输电线路微机继电保护系统设计
继电保护课程设计输电线路微机继电保护系统设计
学院：物理与电子电气工程
专业：电气工程及其自动化
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摘要
输电线路继电保护是整个电力系统的重要组成部分,它的任务是快速准确地切除线路故障，保证电网安全运行.本文采用微机控制方法，对高压输电线路故障进行诊断和切除，取代传统电磁型继电保护装置。
线路保护装置采用STC12C5A60S2芯片作为控制核心，硬件电路主要包括芯片外围电路，模拟信号处理和采样电路，开关量输入输出电路，电源电路等。本文首先对整个控制系统进行软件仿真，然后再将设计应用到实际当中，阐述三段式电流保护的控制流程和软件实现方法。
关键词单片机；继电保护；整流；电流互感器
目录
1绪论 0
1。1设计背景 0
1。2微机继电保护的发展趋势及特点 0
1。3 本文主要工作 (2)
2 系统硬件设计 (2)
2.1系统框架 (2)
2。2 系统仿真 (2)
2.2。1 仿真设计 (2)
2。2.2 部分电路分析 (3)
2.2.3 仿真结果 (6)
2.3系统硬件 (7)
2。3.1 主要芯片和器件的选择 (6)
2.3。2 单片机最小系统设计 (9)
2。4 三段式电流保护理论 (11)
2。4。1 电流速断保护(第I段） (11)
2.4。2 限时电流速断保护(第II段） (11)
2。4.3 定时限过电流保护（第III段) (12)
2。4.4 三段式电流保护小结 (12)
3 系统软件设计 (12)
3.1 系统软件设计方案 (12)
总结 (14)
参考文献 (15)
1 绪论
1.1 设计背景
当今社会,电能已经成为人类最重要的能源之一，它几乎已经渗透到人类一切的活动当中。由于电能的生产是在相对集中的区域完成，所以电能的输送成为电力系统中重要组成部分。随着电网电压等级的不断升高和用电负荷的不断增加，输电安全也逐渐成为重要研究课题。
传统电力系统继电保护经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段。20世纪70年代以后，电力系统继电保护进入微机时代。微机继电保护降低了设备成本，提高了设备可靠性，同时具有控制灵活、准确,性能优良等特点,成为当今主流的继保控制核心.本文采用51单片机为核心,通过低压数字微机信号采集、数据分析、动作输出,实现对高压输电线路的诊断、分析、故障切除，保护电力系统安全运行。
1.2 微机继电保护的发展趋势及特点
继电保护技术发展趋势向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通
信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势[1］。
微机继电保护主要有以下特点：
1．改善和提高继电保护的动作特征和性能，动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高也已在运行实践中得到证明。
2．可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。
3．工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置体积小，减少了盘位数量;功耗低。
4．可靠性容易提高.体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强,可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。
5．使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。
6．可以进行远方监控.微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性等等.
1.3 本文主要工作
本文在借鉴国内外微机继电保护发展的成功经验结合现有资源对输电线路继电保护系统进行了软件仿真以及硬件实物的设计。其主要内容包括以下几个方面：1．简单概述了微机继电保护技术［2]。主要介绍了国内国外微机继电保护的发展史、继电保护的几大特点、主要的理论技术和成果以及今后总的发展要求和趋势。
2．三段式电流继电保护的原理，及整定方法.
3．利用protues软件进行系统的电路设计并仿真.
4．与仿真软件配合进行单片机软件编程.
5．系统硬件设计原理与过程。包括单片机最小系统电路设计、A/D模块、AC/DC整流稳压电路设计、三段式电流速断保护电路连接。
6．系统联合调试。
2 系统硬件设计
2。1 系统框架
随着电力系统的发展，电网结构的日益复杂，对其保护、控制、变量、通信等功能的要求越来越高,而且由于新一代、高性能微控制器的出现,微机保护装置将逐步实现高集成度、全功能化。本系统着重考虑了保护的特殊性和实验的灵活性要求,采用了STC新型的高性能FLASH型MCU，从而使本装置既满足了继电保护的“四性”要求,又能灵活的适应各种保护原理的需要。
本系统硬件核心采用中国STC公司STC12C5A60S2芯片作为微制器,并配以适当的外围电路来完成各项功能.本系统的硬件结构主要包括：中央处理单元、数据采集单元(模拟量和数字量)、人机接口（键盘与显示)单元、开关量输出单元，各部分如图所示.
2.2.1 仿真设计
本系统采用Proteus软件仿真。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。由于Protues
不对stc12系列单片机提供支持，我暂且用AT89系列代替。用外部AD转换芯片进行模数转换。并且用变压器来代替电流互感器。
根据系统设计要求作如下仿真：
图2-2系统仿真图
2.2。2 部分电路分析
1、本系统采用桥式整流电路，整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成.经过整流电路之后的电压已经不是交流电压,而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。此时需要在电路中加入滤波电容,让电流波形更加趋于平滑.电路如下：
图2—3整流电路图
如下图所示，在整流电路电压输入输出端加入示波器来对比显示整流效果
a（整流前） b(整流后）
图2—4 整流前后对比图
2、光电隔离。光电隔离的目的是使测控装置与现场仅保持信号联系,而不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进的干扰通道切断，从而达到隔离现场干扰的目的。由于本系统现场信号是从高压输电线路中取得,而控制装置是低压的数字芯片，两者必须隔离才能工作，否则低压芯片很容易被烧毁。
见图2-5，光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管,使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出.这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力
图2—5光耦合器图
3、仿真中选用ADC0832芯片作为模数转换模块.ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0—5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入,使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端,可以轻易的实现通道功能的选择。
图2-6 ADC0832图
4、本系统用5V直流继电器作为开关量输出单元，再接一个LED发光二极管来直观的显示继电器是否动作。由于一般单片机的I/O口并不具备直接带负载能力，我们可以用三极管来驱动直流继电器.此外，因继电器的内部是一个线圈绕组，相当于一个大容量的电感。而电感具有缓存电流的作用，如果电流过大则可能击穿三极管。因此,在继电器回路中加入一个二极管来释放电感中的大电流。
图2—7开关量输出模块图
2.2。3 仿真结果
图 2-8 系统仿真图
经过调试，当变压器一次侧电压升高，二次侧及整流电路输出电压也随之升高，经模数转换后如果AD值大于预先设定的值，则可认为线路发生短路故障。此时,继电器动作，指示灯亮。
2。3系统硬件
2。3.1 主要芯片和器件的选择
1．主控芯片
本设计的主控芯片是STC12C5A60S2.此芯片是STC生产的单时钟/机器周期(1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路、1280字节RAM、2路PWM、8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。还具有EEPROM、看门狗、外部掉电检测电
路、4个16位定时器、3个时钟输出口、7路外部中断I/O口、两路通用全双工异步串行口(UART)等等功能。
该单片机自带多路高速AD转换功能，省去另行设计AD模块的步骤。该单片机的ADC 是逐次比较型ADC。主次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位(MSB)开始,顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较,使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型A/D转换器具有速度高,功耗低等优点。需作为AD使用的口先将P1ASF特殊功能寄存器中的相应位置为‘1’，将相应的口设置为模拟功能。
图2-9 STC12C5A60引脚图
2．光耦合器
本设计的光耦合器采用TLP521—2。TLP521是可控制的光电藕合器件，光电耦合器广泛作用在电脑终端机，可控硅系统设备,测量仪器,影印机，自动售票，家用电器，如风扇，加热器等.电路之间的信号传输，使之前端与负载完全隔离,目的在于增加安全性,减小电路干扰，减化电路设计等.下面给出了TLP521光电藕合器的相关重要参数，以及如何应用到实际电路当中去。
表2-1 TLP521参数表
重要参数符号最小典型最大单位
电源电压VCC — 5 24 V
正向电流IF —16 25 mA
集电极电流IC — 1 10 mA
工作温度Tepr -25 - 85 ℃
图2-10光耦合器典型电路图
3．开关量输出元件
在线路发生故障时，微机继电保护主要是通过各种开关量输出来完成对线路中各个继电器和断路器的控制,从而使发生事故的线路被隔离，其它线路能够最大程度上得到保护。在开关量输出通道中，为防止现场强电磁干扰或工频电压通过输出通道反串到测控系统,一般采用通道隔离技术。本装置以继电器控制中间继电器，实现隔离的效果.选用额定驱动电压5v、驱动电流30mA以下的小型继电器作为开关量输出控制元件,具有可直接用TTL 电平驱动，不用附加电路、体积较小，节省印刷电路板空间等优点。
4．人机接口
人机接口单元即实验装置的输入与输出设备部分。在微机继电保护系统的控制过程中，微机的输入与显示部分是十分重要,缺一不可的。输入设备可以将指令通过信号传递给主机，继而控制继保系统动作与否，以达到本设计的最终目的;显示设备可以将系统的动作情况及时的反馈出来，以达到实时监督继保系统动作正常与否的过程.
键盘电路是最重要的输入单元,是单片机应用系统中是一个很关键的部件，它能向计算机输入数据、传送命令等功能,是人工干预计算机的主要手段.
键盘接口主要分矩阵式和独立式两种.矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合,由行
线和列线组成，按键位于行列的交点上,占用较多的地址空间或I/O口线。独立式按键就是个按键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不影响其他输入线上的工作状态。
独立式按键适用于按键较少或速度要求较高的场合。独立式按键相比矩阵式结构，具有配置灵活的明显特点。
在保证能完成各种功能的情况下,为了使操作简单，选用了尽量少的按键数(本装置中仅选用了8个），并且采用了独立式按键结构，实行功能复用，此方法虽然在判断哪一个按键按下的程序上显得复杂了一些，但它可以节省很多的数据地址空间或I／O口线,配置灵活，硬件结构简单.
本装置的按键部分直接采用MCU的I／O口作为输入。按键的扫描方式有两种：查询方式和中断方式。由于中断方式不但占用CPU的外部中断资源，而且还可能干扰其它重要中断程序的正常运行，因此在本装置中采用查询方式，即在程序中对相应I／O口的状态进行查询，确认是否有键按下，然后调用相应的按键处理程序。
5．显示器
在各类仪表中，常用的显示器有:发光二极管显示器（LED）、液品显示器(LCD）、荧光管显示器、简易的CRT接口等。本装置从电路设计简单、减小功耗、能显示多种字符的想法出发,选用点阵式液晶显示模块LCM,它是将LCD控制器、RAM、ROM和LCD显示器集成在一起,使用时只要向LCM模块送入相应的命令和数据便可实现所需要的显示。
本装置采用了12864A-1图形点阵液晶显示模块,它主要由行驱动器、列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示12×4个(16X16点阵)汉字.
主要技术参数和性能:
)：+5V。
（1)电源（V
DD
（2)工作电流：约1．3mA（无背光,无负压）.
（3)显示内容:128（列)X64(行)点。
(4）全屏幕点阵.
(5）七种指令。
（6)与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和6条控制线.
(7）占空比：11:64。
(8）工作温度：20℃～70℃,存储温度：30℃～80℃。
2.3。2 单片机最小系统设计
单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。
图2-11 单片机最小系统电路图
1．电源模块
对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。
2．复位电路
单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态,一般来说,单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值.
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。
1.上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位,随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。
2.按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电,会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
图2-12 复位电路图
3．震荡电路
单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振作用非常大,全程叫晶体振荡器,他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。
在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步.有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。
STC12C5A60S2使用11。0592MHz的晶体振荡器作为振荡源,由于单片机内部带有振荡电路,所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间
图2-13 震荡电路图
2。4 三段式电流保护理论
2。4.1电流速断保护（第I段）
图2—15电流保护示意图
对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护.为优先保证继电保护动作的选择性,就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。
以上图所示的网络接线为例,假定每条线路上均装有电流速断保护，对于安装在A母
I必须整定得大于d2点处短路时,可能出现的最大短电线处的保护1来讲，其起动电流'.1dz
流,即在最大运行方式下B母线上三相短路时的电流
I，即:
..max
d B
'
I I式(1.1)
dz d B
.1..max
K ，则式（1。1）即可写为：
引入可靠系数' 1.2~1.3
k
''
I K I式（1.2）
.1?..max
dz k d B
当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时,安装在A母线处的保护1就能起动,最后动作于跳断路器1.
电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速,因而获得了广泛的应用.但由于引K，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路入的可靠系数' 1.2~1.31
k
的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响.运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85％～90％.
2。4.2限时电流速断保护（第II段）
由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障,保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短,我们就
考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护的保护范围，而动作时限则比下一条线路速断保护高出一个时间阶段，即
'''
t t式(1.4）
12t
由于它能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障，所以我们称它为限时电流速断保护。
当线路装设了电流速断保护和限时电流速断保护以后,它们的联合工作就可以保证全线路范围以内的故障能够在0.5s的时间内予以切除，在一般情况下都能够满足速动性的要求。因此具有这种性能的保护可以作为线路的“主保护"。
2.4.3定时限过电流保护(第III段）
过电流保护通常是指其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护.它在正常运行时不起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流增大而动作,它不仅能保护线路的全长，也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用.
2。4。4 三段式电流保护小结
由于电流速断保护不能保护线路的全长,而限时电流速断保护又不能完全作为相邻线路的后备保护，因此，为了保证迅速而又选择性地切出故障，常常将电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，可以只采用电流速断保护加定时限过电流保护，或者限时电流速断保护加定时限过电流保护，也可以三者同时采用。
根据三段保护的不同特点，我们就可以将其应用到微机继电保护当中去。我们可以将微机监测到的电压值看作相应线路段的短路电压值。然后作相应的继电保护动作.详细控制过程在软件算法中。
3 系统软件设计
3.1 系统软件设计方案
单片机应用系统的软件设计和一般的程序设计不同，既有各种计算程序设计，还要结合具体的硬件电路进行各种输入输出程序设计.软件设计必须在硬件、软件功能划分基础上进行。系统软件由一个无限循环的主程序、几个中断服务程序和可供调用的功能模块组成。整个系统软件采用模块化结构设计,将各功能按模块化结构设计为可独立进行编程调试的程序块，这样不仅有利于调试和连接，更有利于移植和修改.
本系统中测试部分软件程序主要包括：主程序、数据的采集、计算，按键管理、数据显示等.数据采集单元是利用STC12C5A60S2单片机自带的10位高速AD转换模块将输电线路中的模拟电压值转换为数字信号;再进一步通过算法滤波，排除干扰影响，降低误动
率，然后显示所得参数.同时，检测用户是否按按键改变电流保护相关参数和整定值。工作流程如下:
图3—1 软件流程
总结
本课题按照继电保护毕业设计任务书的要求，依据电力系统继电保护的基本原理，针对当今社会继电保护装置正在不断更新换代、由继电器装置向微机继电保护过渡的条件下而完成的。在本设计中，通过对中央处理单元的大胆改进，对数字电路进行了全面的优化，提高了系统的模块化设计，相对于旧的继电保护系统，本装置的功能和防护能力得到了极大地提高,并且通过硬件和软件的调试，实现了系统保护输电线路的要求，实现了计算机发送控制命令。而且可完成三段式电流微机继电保护实验内容，满足微机保护的各项要求.
参考文献
［1] 陈德树，张哲,尹项根．微机继电保护［M］．北京：中国电力出版社，2000．
［2］王梅义．电网继电保护应用［M］．北京：中国电力出版社，1999．
[3] 贺家李,宋从矩．电力系统继电保护原理(第三版）［M］．北京:中国电力出版社，2004。
电力系统微机继电保护课程设计
电力系统微机继电保护课程设计 一、绪论 为了提高电力系统运行的可靠性和安全性，保护措施是不可或缺的一部分。在 电力系统中，继电保护是其中最重要的一种保护措施。继电保护的核心是电路保护，主要包括潮流保护和差动保护两大类。然而，由于电力系统的复杂性，基于传统继电保护的方法难以满足当前电力系统的保护要求。因此，微机继电保护的出现，为电力系统保护和安全稳定运行提供了新的技术手段。 二、微机继电保护原理 微机继电保护是电力系统中采用电子技术实现的高速、准确地检测故障和定位 故障位置的自动化设备。其原理是在故障的瞬间，通过采集电力系统中的各种信号，并对其进行快速的计算和分析，最终实现对电力系统有序、快速、准确的保护。其中，微机继电保护的核心是数字信号处理器（DSP）和程序控制器，通过高速计算 和分析电力系统中各种数据，最终实现对电力系统的保护。 三、课程设计任务 1. 设计任务 设计一台基于微机继电保护的电路保护系统，实现对电力系统中的故障进行快 速的检测和定位，并保障电力系统的安全稳定运行。 2. 设计内容 本次课程设计主要涉及以下内容： 1.潮流保护的设计 2.差动保护的设计 3.基于DSP的高速计算技术
4.程序控制器的设计 3. 设计思路 本次课程设计的思路是：在故障的瞬间，通过采集电力系统中各种信号（如电压、电流等），并通过潮流保护和差动保护等方式对其进行分析，最终实现电力系统的保护。同时，电路保护系统通过DSP和程序控制器的协同控制，实现对电路保护过程的快速问题诊断。本次课程设计的关键技术是程序控制器和DSP技术。 四、设计实现步骤 1. 选题 本次课程设计选题为电力系统微机继电保护课程设计。 2. 分工合作 在确定选题之后，按照小组成员的各自特长和兴趣分配任务，各自完成设计和编程任务。 3. 设计和编程 根据选题确定设计思路，开始进行电路保护系统的潮流保护和差动保护的设计和编程。 4. 单元测试 设计和编程完成后，进行单元测试，分别测试各个模块的功能是否正常。 5. 功能测试 单元测试通过后，进行整体系统的测试，以验证电路保护系统的性能和功能。
(完整word版)110KV线路继电保护课程设计
前言 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。 随着计算机硬件的迅速发展，微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护。 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。 这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。 3/ 27
目录 前言............................................... 错误!未定义书签。摘要............................................ 错误!未定义书签。 1 系统运行方式和变压器中性点接地的选择.............. 错误!未定义书签。 1.1选择原则..................................... 错误!未定义书签。 1.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则....... 错误!未定义书签。 1.1.2 变压器中性点接地选择原则............... 错误!未定义书签。 1.1.3 线路运行方式选择原则................... 错误!未定义书签。 1.2 本次设计的具体运行方式的选择................ 错误!未定义书签。 2 故障点的选择和正、负、零序网络的制定.............. 错误!未定义书签。 3 零序短路电流的计算成果（具体过程参考附录二）...... 错误!未定义书签。 4 线路保护方式的选择、配置方案的确定................ 错误!未定义书签。 4.1 保护的配置原则.............................. 错误!未定义书签。 4.2 配置方案的确定.............................. 错误!未定义书签。 5 继电保护距离保护的整定计算成果（具体过程参考附录三）.. 错误!未定义书签。 6 继电保护零序电流保护的整定计算成果（具体过程参考附录四）错误!未定义书签。 7 保护的综合评价.................................... 错误!未定义书签。 7.1 距离保护的综合评价.......................... 错误!未定义书签。 7.2 对零序电流保护的评价........................ 错误!未定义书签。结束语.............................................. 错误!未定义书签。参考资料 ........................................... 错误!未定义书签。附录一电网各元件等值电抗计算 ...................... 错误!未定义书签。附录二零序短路电流的计算 .......................... 错误!未定义书签。附录四继电保护零序电流保护的整定计算和校验 ........ 错误!未定义书签。附录五.............................................. 错误!未定义书签。
10kV输电线路电流电压保护设计-微机继电保护课程设计毕业论文
X x 工业大学 微机继电保护课程设计（论文）题目：10kV输电线路电流电压保护设计 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：
课程设计（论文）报告的内容及其文本格式 1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括： ①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等） ②设计(论文)任务及评语 ③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字） ④目录 ⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等） ⑥参考文献 2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数。 3、封面格式 4、设计（论文）任务及评语格式 5、目录格式 ①标题“目录”（小二号、黑体、居中） ②章标题（小四号字、黑体、居左） ③节标题（小四号字、宋体） ④页码（小四号字、宋体、居右） 6、正文格式 ①页边距：上，下，左3cm，右2.5cm，页眉，页脚，左侧装订； ②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体； ③行距：20磅行距； ④页码：底部居中，五号、黑体； 7、参考文献格式 ①标题：“参考文献”，小二，黑体，居中。 ②示例：（五号宋体） 期刊类：[序号]作者1,作者2,……作者n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次. 图书类：[序号]作者1,作者2,……作者n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次.
课程设计（论文）任务及评语
续表 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
输电线路微机继电保护设计
输电线路微机继电保护设计 一、绪论 1.1 研究背景和意义 1.2 国内外研究现状及进展 1.3 论文研究内容和目的 二、输电线路微机继电保护的基本原理与技术 2.1 微机继电保护简介 2.2 输电线路保护原理 2.3 微机继电保护的工作流程和数据处理 三、输电线路微机继电保护的设计方法 3.1 保护配置原则和设计流程 3.2 双重回路及一半保护策略设计 3.3 微机继电保护系统硬件和软件设计 四、输电线路微机继电保护的应用实例 4.1 微机继电保护在输电线路保护中的应用4.2 实际工程实例分析 4.3 微机继电保护系统实现效果评价 五、结论与展望 5.1 研究成果总结 5.2 研究存在问题和不足 5.3 研究展望及发展方向 参考文献第一章：绪论
1.1 研究背景和意义 目前，电力系统是现代社会发展的重要基础设施之一。其稳定运行和可靠性是国家经济发展、民生保障的基石。传统的输电线路保护装置与机电式继电保护在应对过电压、过电流、操作速度和精度等方面表现不足，已逐渐被在传感技术、信息处理技术和计算机控制技术等方面上有所改进的微机继电保护所替代。 微机继电保护采用先进的数字信号处理技术和计算机技术，具有数字化、智能化、网络化等特点。微机继电保护具有联锁功能和灵活配置，能够实现跟踪全局电网状态、实时监測电路运行状况，加快故障检测、定位和隔离过程，从而保障了电网的稳定性和可靠性。 1.2 国内外研究现状和进展 随着计算机技术和数字信号处理技术的迅速发展，微机继电保护在电力系统应用领域得到快速普及。目前，国外在微机继电保护技术上的研究进展很快，相关标准规范得到不断更新，设备的智能化及功能的拓展不断提升，电力系统安全可靠运行得到了保障。我国电力系统的微机继电保护技术研究及应用也正在不断提高。在电力系统停电保护、重合闸控制，同时过电流及地电流保护等征服方面都取得了重要进展。 1.3 论文研究内容和目的 本文将以电力系统中输电线路微机继电保护的设计和应用为研究对象，旨在实现以下目的：
输电线路微机继电保护系统设计
继电保护课程设计输电线路微机继电保护系统设计 学院：物理与电子电气工程 专业：电气工程及其自动化 姓名: 学号：
摘要 输电线路继电保护是整个电力系统的重要组成部分,它的任务是快速准确地切除线路故障，保证电网安全运行.本文采用微机控制方法，对高压输电线路故障进行诊断和切除，取代传统电磁型继电保护装置。 线路保护装置采用STC12C5A60S2芯片作为控制核心，硬件电路主要包括芯片外围电路，模拟信号处理和采样电路，开关量输入输出电路，电源电路等。本文首先对整个控制系统进行软件仿真，然后再将设计应用到实际当中，阐述三段式电流保护的控制流程和软件实现方法。 关键词单片机；继电保护；整流；电流互感器
目录 1绪论 0 1。1设计背景 0 1。2微机继电保护的发展趋势及特点 0 1。3 本文主要工作 (2) 2 系统硬件设计 (2) 2.1系统框架 (2) 2。2 系统仿真 (2) 2.2。1 仿真设计 (2) 2。2.2 部分电路分析 (3) 2.2.3 仿真结果 (6) 2.3系统硬件 (7) 2。3.1 主要芯片和器件的选择 (6) 2.3。2 单片机最小系统设计 (9) 2。4 三段式电流保护理论 (11) 2。4。1 电流速断保护(第I段） (11) 2.4。2 限时电流速断保护(第II段） (11) 2。4.3 定时限过电流保护（第III段) (12) 2。4.4 三段式电流保护小结 (12) 3 系统软件设计 (12) 3.1 系统软件设计方案 (12) 总结 (14) 参考文献 (15)
1 绪论 1.1 设计背景 当今社会,电能已经成为人类最重要的能源之一，它几乎已经渗透到人类一切的活动当中。由于电能的生产是在相对集中的区域完成，所以电能的输送成为电力系统中重要组成部分。随着电网电压等级的不断升高和用电负荷的不断增加，输电安全也逐渐成为重要研究课题。 传统电力系统继电保护经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段。20世纪70年代以后，电力系统继电保护进入微机时代。微机继电保护降低了设备成本，提高了设备可靠性，同时具有控制灵活、准确,性能优良等特点,成为当今主流的继保控制核心.本文采用51单片机为核心,通过低压数字微机信号采集、数据分析、动作输出,实现对高压输电线路的诊断、分析、故障切除，保护电力系统安全运行。 1.2 微机继电保护的发展趋势及特点 继电保护技术发展趋势向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通 信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势[1］。 微机继电保护主要有以下特点： 1．改善和提高继电保护的动作特征和性能，动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高也已在运行实践中得到证明。 2．可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。 3．工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置体积小，减少了盘位数量;功耗低。 4．可靠性容易提高.体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强,可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。 5．使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。 6．可以进行远方监控.微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性等等.
微型机继电保护原理课程设计
微型机继电保护原理课程设计 1. 简介 随着技术的不断发展，电力系统的自动化程度不断提高，微型机在电力保护中 的应用也越来越广泛。在电力系统中，电力保护的作用十分重要，它能够及时检测电力系统中的故障并对其进行保护，保证电力系统的正常运行。因此，在学习电气自动化技术时，掌握微型机继电保护原理是非常必要的。 微型机继电保护原理课程设计是针对电力系统自动化技术的一种教学方法，它 将电力保护的理论知识与微型机技术相结合，提高电气自动化技术人才的综合能力。本文将介绍微型机继电保护原理课程设计的主要内容，包括课程设计的目的、课程设计的内容和教学方法等。 2. 目的 本次微型机继电保护原理课程设计的目的是为了让学生能够深入理解电力保护 的基本原理，掌握微型机在电力保护中的应用技术，提高学生的理论知识和应用能力。 3. 内容 微型机继电保护原理课程设计的内容主要包括以下方面： 3.1 绪论 介绍微型机继电保护原理课程设计的目的和意义，以及电力保护在电力系统中 的作用和重要性。
3.2 电力系统的故障与保护 主要介绍电力系统中可能出现的故障类型，以及常见的保护方式，如过流保护、欠压保护、过载保护等。 3.3 微型机应用技术 介绍微型机在电力保护中的应用技术，如控制逻辑实现、故障检测、信号采集等。 3.4 微型机继电保护原理设计 解析微型机继电保护原理的设计流程，包括硬件设计、软件设计、通信设计等。 3.5 模拟实验 设计一个简单的仿真实验，让学生了解微型机继电保护原理的具体应用过程， 并能够手动调试和控制其运行状态。 3.6 实际操作 学生将在教师指导下，使用微型机控制某一电力设备的保护运行，熟练掌握课 程设计中所学的理论知识和实践技能。 4. 教学方法 微型机继电保护原理课程设计是一门实践性很强的课程，因此在教学过程中需 要使用多种教学方法。 4.1 讲解理论知识 通过讲解电力保护的原理知识，让学生了解电力系统中常见的故障类型和保护 方式，并掌握微型机在电力保护中的应用技术。
电力系统继电保护课程设计
发电机系统的微机继电保护设计 指导老师李世芳
摘要 随着电子技术和计算机技术的发展，电力系统的继电保护也突破了传统的继电器保护形式，出现了以微处理器为核心的电力系统继电保护形式。本文着重介绍了发电机系统内的微机继电保护方式：发电机定子绕组短路故障保护——比率制动式纵差保护、发电机负序电流保护、发电机定子绕组单相接地保护（利用零序电压）这三种。【关键字】发电机纵差保护负序电流微机继电保护
一、绪论 1、微机继电保护的发展史 微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。 我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国继电保护工作者的努力，进展却很快。经过10年左右的奋斗，到了80年代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。我国对计算机继电保护的研究过程中，高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年代开始，华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上的新一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机－变压器组保护也相继于1989年、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993年、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。因此到了90年代，我国继电保护进入了微机时代。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，并且应用于实际之中。 2、微机保护的优越性 微机保护装置在我国投入运行已有10多年的历史,并且越来越受到继电保护人员和运行人员的普遍欢迎。具有比常规的继电器型或晶体管型保护装置不可比拟的优越性,突出表现在以下几方面: (l)灵活性强。由于微机保护装置是由软件和硬件结合来实现保护功能的,因此在很大程度上,不同原理的继电保护的硬件可以是一样的,换以不同的程序即可改
110KV电网继电保护设计
110KV电网继电保护设计 前言 电力系统是国民经济发展的基础设施之一，在能源结构中起着重要的作用。随着电力行业的快速发展和电力工程技术的提升，电力系统的规模不断扩大，各种新技术和新设备的不断引进，电力系统的安全运行和可靠性变得越来越重要。本文将着重介绍110KV电网继电保护设计的相关内容。 一、继电保护的分类 继电保护是电力系统重要的保护措施之一，其作用是在电力系统发生故障时，对系统中被保护设备进行及时准确的保护，以达到保护电力设备的目的。继电保护的分类根据保护对象可以分为发电机继电保护、变电站继电保护、输电线路继电保护等。根据保护方式可以分为电流保护、电压保护、漏电保护等。 二、110KV电网继电保护方案 110KV电网是电力系统中的一种高压电网，其覆盖着广阔的电力输送范围，因此需要进行继电保护。110KV电网继电保护方案应当包括以下几个方面： 1. 识别和保护故障点 110KV电力系统的故障种类较多，主要有短路、过流、过载等。继电保护在保护电力设备时，要快速准确的识别故障点，并进行相应的保护动作。 2. 故障传递范围评估 在电力系统中，故障的传递范围是非常广泛的，因此需要对故障传递范围进行评估，以避免故障扩散，造成更加严重的后果。 3. 继电保护方案选择 为了避免发生电力设备损坏的情况，需要选择合适的继电保护方案，以保证电力设备的长期运行。 4. 实时监测和控制系统
针对110KV电网的复杂性和大规模性，需要通过实时监测和控制 系统，以控制整个电力系统的运行状态，并做出相应的调度。 三、影响110KV电网继电保护性能的因素 110KV电网的继电保护方案不仅需要考虑到各个方面的细节，更 需要考虑到影响110KV电网继电保护性能的因素，主要包括以下几个 方面： 1. 环境因素 环境因素是影响110KV电网继电保护性能的重要因素，环境因素 包括温度、湿度、湍流、雷击等因素。 2. 地形因素 地形因素是影响110KV电网继电保护性能的重要因素之一，地形 因素包括山区、平原、海滨等因素，也包括电力系统本身的地形因素。 3. 设备质量 设备质量是影响110KV电网继电保护性能的重要因素之一，不同 厂家生产的保护设备质量不同，因此要选择合适的保护设备，以保证110KV电网的安全运行。 四、结论 继电保护在电力系统中起着至关重要的作用，其主要目的是保护 电力设备，避免设备损坏，保障电力系统的正常运行。110KV电网规模大、功能复杂，因此需要选择合适的继电保护方案，以保证电力设备 的长期运行。同时，还需要考虑到影响110KV电网继电保护性能的因素，例如环境因素、地形因素、设备质量等，以确保电力系统的安全 可靠。
35kv输电线路继电保护设计
35kv输电线路继电保护设计 一、继电保护系统介绍 继电保护系统是电力系统中必不可少的一种保护方式，其主要作用是对电力设 备的异常电气状态进行检测，并对检测结果进行处理，判断是否需要执行保护操作。继电保护系统包括主保护、备用保护和辅助保护三个部分，其中主保护是最重要的一部分，主要负责检测系统中出现的故障，在故障出现时能够及时地切断故障电路，以保证系统的安全可靠运行。 二、35kv输电线路特点 35kv输电线路是电力系统中的一种电力输送方式，其主要特点包括输送距离 较长、输电线路具有较高的电压和电流等。35kv输电线路的保护设计需要考虑到 以下几个方面的因素： •信号传输时间：由于35kv输电线路的长度较长，信号传输时间需要考虑，不能超过电路本身的保护时间。 •保护等级：35kv输电线路属于中压线路，保护等级要求较高，能够检测到多种故障类型并对其进行快速处理。 •大电流防护：由于35kv输电线路的电流比较大，保护设计的时候需要考虑到电流对继电保护元件的影响。 •兼容性：35kv输电线路需要兼容各类继电保护装置，以便于之后的维护操作。 三、35kv输电线路继电保护设计要点 35kv输电线路的继电保护设计需要依据上述特点，具体要点包括： 3.1 继电保护装置选型 在设计35kv输电线路的继电保护装置时，需要考虑信号传输时间、保护等级 和兼容性等方面因素。选用符合要求的保护装置，以保证保护的准确性、灵敏度和可靠性。 3.2 装置接线方式 装置的接线方式是保护系统中的重要环节，需要考虑到电流对继电保护元件的 影响，以保证继电保护装置能够准确地检测异常的电气状态。
3.3 保护投入时间 35kv输电线路的长度比较长，保护投入的时间需要考虑信号传输的时间、距 离等因素，保护投入时间一般要小于电路保护时间。 3.4 设备故障检测 35kv输电线路的保护设计需要考虑到多种故障类型的检测，包括短路、接地、相间故障等，继电保护装置能够快速准确地判读故障类型，并采取相应措施进行处理。 3.5 故障位置定位 35kv输电线路出现故障时，继电保护装置需要能够准确地确定故障的位置， 以保证故障迅速排除，减少对电网的影响。 四、总结 35kv输电线路继电保护设计需要考虑到电路的特点，选用符合要求的保护装置，采用合适的保护策略，以保证保护的准确性、灵敏度和可靠性，确保电力系统的安全可靠运行。
220kV输电线路继电保护设计
本科课程设计 课程名称：电力系统继电保护原理 设计题目：220kV输电线路继电保护设计 院（部）： 专业：__________________ 班级：______________________ 姓名：________________________ 学号：_________________ 成绩：_____________________________指导教师：
摘要 继电保护是一种电力系统的反事故自动装置，它在电力系统中的地位十分重要。继电保护伴随着电力系统而生，继电保护原理及继电保护装置的应用，是电力系统实用技术的重要环节。继电保护技术的应用繁杂广泛，伴随着现代科技的飞速发展，继电保护在更新自身技术的基础上与现代的微机、通信技术相结合，使继电保护系统日趋先进。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的发展不断地注入新的活力，继电保护技术未来发展趋势是计算机化、网络化、智能化和数据通信一体化发展。本次设计主要内容是220KV输电线路继电保护的配置和整定，设计内容包括：220KV电网元件参数的计算、中性点接地的选择、输电线路纵联保护、自动重合闸等。 关键词：参数计算接地的选择纵联保护自动重合闸
目录 1：220KV电网元件参数的计算 (1) 1.1：设计原则和一般规定 (1) 1.2：220KV电网元件参数计算原则 (1) 1.3：变压器参数的计算 (2) 1.4：输电线路参数的计算 (5) 2：输电线路上TA、TV及中性点接地的选择 (6) 2.1：输电线路上T A、TV变比的选择 (6) 3: 输电线路纵联保护 (8) 3.1：纵联保护的基本概念 (8) 3.2: 各种差动保护及其动作方程 (9) 3.3：纵联电流差动保护的原理 (9) 3.4: 算例 (9) 3.5: 纵联差动保护计算参数列表 (11) 4:自动重合闸 (11) 4.1: 自动重合闸的作用 (11) 4.2:重合闸的前加速和后加速 (11) 4.3: 自动重合闸动作时间整定应考虑问题 (12) 4.4: 双侧电源线路三相跳闸后的重合闸检查条件 (13) 4.5:综合重合闸的主要元件 (13) 4.6: 综合重合闸整定计算算例 (14) 5:参考文献 (15) 6：致谢 (19)
110kV输电线路微机保护的初步设计
110kV输电线路微机保护的初步设计 本文利用STC12C5A60S2单片机为主机，初步设计出了一套微机继电保护系统。依据模块化的设计思路，将硬件区分成各个功能模块，包括数据采集模块、开关量输入输出模块、人机接口模块、电源模块和CPU主系统模块，各模块分别实现不同功能并互相配合。同时，选取适当的算法，对输入电气量的采样数据进行分析、运算和处理，从而实现了对于110kV输电线路的微机距离保护。 标签：输电线路;微机保护;STC12C5A60S2;设计 0 引言 在当今世界，电能已发展为最主要的能源之一，几乎融入到人类一切的日常活动中。等级逐渐提高的电网电压，以及日益增加的负荷，都使得输电安全成为了一项重要的研究课题。 继电保护作为电力系统重要的一部分，担负着整个电网安全、平稳和可靠运行的责任。伴随着电力系统的高速发展和人们对电能质量的严格要求，为了实现输电线路的安全可靠运行，必须对其实施性能较高的微机保护[1]。因此，本文对于输电线路微机保护的设计和研究，具有十分重要的理论意义和现实意义。 1 系统总体概况 硬件电路作为整个微机保护系统的基础，其设计的好坏，直接影响到微机保护装置功能的实现与否，软件的设计同样起着决定性的作用。微机保护系统具体可分为数据采集模块、开关量输入输出模块、人机接口模块、电源模块以及CPU 主系统模块等基本部分[2]，其结构框图如图1所示。 （1）数据采集模块：该模块输入端为各模拟电量，可利用该模块将其转化为待处理的数字量。 （2）开关量输入输出模块：主要进行系统外开关量输入和人机交互、闸间保护、显示信息及告警功能等。 （3）人机接口模块：微机继电保护的人机接口主要是键盘输入、显示模块与CPU接口电路。 （4）电源模块：微机保护系统的电源负责逆变功能，对交流电量进行整流，获得CPU系统要求输入的直流电压。 （5）CPU主系统：该系统对数据采集模块输出的电量进行判断和分析，从而实现继电保护功能和协调功能。
110kv高压输电线路继电保护设计
110kv高压输电线路的继电保护设计 前言 随着电力系统迅速发展，我们不断对它提出新的要求，电力系统对继电保护的要求也不断提高。继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。 这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。
目录 第1章绪论 (11) 1.1 设计基础条件 (11) 1.2 设计内容 (11) 1.3 设计要求 (22) 第2章短路电流计算 (33) 2.1 短路电流计算原则 (33) 2.2 电力网络元件参数计算 (33) 2.3 最大运行方式 (33) 2.4 最小运行方式 (44) 第3章110kv高压输电线路继电保护整定计算 (66) 3.1 三段式方向性电流保护整定计算 (66) 3.11 QF6的三段式电流保护整定计算 (77) 3.12 QF4的三段式电流保护整定计算 (77) 3.13 QF2的三段式电流保护整定计算 (88) 3.2 三段式距离保护正定计算 (99) 3.21 QF6的距离保护 (99) 3.22 QF4的距离保护 (99) 3.23 QF2的距离保护 (1010) 3.3 线路差动保护 (1010) 3.31 A’C段线路差动保护 (1010) 3.32 BC段线路纵差保护 (1111) 3.33 AB段线路纵差保护 (1111) 第4章自动重合闸装置 (1111) 第5章电力系统各元件继电保护装置的选择 (1212) 5.1 保护配置 (1313) 5.2 各插件原理说明 (1313)
110kv输电线路继电保护设计
成人教育学院毕业设计（论文） 题目110kv输电线路继电保护设计 学生姓名 专业电力系统及其自动化 班级 指导教师 评阅教师 完成日期2015年6月10日
三峡大学成教学院 毕业设计（论文）课题任务书
110kv输电线路继电保护系统设计
目录 摘要： (4) 关键词： (4) 前言 (4) 1、继电保护基本概念 (4) 1.1继电保护装置的构成 (5) 1.2继电保护装置的基本要求 (5) 1.3灵敏性 (5) 1.4输电线路保护的现状及发展 (6) 2、输电线路故障分析与保护配置 (6) 2.1故障分析 (7) 2.1.1故障引起原因 (7) 2.1.2故障状态及其危害 (7) 2.1.3导线的断股、损伤和闪络烧伤 (8) 2.1.4绝缘子故障 (8) 2.2输电线路保护主要形式 (10) 2.3本线路保护主配置 (10) 2.4距离保护的整定计算方法 (11) 3、线路距离保护原理与整定计算 (14) 3.1距离保护研究现状 (14) 3.2 距离保护的概述 (14) 3.3距离保护的时限特性 (16) 3.4距离保护的接线方式 (18) 3.5距离保护定值配合的基本原则 (22) 3.6距离保护的整定计算 (23) 4、110KV线路保护主程序流程图 (23) 4.1主程序流程图 (23) 致谢 (30) 参考文献 (31)
110kv输电线路继电保护设计 学生： 指导教师： （三峡大学成人教育学院） 摘要：由于电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术， 计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。未来继电保护的发展趋势是向计算化，网络化及保护，控制，测量，数据通信一体化智能化发展。 本次毕业设计的主要内容是110kV电力系统继电保护的配置，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验，确定方案中的保护。计算系统的标幺值、短路电流，确定运行方式；确定各种设备的保护配置，包括变压器、母线、输电线、发电机等的保护配置。其中变压器保护主保护采用纵联差动保护和瓦斯保护，两者结合做到优势互补。后备保护是复合电压启动过电流保护。分析母线保护保护原理，采用了完全电流差动保护，简单可靠。 关键词：继电保护，标幺值，短路电流 前言 电力系统继电保护作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次毕业设计共分七章，第三、四章是计算系统的标幺值、短路电流，确定运行方式；第五章是各种设备的保护配置，包括变压器、母线、输电线、发电机等的保护配置。其中变压器保护主保护采用纵联差动保护和瓦斯保护，两者结合做到优势互补。后备保护是复合电压启动过电流保护。母线保护包括保护原理分析，采用了完全电流差动保护，简单可靠。 1继电保护基本概念 当今世界最重要的专门技术之一就是继电保护技术，使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。它要有一个专门保障体系，其中。电力系统断电保护能在
220kV电力系统继电保护及自动装置设计
220kV电力系统继电保护及自动装置设计 摘要 220kV电力系统继电保护及自动装置是电力系统中保障电力运行稳定的重要设备之一。本文总结了电力系统继电保护及自动装置的基本原理和应用，重点探讨了220kV电力系统继电保护及自动装置的设计要点和注意事项，旨在为电力系统的继电保护及自动化装置的合理选择和设计提供参考。 基本原理和应用 电力系统继电保护及自动装置是根据电力系统的运行状态自动采取控制手段，保障电力系统的稳定运行，防止电力事故发生。继电保护的基本原理是利用电力系统运行过程中各个装置或设备的状态量进行监测和分析，当发生过压、欠压、过电流等异常情况时，立即采取相应的控制措施，保证电力系统的安全稳定运行。自动化装置则是利用电力系统的运行状态自动执行各种控制清楚，如自动校准、自动切换、自动调节、自动停机等。 电力系统继电保护及自动装置主要应用在输电线路、变电站等电力系统中，保护电力设备不被损坏，保障电力系统稳定运行，提高电力系统的可靠性和经济性。继电保护及自动化装置的应用非常广泛，已经成为电力系统安全运行和控制的重要手段。 220kV电力系统继电保护及自动装置的设计要点和注意事项 220kV电力系统继电保护及自动装置的设计要点和注意事项如下： 设计要点 1.保障电力系统的安全、可靠、稳定运行； 2.提高电力系统的自动化程度和智能化水平； 3.考虑变电站的可靠性和经济性； 4.确定继电保护及自动化装置的技术指标； 5.选好适合的继电保护及自动化装置设备； 注意事项 1.继电保护及自动化装置是针对电力系统传送线路、变电站等电器设备 的，为保护设备安全，继电保护及自动化装置的参数要与设备的参数相匹配，如保护等级、开关功率等；
电力系统保护技术中微机保护装置设计
电力系统保护技术中微机保护装置设计 随着电力行业的不断发展，电网规模逐渐扩大，对电力系统保护技术的要求也 越来越高。而微机保护装置作为电力系统保护技术中的重要组成部分，对于保障电网的稳定运行和安全性具有重要作用。在本文中，将重点关注电力系统保护技术中微机保护装置的设计。 一、微机保护装置的基本构成 微机保护装置是指采用计算机技术、现代电子技术与电力保护技术相结合，对 电力系统进行各种保护功能的装置。微机保护装置的基本构成包括：数据采集模块、信号处理模块、控制执行模块和通信模块。 数据采集模块是微机保护装置的重要组成部分之一，其主要作用是采集电力系 统中各种参数的数据。在设计过程中，应该充分考虑数据采集的精度和实时性，以保证数据的准确性和可靠性。 信号处理模块是微机保护装置的核心部分，其主要作用是对采集的数据进行处 理和分析，提取出故障信息，并进行保护决策。在设计过程中，应该根据不同的电力系统情况，灵活选择不同的信号处理算法，以满足电力系统保护的要求。 控制执行模块是微机保护装置的另一个重要组成部分，其主要作用是根据信号 处理的结果进行电力系统保护决策，并控制保护设备的动作。在设计过程中，应该注意控制执行模块的可靠性和稳定性，以保证电力系统的运行安全。 通信模块是微机保护装置的可选组成部分，其主要作用是与其他设备进行通信，并进行远程监控和管理。在设计过程中，应该充分考虑通信模块的兼容性和可扩展性，以满足不同应用场景的要求。 二、电力系统保护技术中微机保护装置的应用
微机保护装置可以应用于电力系统中各种电力设备的保护，包括变电站、发电厂、输电线路和配电系统等。在实际应用中，需要根据不同的电力系统情况进行不同的配置和调试，以达到最佳的保护效果。 在变电站中，微机保护装置可以对变压器、开关和电容器等各种设备进行保护。例如，对变压器进行绕组差动保护、油流保护和过压保护等；对开关进行过流保护、接地保护和过电压保护等；对电容器进行电流保护和电压保护等。 在发电厂中，微机保护装置可以对发电机、控制系统和电力变压器等设备进行 保护。例如，对发电机进行过速保护、励磁保护和过流保护等；对控制系统进行逆功率保护、频率保护和过载保护等；对电力变压器进行过载保护和短路保护等。 在输电线路中，微机保护装置可以对线路和变电站等设备进行保护。例如，对 线路进行过载保护、短路保护和接地保护等；对变电站进行远距离安全自动化保护和故障诊断等。 在配电系统中，微机保护装置可以对各种电力设备进行保护。例如，对配电变 压器进行过载保护和短路保护等；对配电开关进行接地保护和过电压保护等。 三、电力系统保护技术中微机保护装置的设计原则 电力系统保护技术中微机保护装置的设计需要遵循以下原则： 1. 可靠性原则。微机保护装置是电力系统运行的重要保障，其设计应以可靠性 为首要原则，确保在任何情况下都能够正常工作。 2. 精度原则。微机保护装置设计应充分考虑数据的精度和实时性，以保证采集 到的数据准确无误。 3. 灵活性原则。不同的电力系统有不同的保护要求，微机保护装置的设计需要 具备灵活性，以满足各种电力系统保护的要求。
电力系统的继电保护设计及注意事项
电力系统的继电保护设计及注意事项 电力系统继电保护是指电力系统在异常状态运行时，能保证电力系统安全、稳定运行自动装置。其目的是隔离故障点或者故障区域，尽可能小的影响整个供电网络。在电力发展过程中，主要出现了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和现在的微机型。微机型继电保护是将远动技术、信息技术和计算机技术综合性的结合在一起，实现电力系统远程、自动的进行故障处理保护形式。本文主要对电力系统的继电保护设计进行分析探讨。 标签：电力系统；继电保护；系统原理；保护设计 随着国家经济快速发展，人们生产生活对于电能的需求不断的加大，电能输送网络也在不断的发展变革中，为保证电力系统的稳定安全的运行，电力系统的安全性能决定了对继电保护不断提出更高的要求以来满足其整个网络的安全稳定。伴随计算机技术与通信技术的广泛应用，继电保护技术的发展的速度也不断加快，自动化的程度不断提高。 1电力系统的继电保护原理探析 电力系统继电保护就是在电力系统中当某些元器件发生故障后，迅速判断出发生故障的区域，并且根据计算机的分析，进行电力系统故障影响最小化的处理，使故障影响范围被限定在最小影响区域内，其他区域正常供电。 另一方面，继电保护系统因为可以进行影响最小化分析，因此可以将故障发生部位准确的表现出来，有利于故障的及时处理。 继电保护装置根据电网正常工作时的工作状态特点来判定该区域是否发生了故障。判定依据主要根据电流、电压、电流与电压相位角、阻抗等参数值。当这些参数中某项或者某几项发生变化时，使继电保护装置工作状态发生改变，变化信号传入计算机处理，根据之前编订好的分析程序和处理程序，计算机将处理信号传送至动作部位，切断故障点或者故障区域，保护其他区域的正常运行。 2电力系统继电保护方案设计 2.1电力系统继电保护组成部分 电力系统继电保护装置由信号输入部分、测量部分、分析部分、动作部分四个部分组成。 现场信号输入部分是将电能使用区域的电能参数值实时输入检测系统中的装置，其输入的信号通常也要进行输入前处理，例如电平转换以及低通滤波等。经过处理的信号输入到系统中。
220kv输电线路保护方案的分析与设计 电力工程
毕业设计(论文) 题目220kV输电线路保护方案的 分析与设计 系别电力工程系 专业班级电气工程及其自动化专业 电气05K5班 学生姓名于腾 指导教师李秀琴徐玉琴 二○○九年六月
220kV输电线路保护方案的分析与设计 摘要 在电力系统中保护装置是系统中的一个关键环节，它直接影响着整个输配电网的运行稳定及安全，任何的电力设备没有保护是不能进网运行的。现在新投入使用的高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品。对于220kV输电线路的微机保护方案，有多种配置选择，其中包括高频保护、电流差动保护、距离保护、零序电流保护等等，高频保护和电流差动保护常被用作输电线路的主保护，距离保护和零序电流保护则是后备保护。在220kV电压等级的输电线路上，一般要求装设全线速动的保护装置，对重要的220KV输电线路，一般应选择两套原理不同的保护作为主保护。本文对微机保护的起动元件、选相元件以及采用闭锁信号和允许信号的高频保护、电流差动保护等主要保护类型的原理和分类做了介绍，并根据220kV输电线路保护配置的原则，初步选择了一套220kV 输电线路的微机保护配置方案。 关键词：微机保护；高频保护；电流差动保护；距离保护
THE ANALYSIS AND DESIGN OF 220KV TRANSMISSION LINES RELAY PROTECTION SCHEME Abstract Protection devices is a key part of power system ，which directly impact on the operation stability and security of the entire transmission and distribution grid. Any electrical equipment without protection can not run in the system. Relay devices of high and medium voltage grade which put into action recently are almost microprocessor-based protection products. For protection scheme of 220kV transmission lines, there are a variety of configuration options, including pilot protection, current differential protection, distance protection, and zero-sequence current protection, etc. Pilot protection and current differential protection is often used as the main protection. Distance protection and zero-sequence current protection are used as the back-up protection. To the transmission line of 220kV voltage levels, non- time over fast protection devices need installing. Generally, to important 220kV transmission line, two sets of different principle protection are as main protection at the same time. In this paper, the pick-up elements, fault selection elements, pilot protection with block-signal and allow-signal, current differential protection principle and classification are introduced. According to the protection configuration principle of 220kV transmission lines, design a digital protection configuration scheme of 220kV transmission line. Keyword：Microprocessor-based protection；Pilot Protection；Current Differential Protection；Distance Protection