基于单片机的微机电流速断保护论文Word格式.docx
- 文档编号:13034614
- 上传时间:2022-10-03
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:141.20KB
基于单片机的微机电流速断保护论文Word格式.docx
《基于单片机的微机电流速断保护论文Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的微机电流速断保护论文Word格式.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
对高压来讲,过流保护一般是对线路或设备进行过负荷及短路保护,而电流速断一般用于短路保护。
过流保护设定值往往较小(一般只需躲过正常工作引起的电流),动作带有一定延时;
而电流速断保护一般设定值较大,多为瞬时动作。
三段式过流保护包括:
1、瞬时电流速断保护(简称电流速断保护或电流Ⅰ段)
2、限时电流速断保护(电流Ⅱ段)
3、过电流保护(电流Ⅲ段)
这三段保护构成一套完整的保护。
它们的不同是保护范围不同:
1、瞬时电流速断保护:
保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85%
2限时电流速断保护:
保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15%
3、过电流保护:
保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长。
在这里我们主要研究电流速度保护。
1.1一次接线图
图1一次接线图
当线路A站发生短路时,短路电流电压大小可以通过电流互感器和电压互感器输入微机保护装置A,输入的是模拟量,经过AD转换器转换为数字量,再通过单片机输出,从而控制断路器开断,切断故障部分,保护线路
1.2电流速断保护
对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护,称为电流速断保护。
1短路电流的计算:
图2电流速断保护
图中 1――最大运行方式下d(3)
2――最小运行方式下d
(2)
3――保护1第一段动作电流
(2-1) (2-2)
可见,Id的大小与运行方式、故障类型及故障点位置有关
最大运行方式:
对每一套保护装置来讲,通过该保护装置的短路电流为最大的方式。
(Zs.min)
最小运行方式:
对每一套保护装置来讲,通过该保护装置的短路电流为最小的方式。
(Zs.max)
2整定值计算及灵敏性校验
为了保护的选择性,动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定 (2-3)
1.2~1.3
保护装置的动作电流:
能使该保护装置起动的最小电流值,用电力系统一次测参数表示。
(IdZ)
在图中为直线3,与曲线1、2分别交于a、b点
可见,有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长。
灵敏性:
用保护范围的大小来衡量lmax、lmin
一般用lmin来校验、
要求:
≥(15~20)%希望值50%
方法:
解析法:
可得
(2-4)
式中为被保护线路全长的阻抗值
2.微机保护硬件结构图
微机继电保护是以微型计算机为核心,配置相应的外围接口,执行元件的计算机控制系统。
根据保护装置微处理器的多少可分为单处理器系统和多处理器系统。
其硬件结构如图3所示:
ALF
S/H
多路转换开关
A/D
光电隔离
出口继电器
单片机保护主系统
人机对话接口
外部通信接口
开关量输入
开关量输出
通道n
通道1
电量变换器
图3微机保护简图
1)数字量输入
数字量输入通常为开关量的输入。
为了提高保护装置的抗干扰性能,需要整形延时和光电隔离等处理。
(2)模拟量输入
模拟量输入通常为电流、电压信号。
由于电流、电压为随时间变化的连续信号,而计算机只接收数字信号,因此,须将这种类型的模拟信号转变为数字信号。
完成模拟量到数字量的变换称为模数变换。
(3)数字量输出
微机继电保护装置是通过数字量输出实现对断路器等的控制。
该输出通道也需要光电隔离提高抗干扰能力。
(4)电源
电源的作用是将220V或110V直流电压换成能满足微机系统各部分要求的弱电电压,有±
12V、+24V、+5V等。
2.1.1单片机选择
本次采用的是美国Intel公司生产的8051芯片,8051是高性能单片机,它以8031为基础,片内又集成4KB的程序存储器,是一个程序不超过4KB的小系统。
因此,在单片机实现输电线路电流保护的单片机系统中,要对芯片进行扩展,根据需要,扩展了一片32KB的片外程序存储器27256和一片32KB的片外数据存储器62256,以满足在对输电线路电流保护时单片机运行的需要。
8051本身具有很强的接口能力,对于8051组成的系统,P0-P3口均可作为I/O口用,共有32根I/O口线。
(1)一个8位的微处理器(CPU)。
(2)片内数据存储器RAM(128B/256B),用于存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。
(3)片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB),用以存放程序、一些原始数据和表格。
(4)四个8位并行I/O接口P0~P3,每个口既可以用做输入,也可以用作为输出。
(5)两个定时器/计数器,每个定时器/计数器都可以设置成计数方式,用于对外部事件进行计数,也可设置为定时方式,并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。
(6)五个中断源的中断控制系统。
(7)一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口,用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。
2.1.2AD转换器选择
这里采用了芯片AD7501。
AD7501是一种8路输入,一路输出的CMOS集成芯片,其引脚如图4-5所示。
当EN有效(高电平)时,A0A1A2三个输入端状态的组合决定接通八路输入模拟信号S1~S8的某一路Si,即将Si与OUT端接通,如表4-1所示。
AD7501的接通电阻为170~300,漏电流(开关断开时,通过开关的电流)为0.2~2nA,导通时间为0.8μs,截止时间为0.8μs。
在这里我用8051的P2.7控制EN,P2.4-P2.6分别控制A0-A2,从而控制哪一路模拟通道输入。
图4-1 AD7501引脚图
表4-2 AD7501真值表
A2
A1
A0
EN
接通S
1
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
х
无
2.2电路设计
其基本结构框图如5所示。
显示器
并行接口
键盘
电
压形成
低通滤波
采样保持
多路模拟开关
模
定时器
A/
D转换
拟
量
电压形成
RAM
输
入
EPROM
EEPROM
CPU
图5 单片机实现线路电流保护结构框图
3.1主流程图设计
Y
N
不通过
N
通过
运行
初始化
(二)
全面自检
数据采样系统初始化
PB6=0PB7=1
开中断
PB6=1PB7=0
输入Iu,Iv,Iw
故障处理程序I
故障处理程序II
故障处理程序III
图6程序流程图
工作方式?
初始化
(一)
调试
监控程序
告警
全小于Iopi?
全小于Iopii?
全小于Iopiii?
整组复归来
上电或复位
3.2采样中断服务流程图
包括对模拟量的采样、A/D转换、采样值存储、起动元件的计算和是否有故障发生的判断等功能。
图7给出了采样中断服务程序的框图。
进入该程序模块后,首先发出采样/保持命令以保证各模拟量输入通道的同时采样;
再对各通道保持信号依次进行A/D转换并将转换结果存储到预先划分好的RAM区域;
然后进行起动元件的计算和判断。
如果起动元件已经动作,说明这次中断服务程序的执行是由于事故处理程序被采样定时器中断时间到而打断引起的,则不用再进行起动元件的计算和判断,当判断出起动元件刚好动作时,则进行以下三项工作:
1)将起动元件动作标志置1;
2)向并行控制口写数,驱动起动继电器动作;
3)修改返回地址为事故处理程序的入口地址,这样在采样中断服务程序的出口处程序将返回到事故处理程序,而不是返回到主程序的断点处。
入口
采样/保持、A/D转换及结果存储
PB6=0PB7=1?
起动元件计算
起动元件动作?
PB6=0,PB7=1,驱动起动继电器
修改返回地址为事故处理程序
入口地址
图7采样中断服务程序框图
返回
4结束语
在本论文中,首先对电流速断保护做了简要介绍,然后进行了保护整定计算和灵敏度校验,同时设计了单片机实现线路电流保护的硬件部分,最后进行软件部分的设计,包括主程序流程图设计和中断服务流程图设计。
在这次设计和写论文的过程中,我充分运用了所学的专业知识,包括数字电子技术,单片机原理技术,继电保护技术等,把这些知识进行了整合应用到解决电力系统微机保护当中,提高了我应用所学知识解决实际问题和独立思考的能力。
在写论文的过程中,我也遇到了不少新问题,通过自主学习,和同学们交流等方式解决了这些新问题,开阔了我的视野。
在设计过程中,体会到科研需要严谨的态度和吃苦的精神,也让我意识到自己以前所学知识还不够扎实。
总的说来,这次设计让我受益非浅。
参考文
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 微机 流速 保护 论文