110kV输电线路零序电流保护设计(2)110303011(2).doc

110kV输电线路零序电流保护设计(2)110303011(2).doc

《110kV输电线路零序电流保护设计(2)110303011(2).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《110kV输电线路零序电流保护设计(2)110303011(2).doc（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

辽宁工业大学

微机继电保护课程设计（论文）

题目：

110kV输电线路零序电流保护设计

（2）

院（系）：

电气工程学院

专业班级：

电气111

学号：

110303011

学生姓名：

左钰

指导教师：

（签字）

起止时间：

2014.12.15-2014.12.26

本科生课程设计（论文）

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：

电气工程学院教研室：

电气工程及其自动化

学号

110303011

学生姓名

左钰

专业班级

电气111

课程设计（论文）题目

110kV输电线路零序电流保护设计

（2）

课程设计（论文）任务

ZT4=50Ω

ZT3=50Ω

ZT2=10

ZG2=16Ω

ZT1=10Ω

3

2

1

ZG1=16

Z1.CD=40Ω

Z0.CD=80

Z1.BC=20Ω

Z0.BC=40

Z0.AB=40

A

Z1.AB=25

D

C

B

系统接线图如图：

课程设计的内容及技术参数参见下表

设计技术参数

工作量

,

系统中各元件及线路的负序阻抗与正序阻抗相同,其他参数见图。

计算最大和最小零序电流，应根据当Z1∑＜Z0∑时，则有；反之，当Z1∑＞Z0∑时，则有。

一、整定计算

1.计算B母线、C母线、D母线处正序（负序）及零序综合阻抗Z1∑、Z0∑。

2.计算B母线、C母线、D母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零序电流。

3.整定保护1、2、3零序电流I段的定值，并计算各自的最小保护范围。

4.当B母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定保护1、2零序Ⅱ定值，并校验灵敏度。

5.整定保护1零序Ⅲ段定值，假定母线D零序过电流保护动作时限为0.5s，确定保护1、2、3零序过电流保护的动作时限，校验保护1零序Ⅲ段的灵敏度。

二、硬件电路设计

包括CPU最小系统、电流电压数据采集、开关设备状态检测、控制输出、报警显示等部分。

三、软件设计

说明设计思想，给出参数有效值计算及故障判据方法，绘制流程图或逻辑图。

四、仿真验证

给出仿真电路及仿真结果，分析仿真结果同理论计算结果的异同及原因。

续表

进度计划

第一天：

收集资料，确定设计方案。

第二天：

计算综合阻抗和零序电流，零序I段的整定计算。

第三天：

零序II段、零序III段的整定计算。

第四天：

硬件电路设计（最小系统、数据采集、状态检测部分）。

第五天：

硬件电路设计（控制输出、报警显示部分）。

第六天：

软件设计（有效值计算、故障判据）。

第七天：

软件设计（绘制流程图或逻辑图）

第八天：

仿真验证及分析。

第九天：

撰写说明书。

第十天：

课设总结，迎接答辩。

指导教师评语及成绩

平时：

论文质量：

答辩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

注：

成绩：

平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算

摘要

随着时代的进步，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，微机继电保护具备了传统保护所没有的优良特性。

本设计首先简要介绍了电力系统微机继电保护的发展、技术构成及其发展方向。

其次对硬件、软件的结构做了分析，它的硬件结构核心由P89C51RD和DSP2181组成，CPU完成装置的总启动和人机界面及与外围设备的通信功能,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。

最后本文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。

本文研究的110kV输电线路微机零序电流保护原理分析与程序设计是由计算机实现的线路保护装置，用三相一次自动重合闸重合方式，采用后加速方式，适用于110kV的输电线路。

关键词：

微型机保护;110kV输电线路;零序电流;重合闸

目录

第1章绪论 1

1.1零序电流保护的概况 1

1.2本文主要内容 2

第2章输电线路零序电流保护整定计算 3

2.1零序电流Ι段整定计算 3

2.1.1零序电流Ι段动作电流的整定 7

2.1.2灵敏度校验 8

2.1.3动作时间的整定 11

2.2零序电流Ⅱ段整定计算 11

2.3零序电流Ⅲ段整定计算 12

第3章硬件电路设计 13

3.1110KV输电线路零序保护的硬件 13

3.2CPU最小系统图 13

3.3数据采集系统 15

3.3.1电压形成回路 15

3.3.2采样保持和模拟低通滤波 16

3.3.3多路转换开关和模数转换 17

3.4开关量输入输出系统 19

3.4.1开关量输入输出模块 19

3.4.2开关量输入部分 19

3.4.3开关量输出部分 21

3.5电源模块 22

第4章软件设计 24

4.1程序总框图 24

4.2软件结构分析概述 26

4.3中断程序模块 26

4.4各程序的子模块介绍 27

4.4.1初始化 27

4.4.2启动元件 28

4.4.3零序方向电流保护 28

4.5微机保护的算法 29

4.5.1输入为正弦量的算法 30

4.5.2突变量电流算法 30

4.5.3选相方法 32

4.5.4傅里叶级数算法 34

第5章实验验证及分析 37

第6章课程设计总结 39

参考文献 40

V

第1章绪论

1.1零序电流保护的概况

与当代新兴科学技术相比，电力系统继电保护是相当古老了，然而电力系统继电保护作为一门综合性科学又总是充满青春活力，处于蓬勃发展中。

之所以如此，是因为它是一门理论和实践并重的科学技术，又与电力系统的发展息息相关。

它以电力系统的需要作为发展的源泉，同时又不断地吸取相关的科学技术中出现的新成就作为发展的手段。

继电保护装置是电力系统的重要组成部分，它在保证系统安全、稳定和经济运行等方面起着非常重要的作用。

它在系统发生故障时切除故障设备，对系统安全运行作出贡献，但若不正常动作（包括拒动和误动），则给系统造成的危害也是巨大的。

所以对继电保护装置的可靠性（包括安全性和信赖性两个方面）要求很高。

信赖性是指不应拒动，安全性是指不应误动。

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察觉，从而成为故障时不正确动作的隐患。

微型机保护可以实现自我监视和检测，大大提高了装置的安全性。

传统的整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，尤其是一些复杂的保护，例如超高压线路的保护设备，调试一套保护常常需要一周，甚至更长的时间。

究其原因，这类保护装置都是布线逻辑的，保护的每一种功能都由相应的硬件器件和连线来实现。

为确定保护装置是否完好，就需要把所具备的各种功能都通过模拟试验来校核一遍。

微机保护则不同，它的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。

换言之，它是用一个只会作几种单调的、简单操作的硬件，配以软件，把许多简单操作组合而完成各种复杂功能的。

因而只要用几个简单的操作就可以检验微型机的硬件是否完好。

或者说如果微型机硬件有故障，将会立即表现出来。

如果硬件完好，对于已成熟的软件，只要程序和设计时一样，就必然会达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。

微型机保护装置具有自诊断功能，对硬件各部分和存放在EPROM中的程序不断地进行自动检测，一旦发现异常就会发出报警。

通常只要给上电源后没有警报，就可确认装置是完好的。

所以对微机保护装置可以说几乎不用调试，从而可大大减轻运行维护的工作量。

1.2本文主要内容

1.计算B母线、C母线、D母线处正序（负序）及零序综合阻抗Z1∑、Z0∑。

2．计算B母线、C母线、D母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零序电流。

3．整定保护1、2、3零序电流I段的定值，并计算各自的最小保护范围。

4．当B母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定保护1、2零序Ⅱ定值，并校验灵敏度。

5．整定保护1零序Ⅲ段定值，假定母线D零序过电流保护动作时限为0.5s，确定保护1、2、3零序过电流保护的动作时限，校验保护1零序Ⅲ段的灵敏度。

6.用计算机实现线路保护装置，用三相一次自动重合闸重合方式，采用后加速方式。

第2章输电线路零序电流保护整定计算

2.1零序电流Ι段整定计算

系统接线图如图2.1所示：

图2.1系统接线图

利用大接地电流系统中发生接地短路时出现零序电流等的特点，可以构成反映零序电流大小的多段式零序电流保护。

零序电流一般为四段式，即零序电流保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段。

零序电流第Ⅰ、Ⅱ段为线路接地故障的主保护，第Ⅲ、Ⅳ为线路接地故障的后备保护。

一、计算各母线处正序（负序）和零序综合阻抗、

（1）当、、、、、均投入运行时：

图2.2、、、、、均投入运行时等值正序（负序）网络图

图2.3　、、、、、均投入运行时等值零序网络图

如图2.2所示，与串联后和，再和

如图2.3所示，串联。

所以，综合阻抗计算如下：

B母线：

C母线：

D母线：

（2）当、、、、投入运行时:

如图2.4所示，

如图2.5所示，

所以，综合阻抗如下所求：

B母线：

C母线：

D母线：

图2.4　、、、、投入运行时等值正序（负序）网络图

图2.5　、、、、投入运行时等值零序网络图

（3）当、、、投入运行时

如图2.6所示，

如图2.7所示，

所以，综合阻抗所求如下：

图2.6　、、、投入运行时等值正序（负序）网络图

图2.7　、、、投入运行时等值零序网络图

B母线：

C母线：

D母线：

（4）当、、投入运行时

图2.8　、、投入运行时等值正序（负序）网络图

图2.9　、、投入运行时等值零序网络图

如图2.8所示，

如图2.9所示，

其综合阻抗所求如下：

B母线：

C母线：

D母线：

二、计算B、C、D母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零序电流

（1）当、、、、、均投入运行时

B母线：

C母线：

D母线：

（2）当、、、、投入运行时

B母线：

C母线：

D母线：

（3）当、、、投入运行时

B母线：

C母线：

D母线：

（4）当、、投入运行时

B母线：

C母线：

D母线：

2.1.1零序电流Ι段动作电流的整定