的各 個(gè)電氣元件能否正常運(yùn)行來決定。而且電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)不同，覆 蓋的地域廣，運(yùn)行情況復(fù)雜，任何一個(gè)元件出現(xiàn)故障或者不正常運(yùn)行都將影響電力系 統(tǒng)的正常供電。 電氣元件最常見的故障是各種形式

16、的短路，短路故障一旦發(fā)生，對(duì)電力系統(tǒng)將造成 極大的危害，例如： 很大的短路電流在故障點(diǎn)燃起的電弧將故障元件損壞。 短路電流流過一些非故障元件（如發(fā)電機(jī)、變壓器、母線等）引起的發(fā)熱和電 動(dòng)力將損壞這些非故障元件。 故障點(diǎn)附近的電壓大大降低，使電力用戶的正常工作和生活遭到破壞。 破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解和崩潰。 系統(tǒng)的不正常運(yùn)行狀態(tài)是指系統(tǒng)中的電氣元件并無故障，但是因?yàn)槟撤N干擾，參數(shù) 偏離正常值。這些非正常運(yùn)行狀態(tài)若不及時(shí)處理，就有可能發(fā)展成故障。 我們雖然不可能避免電力系統(tǒng)中的電氣元件發(fā)生故障或者非正常運(yùn)作，但是我們可 以預(yù)防系統(tǒng)事故的發(fā)生。如果在加強(qiáng)電氣設(shè)備的

17、檢修和維護(hù)的同時(shí)，在電力系統(tǒng)中的 每個(gè)電氣元件上加裝一個(gè)有效的裝置，當(dāng)電氣元件發(fā)生故障或者非正常運(yùn)行的時(shí)候， 此種有效裝置可以快速準(zhǔn)確的切斷元件故障的供電或則發(fā)出警報(bào)信號(hào)，則可以大大減 少事故發(fā)生的概率。這種作用的裝置在電力系統(tǒng)當(dāng)中被叫做繼電保護(hù)裝置。其作用在 于： 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除， 保證系統(tǒng)其余部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 當(dāng)發(fā)生不正常工作情況時(shí)，能自動(dòng)、及時(shí)地選擇信號(hào)上傳給運(yùn)行人員進(jìn)行處理， 或者切除那些繼續(xù)運(yùn)行會(huì)引起故障的電氣設(shè)備。 可見繼電保護(hù)是任何電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對(duì)保證系統(tǒng)安全運(yùn)行、保證 電能質(zhì)量、防止故

18、障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。 1.2.2 電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 微機(jī)繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中如果要起到以上所說的作用，則應(yīng)該在技術(shù)上須滿足 以下四個(gè)基本要求： 選擇性 選擇性指的是微機(jī)繼電保護(hù)在動(dòng)作的時(shí)候，對(duì)故障元件從電力系統(tǒng)中切出具有選 擇性，從而能夠保障非故障元件任然可以繼續(xù)安全工作，避免故障造成的停電范圍擴(kuò) 大。 在電力系統(tǒng)中，為了安全可靠的切出故障，一個(gè)電器元件上一般安裝有幾套保護(hù) 裝置，在電力系統(tǒng)中我們稱這些保護(hù)分別為主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)。 主保護(hù)：反映在被保護(hù)元件上的故障，并能在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)作出切除故障動(dòng)作 的保護(hù)。 后備保護(hù)：在主保護(hù)不起作用的時(shí)候，做出

19、切除故障動(dòng)作的后補(bǔ)保護(hù)。 一般情況下主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間在 12s 內(nèi)，后備保護(hù)根據(jù)其特點(diǎn)，動(dòng)作時(shí)間相應(yīng) 調(diào)整。 速動(dòng)性 速動(dòng)性指的是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)該盡可能短。這樣可以 使系統(tǒng)電壓恢復(fù)快，減少對(duì)廣大用電用戶的影響。 降低電氣設(shè)備在故障中的損壞程度。 防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 有利于恢復(fù)閃絡(luò)處絕緣強(qiáng)度，自動(dòng)重合閘的成功率得以提高。 但是，我們也不能一味的追求保護(hù)作用的快速性，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，按照系統(tǒng) 穩(wěn)定性的要求和微機(jī)繼電保護(hù)整定配合的需求來確定保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。 靈敏性 靈敏性指的是繼電保護(hù)對(duì)其保護(hù)范圍中發(fā)生的故障或者不正常運(yùn)行狀態(tài)的反映能 力。靈敏度高，說明繼電保護(hù)裝置反映故障的能力強(qiáng)，可以加

20、速保護(hù)的起動(dòng)。 對(duì)反映故障參數(shù)大于整定值而動(dòng)作的保護(hù) klm =保護(hù)范圍末端發(fā)生金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值 / 保護(hù)的整定值 對(duì)反映故障的參數(shù)小于整定值而動(dòng)作的保護(hù) klm=保護(hù)的整定值 / 保護(hù)范圍末端發(fā)生金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值 對(duì)各種保護(hù)的靈敏系數(shù)要滿足規(guī)程的要求。 可靠性 可靠性指的是保護(hù)在需要?jiǎng)幼鞯臅r(shí)候，不能不動(dòng)作；在不需要?jiǎng)幼鞯臅r(shí)候，不能 誤動(dòng)。通常來說繼電保護(hù)的可靠性決定于保護(hù)裝置的品質(zhì)和調(diào)試的水平。 除了以上四個(gè)基本的要求外，在實(shí)際的選用中，還必須考慮到經(jīng)濟(jì)性，在能實(shí)現(xiàn) 電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，盡量采用投資少、維護(hù)費(fèi)用低的保護(hù)裝置。 1.2.3 自動(dòng)裝置與繼電保

21、護(hù)的關(guān)系 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置是一種為了提高供電可靠性、保證電能質(zhì)量、提高電能生產(chǎn)和分 配經(jīng)濟(jì)以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的自動(dòng)裝置。微機(jī)繼電保護(hù)是一種速度而又有選擇性地切除 故障元件的自動(dòng)裝置，顯然繼電保護(hù)從它發(fā)明開始就是作為自動(dòng)裝置而應(yīng)用的。繼電 保護(hù)的重要性和他之后的發(fā)展讓繼電保護(hù)成為了一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā) 展，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置又漸漸的組合在一起，雖然它們各自依然有其獨(dú)立性，但是 他們的區(qū)分卻開始淡化了。 現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)大多數(shù)集成了自動(dòng)裝置，這并不是為了其實(shí)現(xiàn)多功能運(yùn)作，而是為 了提高它的保護(hù)性能。這種集成了自動(dòng)裝置的微機(jī)保護(hù)裝置之所以擁有多功能的特點(diǎn)， 得益于微機(jī)保護(hù)的組成，其組成采用了

22、多單片微機(jī)系統(tǒng)的硬和軟件的資源共享的特點(diǎn)。 繼電保護(hù)功能要采集的系統(tǒng)基本參數(shù)基本都是一樣的，數(shù)據(jù)采集部分使用的硬、軟件 程序也都是一樣的，它們之間的區(qū)別在于數(shù)據(jù)處理和程序邏輯部分的不同。顯然，繼 電保護(hù)裝置只需要添加小部分自動(dòng)裝置的功能的數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷功能部分。但是， 我們不能說這樣微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置就可以互相取代。因?yàn)槲C(jī)保護(hù)裝置的重要性， 無論什么時(shí)候都要注意保持繼電保護(hù)的可靠性和獨(dú)立性。 除了繼電保護(hù)裝置要求功能可以相對(duì)獨(dú)立外，自動(dòng)裝置中的一些重要控制裝備，例 如備用的電源的自動(dòng)投入，還有自動(dòng)跟蹤消弧圈也得獨(dú)立設(shè)置，其數(shù)據(jù)采集部分不依 賴于通信網(wǎng)絡(luò) 。 1.3 繼電保護(hù)的發(fā)展及微機(jī)保

23、護(hù)的特點(diǎn) 1.3.1 繼電保護(hù)的發(fā)展過程 繼電保護(hù)的發(fā)展過程要與世界工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展關(guān)系密切。繼電保護(hù)是隨著電 力系統(tǒng)的發(fā)展而同步發(fā)展起來的。20 世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，繼電器開始廣 泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)，這個(gè)時(shí)期是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的正在開始興起。熔斷器是 最早的最簡(jiǎn)單的電流保護(hù)裝置。自從 20 世紀(jì) 50 年代至 90 年代末，在 40 多年的時(shí)間 里，繼電保護(hù)完成了發(fā)展的四個(gè)階段，即從電磁式保護(hù)裝置發(fā)展到晶體管式繼電保護(hù) 裝置、然后發(fā)展到集成電路繼電保護(hù)裝置、最后再到微機(jī)繼電保護(hù)裝置。 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)像人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化

24、規(guī)模、模糊邏輯等相繼在微機(jī)繼電保護(hù)領(lǐng)域中得到的研究應(yīng)用， 繼電保護(hù)技術(shù)正在向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化方向迅速發(fā)展。 19 世紀(jì)的最后 25 年中，作為最早的繼電保護(hù)自動(dòng)裝置熔斷器已開始應(yīng)用。電力系 統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，短路容量不斷增大，到了 20 世紀(jì)初期產(chǎn)生了作用于 斷路器上的電磁型繼電保護(hù)裝置。雖然在 1928 年電子器件已開始被應(yīng)用于保護(hù)裝置上， 但誰電子型靜態(tài)繼電器的也在大量推廣和生產(chǎn)，只不過是在 50 年代其他固態(tài)元器件和 晶體管迅速發(fā)展過后才得以實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)繼電器有比較高的靈敏度和動(dòng)作速度，不但維 護(hù)簡(jiǎn)單而且壽命長(zhǎng)、體積小、消耗功率小等優(yōu)點(diǎn)，但是較易受環(huán)境的溫度和外

25、界的干 擾的影響。1965 年出現(xiàn)了應(yīng)用計(jì)算機(jī)的數(shù)字式繼電保護(hù)。大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速 發(fā)展,微處理機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用,極大地推動(dòng)了數(shù)字式繼電保護(hù)技術(shù)的開發(fā)， 目前微機(jī)數(shù)字保護(hù)正處于日新月異的研究試驗(yàn)階段，并已有少量裝置正式運(yùn)行。 目前隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來越廣，僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護(hù)裝 置，遠(yuǎn)不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長(zhǎng)期大面積停電的嚴(yán)重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全 局出發(fā)，研究故障元件被相應(yīng)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況，系 統(tǒng)失去穩(wěn)定時(shí)將出現(xiàn)何種特征，如何盡快恢復(fù)其正常運(yùn)行等。系統(tǒng)保護(hù)的任務(wù)就是當(dāng) 大電力系統(tǒng)正常運(yùn)行被破壞時(shí)，盡可能將其影響范圍限制到最小，

26、負(fù)荷停電時(shí)間減到 最短。此外，機(jī)、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產(chǎn)，特別是大機(jī)組和大 電力系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調(diào)正成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。因此，系統(tǒng)的繼電保護(hù) 和安全自動(dòng)裝置的配置方案應(yīng)考慮機(jī)、爐等設(shè)備的承變能力，機(jī)、爐設(shè)備的設(shè)計(jì)制造 也應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)際需要。為了巨型發(fā)電機(jī)組的安全，不僅應(yīng) 有完善的繼電保護(hù)，還應(yīng)研究、推廣故障預(yù)測(cè)技術(shù)。 1.3.2 微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn) 微機(jī)保護(hù)主要是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成的。 硬件主要是包含計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào)的預(yù)處理系統(tǒng)、一臺(tái)計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)向計(jì)算機(jī)中輸 入信息和計(jì)算機(jī)向外部輸出信息的輸入和輸出端口、打印機(jī)、鍵盤以及調(diào)試整定設(shè)備 等。

27、 而軟件主要是通過用匯編語言編寫的計(jì)算機(jī)初始化程序、針對(duì)保護(hù)原理從而設(shè)計(jì)的 測(cè)量和判斷故障的程序、數(shù)字濾波程序、計(jì)算機(jī)硬件和軟件的自檢程序等等。 微機(jī)保護(hù)具有以下的優(yōu)點(diǎn)： 一臺(tái)微機(jī)保護(hù)裝置除了具有保護(hù)的功能外，同時(shí)還能兼具故障濾波、故障測(cè)距 或者重合閘等之內(nèi)功能。 微機(jī)保護(hù)裝置可以通過用軟件設(shè)計(jì)而改變保護(hù)定值和特性以便適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn) 行方式變化的需求。有的時(shí)候還可以增加現(xiàn)有硬件的功能從而改變保護(hù)的性能， 并且可以與計(jì)算機(jī)交換信息。 微機(jī)保護(hù)裝置因?yàn)榫哂凶詣?dòng)檢測(cè)和自診斷功能，可以自動(dòng)檢測(cè)出硬件的故障和 對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)改錯(cuò)，是的檢測(cè)監(jiān)視工作變得更加容易，從而使保護(hù)可靠 性能大大提高。同時(shí)，因?yàn)?/p>

28、它的硬件和軟件的測(cè)試是自動(dòng)進(jìn)行的，故不存在大 量的調(diào)試工作。 因?yàn)橐惶孜C(jī)保護(hù)裝置同時(shí)能夠具有保護(hù)和測(cè)距以及濾波等功能；再加上它的 體積小、耗電量少、維護(hù)工作量小，而微處理器的價(jià)格也在慢慢的降低，這樣 使得用戶的投資成不也在降低。 但是，微機(jī)保護(hù)同時(shí)也存在一些問題： 對(duì)于硬件和軟件的可靠性的要求比較高，而且硬件很容易被新的硬件淘汰。 它與傳統(tǒng)的保護(hù)有著根本的差別。傳統(tǒng)的保護(hù)裝置是每個(gè)構(gòu)成部分都是由硬件 構(gòu)成的，保護(hù)的連線和張哥動(dòng)作過程可以直接觀察容易理解，使用者對(duì)于裝置 的動(dòng)作原理和接線以及維護(hù)比較容易掌握；但微機(jī)保護(hù)的軟件只有專門的設(shè)計(jì) 人員才可以改寫或者是調(diào)試，使用者比較難掌握它的操作和維

29、護(hù)的過程。 因此，為了適應(yīng)微機(jī)保護(hù)裝置的普及運(yùn)用，必須更多的北洋專業(yè)化的微機(jī)保護(hù)的工 作人。 1.3.3 線路主保護(hù)、后備保護(hù)整定原則 單側(cè)電源輸電線路相間短路的電流電壓保護(hù) (1)瞬時(shí)（無時(shí)限）電流速斷保護(hù) 1)整定計(jì)算 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（又稱第段電流保護(hù)）它是反映電流升高,不帶時(shí)限動(dòng)作的一 種電流保護(hù)。 在單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)各線路的始端裝設(shè)有瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)電源電勢(shì)一 定，線路上任一點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流的大小與短路點(diǎn)至電源之間的電抗（忽 略電阻）及短路類型有關(guān)，三相短路和兩相短路時(shí)，流過保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流為 lxx e i s s k 1 3 lxx e i s s k

30、1 2 2 3 式中 系統(tǒng)等效電源相電勢(shì)； s e 系統(tǒng)等效電源到保護(hù)安裝處之間的電抗； s x 線路單位公里長(zhǎng)度的正序電抗； 1 x 短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離，。lkm 電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流可按大于本線路末端短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的最大短路電 流來整定，即 max.1kb rel op iki 式中 保護(hù)裝置段瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，又稱一次動(dòng)作電 op i 1 流； 可靠系數(shù)，考慮到繼電器的整定誤差、短路電流計(jì)算誤差和非 rel k 周期分量的影響等而引入的大于 1 的系數(shù)，一般取 1.21.3; 被保護(hù)線路末端 b 母線上三相短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的最大短 max.kb i 路電流，一

31、般取次暫態(tài)短路電流周期分量的有效值。 2)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)，是用其最小保護(hù)范圍來衡量的，規(guī)程規(guī)定，最小保 護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長(zhǎng)的 15%20%。 min l 解式（1）得最小保護(hù)長(zhǎng)度 ) 2 3 ( 1 max. 11 mins op s x i e x l 式中 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，最大等值電抗，； max. s x 輸電線路單位公里正序電抗，。 1 xkm/ 同理，解式（2）得最大保護(hù)區(qū) )( 1 min. 11 maxs op s x i e x l 式中 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，最小等值電抗，； min. s x 通常規(guī)定，最大保護(hù)范圍（ 為被保護(hù)線路長(zhǎng)度） ，

32、最小保護(hù)范圍ll%50 max l 時(shí)，才能裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。ll%)20%15( min (2)限時(shí)電流速斷保護(hù) 由于瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，因此可增加一段帶時(shí)限的電流速斷保 護(hù)（又稱第段電流保護(hù)） 。用以保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)保護(hù)不到的那段線路，因此， 要求限時(shí)電流速斷保護(hù)應(yīng)能保護(hù)線路全長(zhǎng)。 1)整定計(jì)算 限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于相鄰支路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電 op i 1 流，即，寫成等式為 op i 2 op op ii 21 op rel op iki 21 式中 配合系數(shù)，因考慮短路電流非周期分量已經(jīng)衰減，一般取 1.11.2。 rel k 2)靈敏系數(shù)的校

33、驗(yàn) 其計(jì)算公式為 op k sen i i k min. 式中 在被保護(hù)線路末端短路時(shí)，流過保護(hù)安裝處的最小短路電流； min. k i 被保護(hù)線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流。 op i 規(guī)程規(guī)定，。5 . 13 . 1 sen k 3)時(shí)限整定 為了保證選擇性，保護(hù) 1 的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，還要與保護(hù) 2 的瞬 t1 時(shí)電流速斷保護(hù)、保護(hù) 3 的差動(dòng)保護(hù)（或瞬時(shí)電流速斷保護(hù)）動(dòng)作時(shí)限、相配合， t2 t3 即 ttt 21 ttt 31 式中 時(shí)限級(jí)差。t 對(duì)于不同型式的斷路器及保護(hù)裝置，在 0.30.6s 范圍內(nèi)。t (3)定時(shí)限過電流保護(hù) 1)整定計(jì)算 定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電

34、流整定一般應(yīng)按以下兩個(gè)原則來確定： a.在被保護(hù)線路通過最大正常負(fù)荷電流時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，即 max.1l op ii b.為保證在相鄰線路上的短路故障切除后，保護(hù)能可靠地返回，保護(hù)裝置的返回電 流應(yīng)大于外部短路故障切除后流過保護(hù)裝置的最大自起動(dòng)電流，即 re i max. s i max. sre ii 根據(jù)第 b 條件，過電流保護(hù)的整定式為 max.1l re ss rel op i k kk i 式中 可靠系數(shù)，取 1.151.25； rel k 負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)，由電網(wǎng)電壓及負(fù)荷性質(zhì)所決定，取 25； ss k 返回系數(shù)，與保護(hù)類型有關(guān)。電流繼電器的返回系數(shù)一般取 re k 0.85

35、0.95； 最大負(fù)荷電流。 max.l i 2)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) 其計(jì)算公式為 op k sen i i k min. 當(dāng)過電流保護(hù)作為本線路主保護(hù)的近后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下， min. k i 本線路末端兩相短路的短路電流來進(jìn)行校驗(yàn)，要求；當(dāng)過電流保護(hù)作為5 . 13 . 1 sen k 相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下，相鄰線路末端兩相短路時(shí)的 min. k i 短路電流來進(jìn)行校驗(yàn)，要求；作為連接的變壓器遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，短路類2 . 1 sen kdy, 型應(yīng)根據(jù)過電流保護(hù)接線而定。 3)時(shí)限整定 為了保證選擇性，過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限按階梯原則進(jìn)行整定，這個(gè)原則是從用 戶

36、到電源的各保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限逐級(jí)增加一個(gè)。t 在一般情況下，對(duì)于線路的定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限整定的一般表達(dá)式為 n l ttt nn max).1( 式中 線路過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，s； n t n l 由線路供電的母線上所接的線路、變壓器的過電流保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí) max).1( n t n l 間，s。 2 供配電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)綜述 2.1 供配電系統(tǒng)主要功能 變配電站繼電保護(hù)能夠在變配電站運(yùn)行過程中發(fā)生故障(三相短路、兩相短路、單 相接地等)和出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時(shí)(過負(fù)荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控 制與測(cè)量回路斷線等)，迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報(bào)警，從而減少 故障造

37、成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的管理計(jì)算機(jī)通過通信電纜與安裝在現(xiàn)場(chǎng)的所有微機(jī)保護(hù) 與監(jiān)控單元進(jìn)行信息交換。管理計(jì)算機(jī)可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改， 隨時(shí)接受微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控單元傳上來的遙測(cè)、遙信與事故信息。管理計(jì)算機(jī)就可通過 對(duì)信息的處理，進(jìn)行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況 進(jìn)行分析，通過遙信可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時(shí)間，通過遙控可以合 理調(diào)配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，從而為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供了必須的條件。 220380v低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)現(xiàn)在仍采用低壓斷路器，因此220，380v只有監(jiān)控沒 有保護(hù)。監(jiān)控

38、包括電流、電壓、電度、頻率、功率、功率因數(shù)、溫度等測(cè)量(遙測(cè))， 開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)，事故跳閘，報(bào)警與事故預(yù)告(過負(fù)荷、超溫等)報(bào)警(遙信)與電動(dòng)開關(guān) 遠(yuǎn)方合分閘操作(遙控)等三個(gè)內(nèi)容(簡(jiǎn)稱三遙)，而沒有保護(hù)。 繼電保護(hù)根據(jù)變配電站運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、 頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過繼電保護(hù)的整定值(給定值)或超限值后， 在整定時(shí)間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報(bào)警信號(hào)。根據(jù)電流值來進(jìn)行選擇性跳閘的 為反時(shí)限，電流值越大，跳閘越快。根據(jù)時(shí)間來進(jìn)行選擇性跳閘的稱為定時(shí)限保護(hù)， 定時(shí)限在故障電流超過整定值后，經(jīng)過時(shí)間定值給定的時(shí)間后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯 與溫度等為非電

39、量保護(hù)?？煽肯禂?shù)為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算繼電器保護(hù)動(dòng)作值時(shí)，要將 計(jì)算結(jié)果再乘以可靠系數(shù)，以保證繼電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確與可靠，其范圍為 1315。發(fā)生故障時(shí)的最小值與保護(hù)的動(dòng)作值之比為繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)，一般 為122，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要進(jìn)行選擇。繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的靈敏性和可靠性以及監(jiān) 控裝置的穩(wěn)定性決定著本系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。 rs-485接口標(biāo)準(zhǔn)舊是一種平衡傳輸方式的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，它和rs-422兼容。它允 許一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備可以是被動(dòng)發(fā)送器、接收器或收發(fā)器組合 單元。它是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口， 支持多點(diǎn)連接，允許創(chuàng)建多達(dá)32個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)

40、絡(luò)；具有傳輸距離遠(yuǎn)(最大傳輸距 離1200m)，傳輸速率快(1200 m時(shí)為100kbs)，抗干擾能力強(qiáng)，布線簡(jiǎn)單等優(yōu) 點(diǎn)。 圖2.1 總體結(jié)構(gòu)框圖 2.2 硬件實(shí)現(xiàn)方案 2.2.1微機(jī)繼電保護(hù)裝置 微機(jī)繼電保護(hù)裝置一般采用插件式結(jié)構(gòu)，通常包含交流變換插件、模數(shù)轉(zhuǎn)換和微處 理器插件、人機(jī)管理插件、開關(guān)量輸入插件、電源插件和繼電器插件等。盡管不同廠 家的產(chǎn)品采用的微處理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換方式可能不同，但微機(jī)保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)卻基本相 同。典型的微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖222所示。 圖2.22 典型的微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖 其中模數(shù)轉(zhuǎn)換包括ad和vfc兩種不同方式，其工作原理如圖223所示。開關(guān)量輸 入和開關(guān)

41、量輸出一般都經(jīng)過光電隔離，以增強(qiáng)抗干擾能力。 (a)多路轉(zhuǎn)換采樣保持的ad轉(zhuǎn)換方式 (b)vfc數(shù)據(jù)采集方式 圖 2.23 微機(jī)保護(hù)的兩種數(shù)據(jù)采集方式 隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)部集成的資源越來越多，一個(gè)處理器芯片往往就是一 個(gè)完整的微處理器系統(tǒng)，使得硬件設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單。較復(fù)雜的微機(jī)保護(hù)裝置通常采 用多cpu結(jié)構(gòu)。多個(gè)保護(hù)cpu通過串行通訊總線與人機(jī)管理cpu相連。通過裝置面板上的 鍵盤和液晶顯示實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)cpu的調(diào)試與定值設(shè)置。人機(jī)管理cpu設(shè)計(jì)通過現(xiàn)場(chǎng)通信總 線與調(diào)度直接連接，便于實(shí)現(xiàn)變電站無人值守和綜合自動(dòng)化。 表 2.1 各種保護(hù)需要采集的模擬量情況 2.2.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 對(duì)35

42、kv以下的高壓中心配電站主進(jìn)、出線、母聯(lián)可采用電力綜合儀表來實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、 遙信、遙控功能。該儀表與ct、pt直接相連，采集高精度交流信號(hào)，經(jīng)過離散數(shù)學(xué)計(jì) 算，即可測(cè)量出各個(gè)回路電量參數(shù)(測(cè)量精度為05)，該儀表具有八路開關(guān)量輸入， 四路繼電器輸出，同時(shí)帶有自檢功能，可與綜合繼電保護(hù)裝置配合使用。如：一般在 高壓10kv中心配電站的主進(jìn)、母聯(lián)以及出線柜中采用電力綜合儀表與綜合繼電保護(hù)裝 置進(jìn)行配合使用，來實(shí)現(xiàn)高壓10kv中心配電站的監(jiān)測(cè)與保護(hù)要求，具體接線如圖2.24 所示。 由圖24可知： （1）ct、pt直接接人電力綜合儀表測(cè)量回路中，即可測(cè)量出該回路的電量 參數(shù)。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙測(cè)”； 保護(hù)

43、名稱數(shù)量電壓模擬量電流模擬量 線路保護(hù)9ua*ub*uc*uo*uxia*ib*ic*io 變壓器縱連差動(dòng)7 或 10 用于頻率跟蹤的高壓 側(cè)相（線）電壓（1 個(gè)） 兩側(cè)（雙卷變）三項(xiàng)電流三 側(cè)三相電流（三卷變） 負(fù)序過流+ 低壓過流 4接自母線的線電壓 （任 1 個(gè)） iia*iib*iic 低壓或復(fù)壓過流6ua*ub*ucia*ib*ic 零序方向過流1變壓器中性點(diǎn)引出線上的 i 變壓器 過負(fù)荷1 或 3 一相 i（雙卷變）三側(cè)各一 相 i（三卷變） 縱差動(dòng)6 橫差動(dòng)1兩中心點(diǎn)之間的電流（1 個(gè) i） 發(fā)電機(jī) 負(fù)序過流及單項(xiàng)式低 壓過流 4線電壓（任 1 個(gè)）中性點(diǎn)側(cè) ia*ib*ic （

44、2）該儀表的八路開關(guān)量輸入分別采集該柜： 圖 2.24 電力綜合儀表與綜合繼電保護(hù)裝置的接線圖 說明： 綜合繼電保護(hù)裝置輸出繼電器b內(nèi)的輔助點(diǎn)(端子為68，69)引至電力綜合儀表，提 供接地故障跳閘信號(hào)。 綜合繼電保護(hù)裝置輸出繼電器c內(nèi)的輔助點(diǎn)(端子為8081)iji至電力綜合儀表， 提供過電流跳閘報(bào)警信號(hào)。 綜合繼電保護(hù)裝置輸出繼電器e內(nèi)的輔助點(diǎn)(端子為74，75)弓1至電力綜合儀表。 提供電流速斷跳閘信號(hào)。 綜合繼電保護(hù)裝置輸出繼電器f內(nèi)的輔助點(diǎn)(端子為70，72)弓1至電力綜合儀表， 提供綜合繼電保護(hù)器內(nèi)部故障跳閘信號(hào)。 中斷路器的分合閘狀態(tài)、手車工作位置、電機(jī)儲(chǔ)能狀態(tài)以及接地刀閘位置，

45、同時(shí) 對(duì)綜合繼電保護(hù)裝置中的故障跳閘信號(hào)和內(nèi)部故障進(jìn)行采集、分析，給予報(bào)警，并顯 示該回路的故障類型。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙信”； （3）該儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上，實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)程 控制，即斷路器的“遙控”。 0.4kv低壓主進(jìn)、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來實(shí)現(xiàn)“三遙”功能。該儀表與ct、 母線直接相連，采集高精度交流信號(hào)，測(cè)量該回路的實(shí)際電量，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)，同時(shí)對(duì)主 進(jìn)、母聯(lián)開關(guān)的斷路器合、分閘狀態(tài)，框架式開關(guān)的位置以及故障報(bào)警等開關(guān)量實(shí)現(xiàn) 遙信，并對(duì)斷路器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。具體接線方式與圖24基本相同。 根據(jù)電力綜合儀表的功能特點(diǎn)也可實(shí)現(xiàn)低壓配電出線回路的“三遙”功能，因配電 室低

46、壓出線回路較多，故采用該儀表分散安裝于開關(guān)柜內(nèi)，分別對(duì)各回路實(shí)現(xiàn)“三遙” 功制”。模塊集中組屏，可方便電力管理者對(duì)低壓站出線回路集中管理。 1、遙信 利用開關(guān)量采集輸入模塊采集各出線回路開關(guān)分合閘狀態(tài)、開關(guān)故障報(bào)警信號(hào)、失 壓報(bào)警信號(hào)、過壓報(bào)警信號(hào)以及框架式開關(guān)的位置，并對(duì)變壓器的風(fēng)機(jī)狀態(tài)、高溫、 超高溫信號(hào)等開關(guān)量實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，一個(gè)單獨(dú)模塊可采集16路開關(guān)狀態(tài)。具體接線方式如 圖225所示： 圖 2.25 開關(guān)量采集模塊接線原理圖 2、遙測(cè) （1）通過電流量輸人采集模塊采集各出線回路的各相電流，單個(gè)模塊可采集16回 路電流。具體接線方式如圖2.26所示。 每一個(gè)回路可以由電流量輸入模塊采集該回路

47、的電流，并根據(jù)測(cè)量的實(shí)際電壓、功 率因數(shù)等來計(jì)算該回路的實(shí)際用電量。 （2）通過模擬量輸入模塊采集變壓器的溫度信號(hào)、濕度信號(hào)以及液位信號(hào)等模擬 量信號(hào)(各個(gè)模擬量信號(hào)需有4,-,20ma或o一5v輸出)。 圖 2.26 電流量采集模塊接線原理圖 3、遙控 通過繼電器控制輸出模塊分別對(duì)低壓各出線回路(帶有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、失壓 脫扣器的開關(guān)1實(shí)現(xiàn)開關(guān)的遠(yuǎn)程分、合閘功能。單個(gè)模塊共有16路繼電器輸出。 具體接線方式如圖 2.27 所示。 圖 2.27 繼電器控制輸出模塊接線原理圖 現(xiàn)場(chǎng)管理機(jī)在本系統(tǒng)中位于中央管理機(jī)與各模塊之間，作為一級(jí)底層控制單元， 增加系統(tǒng)的可靠性。其功能是：進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，利用現(xiàn)場(chǎng)

48、管理機(jī)動(dòng)性對(duì)各模塊進(jìn)行現(xiàn) 場(chǎng)參數(shù)整定，獨(dú)立完成現(xiàn)場(chǎng)顯示工作，并將信號(hào)整理后通過ils485通訊線發(fā)送給中央 管理機(jī)，同時(shí)接受中央管理機(jī)所下達(dá)的命令?？勺鳛橹醒牍芾頇C(jī)的備用機(jī)，具有顯示 功能、自檢功能。 2.3 軟件實(shí)現(xiàn)方案 該變配電系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面主要分為微機(jī)繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。這部分的 軟件實(shí)現(xiàn)各廠家在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中均已編寫好程序，這里不作簡(jiǎn)單的重復(fù)，大 概予以介紹。 2.3.1微機(jī)繼電保護(hù)軟件設(shè)計(jì) 微機(jī)型繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置的軟件設(shè)計(jì)有三方面的內(nèi)容： （1）實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)采樣和預(yù)處理的dsp程序，包括半周積分算法、全周傅氏算 法、解微分方程算法等多種算法，不同算法的精度和速度有所

49、差別，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以靈 活選用； （2）保護(hù)邏輯判斷原理程序，所有實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)原理的程序都存放在pci04中高速 存取的cf卡上，不同保護(hù)原理對(duì)應(yīng)不同的程序模塊； （3）實(shí)驗(yàn)微機(jī)操作平臺(tái)的輔助教學(xué)軟件采用多媒體技術(shù)，把采樣數(shù)據(jù)處理成表單 或曲線圖的形式，將動(dòng)作過程處理成動(dòng)畫形式，可以幫助實(shí)驗(yàn)人員獲得直觀、形象的 感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)抽象的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理的理解，同時(shí)內(nèi)部的信號(hào)分析工具，還可 以顯示電氣量的向量關(guān)系、信號(hào)的頻譜等，便于研究人員進(jìn)行深入的離線分析。 2.3.2監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能 變配電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所安裝的監(jiān)控軟件是基于windows環(huán)境下的電力系統(tǒng)專用 組態(tài)軟件，能夠運(yùn)行在micros

50、oft晰11dow$9x、nt、2000、xp平臺(tái)上。給用戶提供的是 全中文界面，簡(jiǎn)潔的畫面設(shè)計(jì)、靈活的組態(tài)方式，高性能dde驅(qū)動(dòng)程序，支持諸多工控 產(chǎn)品，并遵循開放式數(shù)據(jù)庫聯(lián)接(odbc)標(biāo)準(zhǔn)。允許通過第三方，如 microsoftaccess，sql server，oracle等訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。因而它帶給您的是像 word、excel等軟件輕松、實(shí)用、高效的工作環(huán)境。 系統(tǒng)軟件功能： (1)顯示功能 顯示變配電站實(shí)際開關(guān)柜體圖、一次系統(tǒng)圖，并在一次系統(tǒng)圖上顯示各開關(guān)的分、 合狀態(tài)； 顯示各配電回路的三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、有功電度、無功 電度、頻率以及功率因數(shù)等電量參數(shù)；

51、 顯示各開關(guān)的分、合狀態(tài)和事故報(bào)警類別等； 顯示各回路電量參數(shù)的實(shí)時(shí)曲線圖； 顯示變壓器的運(yùn)行狀態(tài)以及高溫、超高溫報(bào)警； 顯示其他工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障情況。 （2）報(bào)警功能 狀態(tài)報(bào)警：當(dāng)變配電系統(tǒng)的開關(guān)出現(xiàn)過載跳閘、短路故障跳閘以及綜合繼電保護(hù) 裝置內(nèi)部故障時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠通過多媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、 回路名稱、事故類別。 超限報(bào)警：當(dāng)變配電系統(tǒng)的各電量參數(shù)出現(xiàn)超過額定值時(shí)或其他工藝設(shè)備超限運(yùn) 行時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠通過多媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、回路名稱。 三相不平衡系數(shù)報(bào)警：當(dāng)變、配電系統(tǒng)的三相電流或三相電壓值出現(xiàn)不平衡時(shí)(可 自定義范圍)，計(jì)算機(jī)能夠通過多

52、媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、回路 名稱。 (3)控制功能 在變配電站總值班室中央管理機(jī)處，可以通過鼠標(biāo)器控制各種高、低壓開關(guān)(帶有 電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)或者帶有交流接觸器)的合閘和分閘；同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)電氣閉鎖功能，以防 止具有閉鎖回路的開關(guān)誤操作； 在中央管理機(jī)處鼠標(biāo)下達(dá)操作命令時(shí)具有密碼識(shí)別功能，只有操作人員輸入正確 密碼時(shí) 才可下達(dá)操作命令。 (4)統(tǒng)計(jì)和打印功能 統(tǒng)計(jì)和打印所監(jiān)控的所有電流值、電壓值、功率值、頻率值、功率因數(shù)值以及這 些參數(shù)一天24小時(shí)變化曲線； 統(tǒng)計(jì)和打印各斷路器運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí)間及故障報(bào)警時(shí)間和類別； 統(tǒng)計(jì)和打印各斷路器的操作時(shí)間及操作人員代碼； 統(tǒng)計(jì)和打印有功電度

53、、無功電度的一天24小時(shí)內(nèi)單位小時(shí)用電量及電量棒圖，同 時(shí)具有峰谷計(jì)費(fèi)功能。 (5)歷史記錄 值班室計(jì)算機(jī)軟件能將所監(jiān)測(cè)并統(tǒng)計(jì)的各種電量參數(shù)、各斷路器或開關(guān)的狀態(tài)變 化時(shí)間、報(bào)警故障類別、操作人員代碼和時(shí)間、開關(guān)機(jī)時(shí)間等永久保存，以便對(duì)整個(gè) 變、配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析。 (6)通訊功能 系統(tǒng)內(nèi)部遵循ks485通訊協(xié)議。與上位機(jī)通訊遵循rs485或tcp口通訊協(xié)議。 (7)自檢功能 本系統(tǒng)具有完善的自診斷功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，診斷功能將提供詳細(xì)的故障 信息，以便及時(shí)排除故障。 3 主要器件的選擇 在本設(shè)計(jì)采用微機(jī)繼電保護(hù)裝置后，在高壓側(cè)采用常熟開關(guān)有限公司cv1高壓斷 路器，配合施奈德公司

54、的sepaml000+$20綜合繼電保護(hù)系統(tǒng)，滿足高壓側(cè)的供電保護(hù)要 求，低壓側(cè)采用常熟開關(guān)有限公司日月牌cmlz低壓塑殼斷路器以及施奈德公司的pm500 智能儀表，通過c4配電系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控，提高對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障排除能力。 3.1 sepam 1000+20綜合繼電保護(hù)系統(tǒng) 3.1.1sepam 1000+$20系列的特點(diǎn) sepam系統(tǒng)功能強(qiáng)大，可以完成各種電壓等級(jí)下的保護(hù)、控制、監(jiān)控、plc(可編程)、 四遙、報(bào)警、事件記錄等功能。保護(hù)功能先進(jìn)、可靠、全面。為了查找故障原因及了 解故障的嚴(yán)重程度，能提供跳閘時(shí)每相及接地故障電流值；根據(jù)開關(guān)檢修及預(yù)試周期 的特點(diǎn)，能記錄開關(guān)動(dòng)作次數(shù)

55、，以便及時(shí)查詢哪臺(tái)開關(guān)需要檢修。大屏幕高清晰度的 液晶顯示，能顯示和查找各種電量參數(shù)和非電量信息；故障顯示通過每相跳閘電流的 讀取和貯存顯示故障相。 設(shè)置獨(dú)有的ems(電磁兼容)板，即使在有強(qiáng)干擾的環(huán)境下(如i-iv變電站)也能安全 可靠運(yùn)行，全面符合iec標(biāo)準(zhǔn)；使它能夠在變電站內(nèi)采用高級(jí)的數(shù)字技術(shù)而不需要采用 任何防護(hù)措施。帶電時(shí)每個(gè)端子之間都是互不連接的，維護(hù)簡(jiǎn)單，定值整定和測(cè)試非 常方便。控制邏輯功能強(qiáng)大，通過簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)定就能滿足多種應(yīng)用模式的需要。 特別是設(shè)有具有強(qiáng)大內(nèi)置的plc，使得變換設(shè)置更靈活。該系統(tǒng)具有連續(xù)動(dòng)態(tài)自檢 能力的智能電子裝置，輸入輸出接點(diǎn)的數(shù)量可通過加裝擴(kuò)展板來實(shí)現(xiàn)

56、，讀取數(shù)據(jù)可以 帶有相位，給運(yùn)行、維護(hù)人員帶來了極大的方便。由于通常保護(hù)ct需要大飽和倍數(shù)， 正常測(cè)量精度不能滿足準(zhǔn)確的控制、測(cè)量和報(bào)警的要求，而測(cè)量ct低飽和倍數(shù)難以滿 足保護(hù)大過流倍數(shù)的要求，因此sepam以基于特殊的rogo wski線圈原理制作的csp線圈 的電流互感器(無磁芯)，可以提供很寬的動(dòng)態(tài)范圍和突出的線性度。 3.1.2sepam 1000+$20系列模塊化連接 施耐德電氣sepaml000+$20綜合繼電保護(hù)系統(tǒng)模塊化連接如圖31所示，其系統(tǒng)的 模塊化有如下特點(diǎn)： (1)有四種可選模塊： 邏輯輸入輸出擴(kuò)展模塊：mesll4(10140)、mesil4e(10140)、 me

57、sll4f(10i40)： 通訊接口模塊：ace949-2(2線rs485)、ace959(4線i塔485)、ace937 (光纖)； 溫度檢測(cè)模塊：metl48(8路溫度)； 模擬量輸出模塊：msa 141(可選擇不同的輸出范圍)； (2)可漢化的人機(jī)界面以及整定軟件； (3)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)便； 圖3.1 sepatal000+$20的模塊化連接 3.2 cv-1高壓斷路器 cv-1真空斷路器是常熟開關(guān)有限公司提供的新一代高壓電器產(chǎn)品，適用于交流 50hz、額定電壓12kv及以下的電網(wǎng)，起控制和保護(hù)作用，廣泛用于工礦企業(yè)、變電站 等場(chǎng)所1191。斷路器有固定式和手車式，可安裝于kyn28、

58、kyn44a型開關(guān)柜或配套于其 它鎧裝中置柜，適用于重合閘操作，并適用于頻繁操作場(chǎng)所。 cv-l戶內(nèi)高壓真空斷路器按gbl9842003最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通過了國(guó)家高壓電器質(zhì)量 監(jiān)督檢測(cè)中心全部型式試驗(yàn)，短路電流開斷次數(shù)達(dá)277次，通過了emc電磁兼容性試驗(yàn)， 在預(yù)期的短路電流開斷次數(shù)期間，不需維修(e2級(jí))，在容性電流開斷過程中具有非常 低的重?fù)舸└怕?c2級(jí))，可進(jìn)行免維護(hù)頻繁操作，機(jī)械壽命不小于10000次(m2級(jí))。 表3.1 cvl系列戶內(nèi)高壓真空斷路器主要技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng)目單位數(shù)據(jù) 額定電壓urkv12 1min工頻耐壓ud（有效值）kv42額定絕 緣水平雷電沖擊耐受電壓up（峰值）kv7

59、5 額定頻率frhz50 額定電流lra630、1250、1600、2000、2500、3150 額定短路開斷電流lsc（有效值）ka25、31.5、40 額定短路持續(xù)時(shí)間tks4 額定背對(duì)背電容開斷電流ibb（有效值）a400 額定背對(duì)背電容器組關(guān)合涌流ibi（峰值）ka20（4250hz） 自動(dòng)重合閘：o0.3sco180sco額定操作順序 非自動(dòng)重合閘：o180sco180sco 合閘和分閘裝置額定電源電壓uopvac：110、230；dc：110、220 輔助回路額定電源電壓uavac：110、230；dc：110、220 在本文中，開始考慮使用abb公司的vd4高壓斷路器，vd4真空

60、斷路器是廈門abb開 關(guān)有限公司提供的，以空氣為絕緣的戶內(nèi)式開關(guān)設(shè)備元件，符合gb廠 r1984、dl，r403、德國(guó)dn vde0670與匝c62271100；2001及60694等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在 正常使用條件下，只要在斷路器的技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)，它就可以保證安全，可靠地運(yùn)行 于相應(yīng)電壓等級(jí)的電網(wǎng)中。vd4真空斷路器可在工作電流范圍內(nèi)進(jìn)行頻繁的操作或多次 開斷短路電流；機(jī)械壽命可高達(dá)30，000次，滿容量短路電流開斷次數(shù)可高達(dá)100次。 經(jīng)過對(duì)兩種產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比分析，認(rèn)為cv-1在各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)上均和vd4 不相上下，但是價(jià)格上具有較大的優(yōu)勢(shì)，最后決定在設(shè)計(jì)中采用cv-1斷路器。 3