输电保护零序电流

1、目 录TOC o 1-3 f h z第1章 绪绪论11.1 零序电流流保护的概概况11.2 本文主要要内容2第2章 输输电线路零零序电流保保护整定计计算32.1 零零序电流段整定计计算32.1.11 零序电电流段动作电电流的整定定72.1.22 灵敏度度校验82.1.33 动作时时间的整定定102.2 零零序电流段整定计计算112.3零序序电流段整定计计算11第3章 硬硬件电路设设计123.1 CCPU最小小系统图123.2 1110KVV输电线路路零序保护护的硬件133.3 数数据采集系系统133.3.11电压形成成回路143.3.22 采样保保持和模拟拟低通滤波波153.3.33 多路转转

2、换开关和和模数转换换153.4开关关量输入输输出系统173.4.11开关量输输入输出模模块173.4.22开关量输输入部分173.4.33开关量输输出部分193.5电源源模块20第4章 软软件设计214.1软件件结构分析析概述214.2程序序总框图224.3中断断程序模块块244.4各程程序的子模模块介绍254.4.11初始化254.4.22启动元件件264.4.33零序方向向电流保护护264.4.44重合闸及及后加速274.5微机机保护的算算法284.5.11输入为正正弦量的算算法294.5.22突变量电电流算法294.5.33选相方法法314.5.44傅里叶级级数算法33第5章 实实验验证

3、及及分析365.1仿真真结果及分分析36第6章 课课程设计总总结38参考文献39第1章 绪绪论1.1 零序电流流保护的概概况与当代新兴兴科学技术术相比，电电力系统继继电保护是是相当古老老了，然而而电力系统统继电保护护作为一门门综合性科科学又总是是充满青春春活力，处处于蓬勃发发展中。之之所以如此此，是因为为它是一门门理论和实实践并重的的科学技术术，又与电电力系统的的发展息息息相关。它它以电力系系统的需要要作为发展展的源泉，同同时又不断断地吸取相相关的科学学技术中出出现的新成成就作为发发展的手段段。继电保保护装置是是电力系统统的重要组组成部分，它它在保证系系统安全、稳定和经经济运行等等方面起着着非

4、常重要要的作用。它在系统统发生故障障时切除故故障设备，对对系统安全全运行作出出贡献，但但若不正常常动作(包括拒动动和误动)，则给系系统造成的的危害也是是巨大的。所以对继继电保护装装置的可靠靠性(包括安全全性和信赖赖性两个方方面)要求很高高。信赖性性是指不应应拒动，安安全性是指指不应误动动。继电保保护装置除除了在故障障的很短时时间内动作作外，长期期是不动作作的，因而而被喻为电电力系统的的无声警卫卫。因此装装置的某些些缺陷可能能不被察觉觉，从而成成为故障时时不正确动动作的隐患患。微型机机保护可以以实现自我我监视和检检测，大大大提高了装装置的安全全性。传统的整流流型或晶体体管型继电电保护装置置的调试

5、工工作量很大大，尤其是是一些复杂杂的保护，例例如超高压压线路的保保护设备，调调试一套保保护常常需需要一周，甚甚至更长的的时间。究究其原因，这这类保护装装置都是布布线逻辑的的，保护的的每一种功功能都由相相应的硬件件器件和连连线来实现现。为确定定保护装置置是否完好好，就需要要把所具备备的各种功功能都通过过模拟试验验来校核一一遍。微机机保护则不不同，它的的硬件是一一台计算机机，各种复复杂的功能能是由相应应的软件来来实现的。换言之，它它是用一个个只会作几几种单调的的、简单操操作的硬件件，配以软软件，把许许多简单操操作组合而而完成各种种复杂功能能的。因而而只要用几几个简单的的操作就可可以检验微微型机的硬

6、硬件是否完完好。或者者说如果微微型机硬件件有故障，将将会立即表表现出来。如果硬件件完好，对对于已成熟熟的软件，只只要程序和和设计时一一样，就必必然会达到到设计的要要求，用不不着逐台作作各种模拟拟试验来检检验每一种种功能是否否正确。微微型机保护护装置具有有自诊断功功能，对硬硬件各部分分和存放在在EPROOM中的程程序不断地地进行自动动检测，一一旦发现异异常就会发发出报警。通常只要要给上电源源后没有警警报，就可可确认装置置是完好的的。所以对对微机保护护装置可以以说几乎不不用调试，从从而可大大大减轻运行行维护的工工作量。1.2 本文主要要内容1.计算BB母线、CC母线、DD母线处正正序（负序序）及零

7、序序综合阻抗抗Z1、Z0。2计算BB母线、CC母线、DD母线处发发生单相或或两相接地地短路时出出现的最大大、最小零零序 电流流。3整定保保护1、22、3零序序电流I段段的定值，并并计算各自自的最小保保护范围。4当 BB母线上负负荷变压器器始终保持持两台中性性点都接地地运行时，整整定保护11、2零序序定值，并并校验灵敏敏度。5整定保保护1零序序段定值，假假定母线DD零序过电电流保护动动作时限为为0.5ss，确定保保护1、22、3零序序过电流保保护的动作作时限，校校验保护11零序段的灵敏敏度。6. 用计计算机实现现线路保护护装置，用用三相一次次自动重合合闸重合方方式，采用用后加速方方式。第2章 输

8、输电线路零零序电流保保护整定计计算2.1 零零序电流段整定计计算系统接线图图如图2.1所示： 图22.1 系系统接线图图一、计算各各母线处正正序（负序序）和零序序综合阻抗抗、（1）当、均投入运运行时： 图22.2、均均投入运行行时等值正正序（负序序）网络图图图2.3、均投入入运行时等等值零序网网络图B母线： C母线：D母线：（2）当、投投入运行时时:B母线： C母线：D母线：图2.4、投入运行行时等值正正序（负序序）网络图图图2.5、投入运行行时等值零零序网络图图（3）当、投入入运行时图2.6、投投入运行时时等值正序序（负序）网网络图图2.7、投投入运行时时等值零序序网络图B母线： C母线：D

9、母线：（4）当、投入运运行时图2.8、投入入运行时等等值正序（负负序）网络络图图2.9、投入入运行时等等值零序网网络图B母线：C母线：D母线：二、计算BB、C、DD母线处发发生单相或或两相接地地短路时出出现的最大大、最小零零序电流（1）当、均投入运运行时B母线：C母线：D母线：（2）当、投投入运行时时B母线：C母线：D母线：（3）当、投入入运行时B母线：C母线：D母线：（4）当、投入运运行时B母线：C母线： D母线：2.1.11 零序电电流段动作电电流的整定定一、保护11零序电流流I段（1）、运行取两两相接地短短路（2） 、运行取两两相接地短短路 最大大运行方式式为：、运行行保护1的II段动作

10、电电流为：二、保护22零序电流流I段（1）、运行取单单相接地短短路 （22） 、运运行取单单相接地短短路 最大大运行方式式为：、运运行保护2的II段动作电电流为：三、保护33零序电流流I段（1）、运运行取单单相接地短短路 （22）、运行取单单相接地短短路 最大运运行方式为为：、运行行保护3的II段动作电电流为：2.1.22 灵敏度度校验一、保护11的最小保保护范围计计算设 （），则(1)、运行 取单相接接地短路得，满足足灵敏度要要求(2)、运行 取单相接接地短路得，满足足灵敏度要要求 根据、，最小运运行方式为为：、运行 保保护1的II段最小可可以保护线线路AB全全长的333.7%二、保护22的

11、最小保保护范围计计算设 （），则（1）、运行 取单相接接地短路得，满足灵敏敏度要求（2）、运行 取单相接接地短路得，满足灵敏敏度要求 根据据、，最小运运行方式为为：、运运行 保护2的的I段最小小可以保护护线路BCC全长的116%三、保护33的最小保保护范围计计算设 （），则（1）、运行 若,则取单单相接地短短路得，满足灵敏敏度要求此时，与与矛盾所以，取取两相接地地短路得，满足足灵敏度要要求（2）、运行若,则取单单相接地短短路得，满足灵敏敏度要求此时，与与矛盾所以，取取两相接地地短路得，满足灵敏敏度要求 根据据（1）、（2），最最小运行方方式为：、运行 保护3的的I段最小小可以保护护线路CDD全

12、长的334.688%2.1.33 动作时时间的整定定因为零序电电流I段是是无时限零零序电流保保护，不必必加延时元元件，所以其整定定的动作延延时为0即，保护11、2、33的动作时时间： 2.2 零零序电流段整定计计算保护1的段与保护护2的I段段配合，保护1的的分支系数数 灵敏度校验验：最小运运行方式为为、运运行流过保护11的最小零零序电流 不不满足灵敏敏度要求所以，保护护1的段与保护护2的段配合，保护2的的分支系数数满足灵灵敏度要求求所以，保护护1的段动作电电流： 保护1的段动作时时间与保护护2的段动作时时间配合：2.3零序序电流段整定计计算保护1的段与保护护2的段配合灵敏度校验验：最小运运行方

13、式为为、运运行作为近后后备：满满足灵敏度度要求作为远后后备：满满足灵敏度度要求已知母线DD零序过电电流保护动动作时限为为0.5ss所以保护11的段零序电电流保护的的动作时间间与保护22的段动作时时间配合：第3章 硬硬件电路设设计3.1 CCPU最小小系统图本设计中的的89C551的最小小系统包括括89C551单片机机，62664可编程程IO接口口，晶振电电路，按键键复位电路路。CPU最小小系统图如如图3.11 图3.1 CPPU最小系系统图3.2 1110KVV输电线路路零序保护护的硬件 保护的硬硬件构成由由四部分组组成：数据采集集系统（或或称模拟量量输入系统统）：数据据采集系统统包括电压压形

14、成、模模拟滤波、采样保持持、多路转转换以及模模拟转换，其其功能为完完成将模拟拟输入量准准确转换为为所需的数数字量。主系统：处理器（CCPU）、只读存储储器（ROOM）或闪闪存内存单单元（FLLASH）、随机存取取储存器（RRAM）、定时器、并行以及及串行接口口等。其功功能为执行行编制好的的程序，以以完成各种种继电保护护测量、逻逻辑和控制制功能。开关量（数数字量）输输入输出系系统，并行行接口（PPIA或PPIO）、光电隔离离器件及有有触点的中中间继电器器等组成，其其功能为完完成各种保保护的出口口跳闸、信信号、外部部接点输入入及人机对对话及通信信等功能。电源模块块：其功能能为保护装装置提供工工作电

15、压。一般常采采用开关稳稳压电源或或DCDCC电源模块块。其提供供数字系统统5、244、+155、-155V电源。其构成图图3.2所所示： 图33.2 硬硬件机构图图3.3 数数据采集系系统数据采集系系统（模拟拟量输入系系统）主要要包括电压压形成、模模拟滤波、采样保持持（SH）、多路转换换（MPXX）以及模模数转换（AAD），其其功能为完完成将模拟拟输入量准准确地转换换为所需的的数字量，如如图3.33所示： 图3.33数据采集集系统3.3.11电压形成成回路本文研究的的110KKV输电线线路零序电电流保护装装置将由二二次电流互互感器转换换来的电流流信号通过过如图3.4所示的的电路转换换为mA级级

16、的电流信信号；将由由二次电压压互感器转转换来的电电压信号（1100V）通通过如图33.5所示示的电路也也转换为可可供模数转转换部分时时用的电压压，这样做做的优点是是可以使得得元件小型型化。再讲讲mA级的的电流信号号经过如图图3.3所所示的电路路，进行放放大处理转转换为电压压信号，作作为AD转转换的输入入信号。 图3.44电压输入入信号变换电压的的计算公式式： 图3.55电压信号号输入3.3.22 采样保保持和模拟拟低通滤波波采样保持电电路，又称称SH电路路，其作用用是在一个个极短的时时间内测量量模拟输入入量在该时时刻的瞬时时值，并在在模拟一数数字转换器器进行转换换的期间内内保持其输输出不变。利

17、用采样样保持电路路后，可以以方便地进进行多个模模拟量实现现同时采样样。采样频率是是指采样周周期的倒数数，对保护护系统而言言，在故障障刚发生时时，电压、电流信号号中可能含含有较高的的频率分量量（如2KKHz以上上），为防防止混淆，频频率将不得得不用的很很高，进而对硬件件速度提出出过高的要要求。实际际上，目前前大多数的的保护反应应的是工频频量，在这这种情况下下，可以采采用一个前前置的低通通滤波器将将高频分量量滤掉，这这样就可以以降低频率率，从而降降低对硬件件提出的要要求，对频频率高于二二分之一的的可以用简简单的低通通滤波器（如如图3.66所示）来来滤除高频频分量，而而对于小于于二分之一一频率的分分

18、量可以用用数字滤波波器来滤除除。 图图3.6低低通滤波器器3.3.33 多路转转换开关和和模数转换换对反应俩个个电气量以以上的继电电保护装置置，都要求求对各个模模拟量同时时采样，以以准确地获获得各个量量之间的相相位关系，因因而要对每每个模拟输输入量设置置一套电压压形成、抗抗混淆低通通滤波器采采样保持电电路。所有有采样保持持器的逻辑辑输入端并并联后，由由定时器同同时供给采采样脉冲，但但由于模数数转换器价价格相对较较贵，通常常不是每个个模拟量输输入通道设设一个ADD转换成数数字量输入入给装置。而是公用用一个，中中间是通过过转换开关关MPX切切换，轮流流由公用的的AD转换换成数字量量后输入给给装置。

19、 图图3.7多多路转换开开关模数转换是是微机保护护的重要元元器件，要要理解它的的工作原理理需先了解解数模转换换器的原理理。数字量量是用代码码按数位的的组合起来来表示的，每每一位代码码都有一定定的权，即即代表一个个具体数值值。因此，为为了将数字字量转换成成模拟量，然然后将代表表各位的模模拟量相加加，即可得得到与被转转换数字量量相当的模模拟量，完完成了数模模转换。如如图3.88为一个44位数模转转换器的原原理图，更更多位数的的情况与此此类似。 图图3.8 4位数模模转换器原原理输出电压为为： 可见，输出出模拟电压压正比于控控制输入的的数字量DD。对一般的AAD转换器器来说，如如果输入电电压超过所所

20、允许的最最大值，就就会出现平平顶波，这这种现象叫叫溢出，出出现小部分分平顶波溢溢出的危害害并不是特特别严重，因因为在装置置得到采样样值后，还还可以经过过数字滤波波器来对平平顶波进行行修正，基基波相位可可以做到基基本不受影影响，对电电流保护和和阻抗保护护的影响较较小。但是是，应当指指出：不应应出现输入入量超出允允许值时出出现零值的的现象，这这种现象对对保护的危危害是致命命的。如果果电流信号号出现这种种溢出情况况，则出口口短路可能能会被计算算成区外短短路，导致致拒动。避避免这种溢溢出现象的的常用方法法有：1，采采用类似于于逐次逼近近方式的AAD转换器器；2，在在AD转换换器之前采采用预先措措施；3

21、，调调整模拟量量回路的增增益。3.4开关关量输入输输出系统3.4.11开关量输输入输出模模块开关量输入入输出模块块包括开关关量输入回回路和开关关量输出回回路，是微微型机保护护装置的重重要组成部部分，是连连接外部强强电和内部部弱电的主主要通道，其其核心是状状态信号的的隔离输入入回路和动动作信号的的隔离输出出回路，主主要完成外外部开关量量引入装置置进行处理理和将装置置内发出的的开关信号号引出到继继电器插件件，从而驱驱动相应的的继电器跳跳闸或告警警，达到保保护的功能能。下面分分别介绍开开关量输入入回路和输输出回路的的设计。3.4.22开关量输输入部分在微机线路路保护装置置中，通常常需要采集集断路器状

22、状态、隔离离开关状态态和外部分分、合闸等等状态信息息，这些状状态量的采采集都是以以光电隔离离方式输入入的，采用用光电隔离离的主要优优点是：输输入信号与与输出信号号在电气上上完全隔离离，抗干扰扰能力很强强；无触点点，耐冲击击，寿命长长，可靠性性高；响应应速度快，易易与逻辑电电平配合使使用。需要采集的的输入开关关量共8路，分为为两组，一一组为4路220VV开关量输输入，另一一组为4路24V开关关量输入。图3.99 所示开开关量通过过光电隔离离输入电路路图。其工工作原理是是：当外部部接点接通通时，光电电隔离的二二极管导通通，光电隔隔离的三极极管也导通通，其集电电极输出低低电位；当当外部接点点断开时，

23、光光电隔离的的二极管不不导通，于于是三极管管截止，集集电极输出出高电位，软软件读并行行口该位的的状态，即即可知道外外部接点的的状态。图图中二极管管起保护作作用，用于于防止开关关量输入回回路电源极极性接反时时将光电耦耦合器中的的发光二极极管反向击击穿，另一一方面二极极管还能够够加速继电电器的返回回。电容为为抗干扰电电容。这样样，开关量量经过光电电耦合器后后直接与保保护DSPP相应的通通用IO口口相连，光光敏三极管管的导通和和截止完全全反映外部部接点的状状态，带有有电磁干扰扰的外部输输入回路与与微型机电电路之间没没有直接电电的联系，各各种干扰信信号不能进进入微型机机电路部分分，从而达达到抗干扰扰的

24、目的。 图3.99开关量经经光耦输入入电路图3.100 是开关关量输入电电路的部分分电路图(只画出2220V的一一路输入)。在整体体电路中，上上面4路为2200V开关量量输入电路路，并配有有两路2220V开关关量监视电电路；下面面4路为224V开关关量输入电电路，配有有两路244V开关量量监视电路路。监视电电路能够实实现8路开开关量输入入信号的开开启与停止止，从而达达到省电目目的；同时时，配备有有自检回路路，通过44路开关量量监视回路路，可以实实现8路开开关量输入入通道的自自检功能。 图图3.100开关量输输入回路(以2200V的一路路输入量为为例)图3.100 的原理理为：6JJA21为为2

25、20VV开关量控控制1端口。当当该端口输输入为“1时，光光电隔离器器PTl中发发光二极管管发光，三三极管导通通，表现为为低电平，可可正确对2220V开开关量输入入信号进行行采集；当当6JA221控制端端口输入为为“O”时，光电电隔离器PPT3中发发光二极管管不导通，同同时三极管管截止，表表现为高阻阻状态，此此时无法采采集相应的的开关量。这样，就就可以将装装置的电源源停掉，实实现省电功功能。自检检测功能：220VV开关量控控制2端口6JBB21输入入为“1”时，光电电隔离器PPT2中的的发光二极极管导通发发光，三极极管导通，220V正电源经导通的三极管，二极管D3进入开关量采集电路中，通过查询开

26、关量输入口6JBl8的状态，用以判断开关量采集电路是否工作正常。3.4.33开关量输输出部分相对于开关关量输入，开开关量输出出回路具有有更加重要要的地位。因为在微微型机保护护装置中，所所有的保护护功能最终终是通过开开关量输出出部分来控控制继电器器动作，驱驱动断路器器跳闸或发发出告警信信号。如下下图为一简简单的输出出接线图。 图33.11装装置开关量量输出回路路接线图但是，由于于开关量输输出信号的的正确与否否关系到整整个继电保保护装置的的可靠性，因因此，开关关量输出回回路必须加加上监视回回路来监视视开关量的的状态。开开关量输出出部分主要要包括跳闸闸出口、重重合闸出口口以及各种种信号出口口等。开关

27、关量输出部部分是对断断路器实现现控制的出出口通道，DDPS28812M的的IO口输输出的是333V的的低电压微微电流信号号，不足以以直接驱动动断路器实实现各种操操作。因此此，开关量量输出回路路需要将CCPU输出出的小信号号放大为大大功率信号号，从而驱驱动断路器器。另外，为为了防止断断路器操作作过程中产产生的瞬时时脉冲对微微型机保护护装置的反反馈干扰，还还必须对出出口通道进进行隔离。通过采用用光电耦合合器与继电电器相结合合的方法来来实现出口口信号的隔隔离与放大大。为了提提高开关量量输出回路路的可靠性性，在数字字输出和继继电器之间间选用了光光电耦合器器，提高了了抗干扰能能力。另外外，任何一一路的输

28、出出均由两个个信号通过过与非门产产生的控制制信号所控控制，这样样就可以有有效地抑制制干扰产生生的误动，可可也以在装装置出现故故障的时候候有效地实实现闭锁。输出量光光耦电路如如图3.112所示。 图3.112 输输出量光耦耦电路(只只画出一路路）输出量光耦耦电路原理理为：6JJB24为为输出总控控制端口，只只用当该端端口输入为为“0”，与非门门， U11A输出“1”时，整个个开关量输输出电路才才能正常工工作，否则则，当该端端口输入为为“1”时，各开开关量输出出端口经与与非门后均均为“1”，光电耦耦合器不导导通，回路路被闭锁。在6JBB24为“O”的前提下下，当跳闸闸输出端口口6JBll4输出为为

29、“1”时，经与与非门输出出为“0”，光电耦耦合器中发发光二极管管导通，三三极管导通通，24VV电源经二二极管D11至3d226，3dd28端口口，驱动相相应的继电电器；同时时24V电电源经二极极管D8至至光电耦合合器PT88，二级管管导通，三三级管导通通，输出电电路监视端端口6JAA25对电电路进行监监视。3.5电源源模块保护系统对对电源要求求较高，通通常这种电电源是逆变变电源，即即将直流电电逆变为交交流电，再再把交流电电整流为微微型机系统统所需的直直流电压。将变电所所强电系统统的直流电电源与微型型机的弱电电系统电源源完全隔离离开，通过过逆变后的的直流电源源具有极强强的抗干扰扰能力，对对来自变

30、电电所中因断断路器跳合合闸等原因因产生的强强干扰可以以完全消除除掉。本设设计采用的的逆变稳压压电源的输输入电压为为直流2220V，其其输出有55V，供微微型机系统统使用，12V供数数据采集系系统使用，24V供继电器回路使用。电源模理图如图3.13所示。 图3.113 电源源模块原理理图第4章 软软件设计4.1软件件结构分析析概述110KVV输电线路路零序电流流保护装置置是由P889C511RD单片片机实现的的两CPUU线路保护护装置。装装置包括三三段零序电电流保护及及三相一次次自动重合合闸。装置置采用了多多单片机并并行工作的的方式，配配置了两个个CPU插插件，分别别完成零序序保护及重重合闸，另

31、另外配置了了一块接口口板，完成成对各保护护CPU插插件的巡检检、人机对对话和与系系统微型机机连机等功功能。零序序电流保护护包括零序序I段-IIII段和和不灵敏II段，零序序三段均可可由控制字字整定是否否经零序功功率方向闭闭锁。可由由控制字控控制是否加加速II、III段段。振荡闭闭锁采用启启动元件动动作后短时时开放的原原理，即启启动元件动动作后的0015秒秒内开放保保护，若在在该时间内内I、III段均不动动作，则将将保护闭锁锁。零序保保护不经振振荡闭锁，只只受启动元元件的控制制。三相一一次自动重重合闸由保保护启动或或由开关位位置不对应应启动。4.2程序序总框图如图411所示软件件整体流程程图。本

32、设设计中，采采用模块化化的设计思思想，软件件模块主要要由主程序序模块、中中断服务程程序模块和和故障处理理程序模块块组成。如图4.11 软件件整体流程程图主程序模块块主程序模块块包括初始始化、全面面自检、开开放中断与与等待中断断、数据传传输通信等等环节。初始化初始化是指指保护装置置在上电或或按下复位位键时首先先执行的程程序，它主主要是对DDSP芯片片的工作方方式及参数数进行设置置，以便在在后面的程程序中按预预定的方案案工作。首首先F28812对自自身的工作作环境进行行设置，初初始化各种种寄存器，按按照电路设设计的输入入输出要求求，设置每每一个端口口用作输入入还是输出出，初始化化保护输出出的开关量

33、量，以保证证出口继电电器均不动动作；初始始化DSPP采样定时时器，控制制采样间隔隔时间等。全面自检检对装置的软软硬件进行行一次全面面的自检，包包括RAMM、FLAASH或RROM、各各开关量输输出通道、程序和定定值等，以以保证装置置在投入使使用时处于于完好的状状态。(1)RAAM的读写写检查对RAM某某一单元写写入1个数数，再从中中读出，并并比较两者者是否相等等。如发现现写入与读读出的数不不一致，说说明随机存存储器RAAM有问题题，则转至至告警模块块。并将告告警信息显显示在液晶晶显示屏上上。(2)开出出自检开出自检主主要是检测测开出通道道是否正常常，它是通通过硬件开开出反馈来来检查的依依次开出

34、每每一路开出出量，并从从反馈回路路检查开出出量是否正正确。由于于受启动继继电器的闭闭锁，所以以在开出每每一路开出出量时，保保护并不会会误动。(3)整定定值检查每套定值在在存入EEEPROMM时，都自自动固化若若干个校验验码。若发发现只读存存储器EEEPROMM定值求和和码与事先先存入的定定值和不一一致，说明明EEPRROM有故故障，转至至告警模块块，并将告告警信息显显示在显示示器上。参数刷新新在经过全面面自检后，应应将所有的的数据、标标志字清零零，因为每每一个标志志代表了一一个“软件继电电器”和逻辑状状态，如果果不清零，这这些标志将将控制程序序流程的走走向，以致致无法达到到预期的目目的。开放中

35、断断与等待中中断经过初始化化和全面自自检后，表表明装置的的准备工作作已经全部部就绪，此此时，开放放中断，将将数据采集集系统投入入工作。可可编程的定定时器将按按照初始化化程序规定定的采样间间隔Ts不不断发出采采样脉冲，控控制各模拟拟量通道的的采样和AAD转换，并并在每次采采样完成后后向微型机机请求中断断，来实时时监视和获获取电力系系统的采样样信号。对对保护计数数器的值进进行判断，该该计数器用用于保护起起动元件动动作后的66s延时计计算。保护护计数器不不为零，说说明在6ss延时时间间内，则进进入等待中中断流程；当保护计计数器归零零时，说明明起动元件件延时时间间到，进入入整组复归归环节。数据传输输通

36、信数据传输通通信主要为为串口收发发数据。串串口通信主主要完成保保护处理CCPUTMS3220F28812与管管理CPUU LPCC22200处理器之之间的数据据通信，包包括DSPP到ARMM的数据上上传显示，AARM到DDSP的数数据下传整整定，以及及相关通信信控制标志志位的置位位与清零等等，从而实实现保护动动作定值的的查询、修修改和保存存，以及动动作信息报报告和各种种实时参数数的显示等等。4.3中断断程序模块块在保护装置置开中断后后，每隔一一个Ts，定时时器就会发发出一个采采样脉冲，随随即产生中中断请求。保护装置置先暂停一一下系统程程序的流程程，转而执执行一次中中断服务程程序，以保保证对输入

37、入模拟量的的实时采集集，同时，实实时地运行行一次继电电保护的相相关功能。中断服务程程序主要包包括定时采采样，电流流求和自检检，TV断断线检查，以以及启元件件等功能。控制数据据采集系统统，将8个个模拟量输输入通道的的模拟量输输入信号转转换成数字字量的采样样值，然后后存入RAAM区的相相应的地址址单元中。采用全波波傅氏算法法等微型机机保护算法法对各数字字量采样值值进行计算算。将计算得得到的各电电力系统参参数代入启启动元件动动作判据中中，判断启启动元件是是否动作。若电力系系统正常运运行，保护护启动元件件不启动。系统进入入自检程序序。首先对对每个采样样点都检查查三相电流流之和是否否与变压器器中性点侧侧

38、TA引入入的零序电电流3Ioo相等，如如果不相等等，则判定定为采样回回路出错，进进行上传数数据请求置置位，将相相应的报警警信息上传传给ARMM。然后，系系统进入TTV断线检检查模块，依依据相应的的判据对TTV进行断断线检查。TV断线线判据如下下：1负序序电压大于于8V，负序序电流小于于0.1AA；2正序序电压小于于30V，相相电流差突突变量小于于0.1AA。系统确定TTV二次断断线时，发发出“TV断线”信号，待待电压恢复复正常后信信号复归。在TV断线期期间，相应应的TV断线标标志位置“1”，并通过过程序安排排闭锁自动动重合闸。这时保护护将根据整整定的控制制字决定是是否退出与与电压有关关的保护。

39、经过上述述TV断线线以及采样样通道自检检后，若互互感器及数数据采集系系统均无异异常，再次次判断启动动继电器是是否动作。如果此时时电力系统统正常，则则中断服务务程序执行行完毕后就就回到主程程序中被中中断的地址址处，继续续循环自检检。若启动动继电器动动作，则设设置保护计计数器的初初始值，并并通过保护护计数器每每次循环自自减“l”来实现启启动元件动动作后自保保持6s的的时间。同同时，系统统修改中断断返回地址址和中断返返回参数，使使系统流程程跳转至故故障处理程程序入口出出。在进入中中断服务程程序后，若若启动元件件动作，则则装置闭锁锁掉采样通通道检查，TTV断线检检测环节，直直接跳转至至修改中断断返回地

40、址址和修改中中断返回参参数环节，从从而进入故故障处理程程序中。这这样可以使使CPU集集中时间处处理故障处处理程序，以以便加快保保护动作。在执行故故障处理程程序时，定定时器仍将将每隔一个个TS发出出中断请求求，以保证证采样不中中断。4.4各程程序的子模模块介绍4.4.11初始化在初始化模模块中执行行的程序内内容见图44.2.首首先是对所所有的可编编程序的并并行接口的初始始化，规定定每一个端端口用作输输入还是输输出，用于于输出的则则要赋值等等。这一步必须首首先执行，否否则无法通通过并行口口读取各开开关量输入入的状态。第二步是是读取所有有开关量输输入的状态态，并将其其保存在RRAM区规规定的地址址内

41、，以备备以后在自自检循环时时不断监视视开关量输输入是否有有变化。接接着是对装装置的硬件件进行一次次全面的自自检，包括括RAM，EPROOM、各开开关量输出出通道等。这一次全全面自检不不包括对数数据采集系系统的自检检，因为它它尚未工作作。对数据据采集系统统的检测安安排在中断断服务程序序中。在经经过全面自自检后应将将所有标志志字清零，接接着进行数数据采集系系统的初始始化，包括括对定时器器以及采样样数据寄存存区地址指指针的初始始化等。完完成数据采采集系统的的初始化后后，即可开开放中断，程程序转入振振荡闭锁模模块。 图4.2 初初始化流程程图4.4.22启动元件件启动元件的的主体由反反应相间工工频变化

42、量量的过流继继电器实现现，同时又又配以反应应全电流的零零序过流继继电器和负负序过流继继电器互相相补充；低低周起动元元件可经控控制字选择择投退。反反应工频变变化量的起起动元件采采用浮动门门坎，正常常运行及系系统振荡时时变化量的的不平衡输输出均自动动构成自适适应式的门门坎，浮动动门坎始终终略高于不不平衡输出出，在正常常运行时由由于不平衡衡分量很小小，而装置置有很高的的灵敏度。当外接和和自产零序序电流均大大于整定值值，且无交交流电流断断线时，零零序起动元元件动作并并展宽7秒秒，去开放放出口继电电器正电源源。4.4.33零序方向向电流保护护零序电流方方向保护是是反应线路路发生接地地故障时零零序电流分分

43、量大小和和方向的多多段式电流流方向保护护装置，在在我国大短短路电流接接地系统不不同电压等等级电力网网的线路上上，根据部部颁规程规规定，都装装设了这种种接地保护护装置作为为基本保护护。 电电力系统事事故统计材材料表明，大大电流接地地系统电力力网中线路路接地故障障占线路全全部故障的的80一一90，零零序电流方方向接地保保护的正确确动作率约约97，是是高压线路路保护中正正确动作率率最高的一一种。零序序电流方向向保护具有有原理简单单、动作可可靠、设备备投资小、运行维护护方便、正正确动作率率高等一系系列优点。当保护方向向上有中性性点接地变变压器时，无无论被保护护线路对侧侧有无电源源，保护反反方向发生生接

44、地故障障，就有零零序电流通通过本保护护，因此，当当零序电流流I段不能能躲过反向向接地流过过本保护的的最大零序序电流，或或零序过电电流保护时时限不配合合时，应配配置零序方方向元件以以保证保的的选择性。零序方向元元件十分灵灵敏，3UU电压应躲躲过不平衡衡电压的影影响，否则则不能保证证判别接地地故障方向向的正确性性。为此，零零序方向元元件只有在在3U值达达一定值时时才投入工工作，一般般取值为22-3V。电压互感器器二次回路路断线时（零零序方向元元件取用自自产零序电电压），零零序方向元元件工作的的正确性得得不到保证证，此时零零序方向元元件自动退退出工作，零零序方向电电流保护变变为零序电电流保护。在电压

45、互互感器二次次回路断线线期间，可可自动投入入两段相电电流元件。由于零序电电流保护反反映的是接接地故障，不不反映相间间短路故障障，因此不不论零序电电压取用母母线侧电压压互感器还还是线路侧侧电压互感感器，当三三相合闸（自自动重合和和手动合）于于出口接地地故障时，零零序方向元元件可灵敏敏动作而没没有死区，所所以零序电电流加速段段经零序方方向元件控控制。零序序电流加速速段独立设设置，定值值和延时可可独立整定定。当然，本本线末端接接地故障时时，加速段段的灵敏度度应满足要要求；与零零序电流速速断相同，为为躲过断路路器三相触触头不同时时接通产生生的零序电电流，加速速段的时限限取1000ms或2200mss。

46、此外，为防防止合闸于于空载变压压器时励磁磁涌流引起起零序后加加速误动，零零序加速段段可以由控控制字选择择是否需要要投入二次次谐波闭锁锁，二次谐谐波的制动动比选为118%。接地时零序序分量的特特点：故障点的的零序电压压最高，离离故障点越越远处的零零序电压越越低，中性性点接地变变压器处零零序电压为为零。 零序电流流的分布，主主要决定于于输电线路路的零序阻阻抗和中性性点接地变变压器的零零序阻抗，而而与电源的的数目和位位置无关。 在电力系系统运行方方式变化时时，如果输输电线路和和中性点接接地的变压压器数目不不变，则零零序阻抗和和零序等效效网络就是是不变的。但电力系系统正序阻阻抗和负序序阻抗要随随着系统

47、运运行方式而而变化，将将间接影响响零序分量量的大小。 对于发生生故障的线线路，两端端零序功率率方向与正正序功率方方向相反，零零序功率方方向实际上上都是由线线路流向母母线的。4.4.44重合闸及及后加速自动重合闸闸装置是将将因故跳开开后的断路路器按需要要自动再投投入的一种种自动装置置。电力系系统运行经经验表明，架架空线路绝绝大多数的的故障都是是瞬时性的的，而永久久性故障一一般不到110%。因因此，在由由继电保护护动作切除除短路故障障之后，电电弧将自动动熄灭，绝绝大多数情情况下短路路处的绝缘缘可以自动动恢复。因因此，自动动将断路器器重合，不不仅提高了了供电的可可靠性，减减少停电损损失，而且且还提高

48、了了电力系统统的暂态稳稳定水平，增增大了高压压线路的送送电容量。根据国标对对于 1110kV 线路，采采用三相一一次重合闸闸。重合闸闸可以通过过整定灵活活选择检无无压、检同同期、不检检方式进行行重合。不不检方式在在跳闸固定定后，到达达重合时间间时直接重重合；选择择检无压方方式时，如如果满足无无压条件到到达重合时时间则重合合，若不满满足无压条条件则自动动转为检同同期。装置设有两两个启动重重合闸回路路：保护启启动以及断断路器位置置不对应启启动。保护护启动是指指根据三相相跳闸启动动重合闸；断路器位位置不对应应启动是指指利用跳闸闸位置继电电器启动重重合闸，主主要是为了了防止开关关偷跳。满满足下列任任一

49、条件，按按不对应启启动重合闸闸处理：若有不对对应启动重重合闸信号号输入。若保护原原在合位，现现变成跳位位，又无闭闭锁重合闸闸信号，则则按不对应应启动重合合闸进行重重合。不对对应启动重重合闸与保保护跳闸的的配合：保保护发跳令令后，闭锁锁不对应启启动重合闸闸。保护装装置还具有有后加速功功能，保证证手合或者者重合于永永久故障能能够快速切切除，加速速跳闸一律律实现三跳跳并闭锁重重合闸。加加速方式可可灵活的选选择，可以以选择瞬时时加速零序序电流段、零序序电流段以及是是否经振荡荡闭锁，也也可以选择择零序过流流加速、相相过流加速速。另外保保护装置能能自动识别别线路由停停运状态转转为运行状状态，不依依靠手合开

50、开入自动开开放手合加加速。后加加速保护重重合闸或手手合后投入入100mms，满足足加速条件件时出口永永跳，1000ms 以后进入入正常的保保护。为了了防止多次次重合，重重合闸只有有在重合闸闸充电满的的条件下才才允许重合合闸，重合合闸的充电电时间一般般为15ss；发出重重合闸命令令后重合闸闸放电。4.5微机机保护的算算法定义：微机机保护装置置根据模数数转换器提提供的输入入电气量的的采样数据据进行分析析、运算和和判断，以以实现各种种继电保护护功能的方方法称为算算法。目前已经提提出的算法法有很多种种。分析和和设计各种种不同的算算法的优劣劣的标准是是精度和速速度。速度度又包含两两个方面：一是算法法所要

51、求的的采样点数数（或称数数据窗长度度）；而是是算法的运运算工作量量。但是精精度和速度度又是矛盾盾的。若要要计算精确确，则往往往要利用更更多的采样样点和进行行更多的计计算工作量量。所以研研究算法的的是指是如如何在速度度和精度两两个方面进进行权衡。4.5.11输入为正正弦量的算算法 即输入为： 两点乘积算算法： 两两个采样值值为： 和和 ，采样时时刻： 和 。 式（44.1） 式（44.2) 由公式4.1与4.2可推导导得： 式（44.3） 得： 同理 式式（4.44） 得：由（4.33）与（44.4）得得 式（44.5） 式式（4.66）4.5.22突变量电电流算法基本原理：线性系统统的叠加原原

52、理。对于于系统结构构不发生变变化的线性性系统，利利用叠加定定理可以进进行分解原原理如下图图。 图图4.3 故障系系统测量电电路 图44.4 故障系统统分解电路路故障分量电电流：式（4.7）正常运行的的负荷电流流是周期信信号，有：式（4.8）式4.7代代入4.88得：又有：可推出： 式（44.9）微机保护的的采样值计计算公式为为：式（4.10）故障分量电电流的特点点：（1）系统统正常运行行时，计算算出来的值值等于0；（2）当系系统刚发生生故障的一一周内，求求出的是纯纯故障分量量；（3）突变变量电流算算法受频率率偏移的影影响。 为减少频率率浮动的影影响，可得得： 式（44.11）4.5.33选相方

53、法法突变量电流流法选相：依据：根据据不同故障障时，各相相突变量电电流特征的的不同来判判别故障相相别。（1）.单单相接地故故障（ANN）：两个个非故障相相电流可能能与故障相相电流相位位相差。 图4.5 单相相接地向量量图（2）.两两相不接地地短路（BBC）：图图如下图所所示，非故故障相电流流为0，故故障相电流流之差最大大。 图44.6 两相短路路相量图（3）两相相接地短路路：图如下下所示，三三种不同相相电流之差差中，两相相电流之差差最大。 图44.7 两两相接地短短路相量图图（4）三相相短路: 三个相电电流差的有有效值相等等。 图44.8 三相短路路（5）突变变量电流选选相的程序序流程图 图4.

54、9 故故障相判别别程序流程程图4.5.44傅里叶级级数算法傅里叶算法法的基本思思想是来自自于傅里叶叶级数，本本身具有滤滤波作用。它假定被被采样的模模拟信号是是一个周期期性时间函函数，除基基波外还含含有不衰减减的直流分分量和各次次谐波，可可表示为：由傅氏级数数原理，可可以求出aa1、b1分别为为： 于是基波分分量为：由数学知识识不难得到到，对于每每周期采样样N次的离散散采样系统统，其基波波电压(或电流)的有效值值X为：傅氏算法是是在电力系系统中应用用很广的一一种较好的的算法，尤尤其是在提提取基波分分量时，傅傅氏滤波占占有重要的的地位。全全波傅氏算算法不仅能能滤除所有有整次谐波波分量(奇奇次谐波不不能完全滤滤除)和恒恒定的直流流分量，对对于非整次次谐波分量量和按指数数衰减的非非周期分量量所包含的的低频分量量也由一定定的抑制能能力。由于于它要求输输入信号为为周期函数数，所以非非周期函数数的输入将将会产生一一定的误差差。另外提提高采样频频率可以明明显提高傅傅氏算法计计算结果的的精度。基本原理： 式式（4.112） 式（44.13） 对于