（毕业设计论文）《35kV变电所线路微机保护研究与设计》.doc

PAGE 本科毕业论文设计 35kV变电所线路微机保护研究与设计 摘 要 论文论述了微机保护装置在国内外的发展历史和研究现状，设计了35KV线路保护功能配置方案和故障判据，对装置的算法进行设计，选择滤波性能良好的全波傅氏算法作为装置的算法，这样在无需增加硬件电路的基础上，即可完成数据采集。为了验证装置设计的故障判据的正确性，本文以小电流系统中的最常见的单相接地故障为例，建立了电力系统故障模型，通过仿真对小电流系统单相接地故障进行了分析，并提出了预防方法；并采用RBF神经网络算法对故障模拟量进行滤波仿真。分析与仿真表明：小电流系统发生单相接地短路时，线电压仍然对称，对负荷的供电基本没有影响，但是为了防止故障进一步扩大，可以根据零序电流的变化来发出告警信号；RBF算法具有良好的滤波性能，可以滤掉故障情况下模拟量的高次谐波，从而准确的采集数据进行计算以达到有效判断故障的目的。本文设计了一套35KV线路微机保护装置，装置的硬件结构由双CPU构成，包括由CPUl控制的按键电路、液晶显示电路和由CPU2控制的低通滤波电路、数据采集电路、继电器控制电路；针对硬件开发了系统的软件，包括按键和液晶显示系统软件、串口通讯软件、数据采集系统和故障处理系统软件；实现了保护的三段式电流电压联锁保护、小电流告警、过负荷保护、PT断线检测，三相一次重合闸等功能。最后通过实验验证了装置的算法和保护功能。测试结果表明：数据采集系统的精度满足系统的要求，装置能实现预定的功能。 关键词：微机保护；数据采集；傅氏算法；单相接地短路；RBF神经网络算法。 目录 1 绪论…………………………………………………………………………1 1．1电力系统微机保护的历史及发展现状…………………………………1 1.1.1电力系统微机保护概述…………………………………………………1 1.1.2微机保护的国内外历史及发展概况……………………………………1 1.1.3国内外关于线路微机保护的研究现状…………………………………2 1．2论文的主要内容………………………………………………………… 3 2. 35KV线路微机保护功能配置方案及算法设计……………………………4 2.1 35KV线路保护的功能配制方案………………………………………… 4 2.1.1 三段式电流电压联锁保护…………………………………………… 4 2.1.2 小电流告警………………………………………………………………4 2.1.3 过负荷保护………………………………………………………………5 2.1.4 PT断线检测……………………………………………………………‥5 2.1.5 三相一次重合闸…………………………………………………………5 2.2 35KV线路保护的原理和特点………………………………………………5 2.2.1三段式电流电压联锁保护原理………………………………………… 5 2.2.2 输电线路方向性电流保护的工作原理…………………………………10 2.2.3 单相接地报警原理………………………………………………………12 2.3 基于多次谐波的周期函数算法-傅氏算法……………………………… 13 2.4 本章总结……………………………………………………………………16 3 电力系统故障分析和基于神经网络的非线性滤波…………………………17 3.1 电力系统运行故障分析……………………………………………………17 3.1.1 系统建模及参数调节……………………………………………………17 3.1.2 系统中物理量的分析……………………………………………………19 3．2谐波概述……………………………………………………………………21 3.3 RBF 网络拓扑结构及训练算法……………………………………………22 3.4 RBF神经网络用于非线性滤波…………………………………………23 3.5 本章总结…………………………………………………………………26 4.1 系统硬件基本结构设计框图……………………………………………27 4.2 前端滤波和数据采集电路硬件设计……………………………………27 4.2.1 低通滤波电路…………………………………………………………27 4.2.2 数据采集电路…………………………………………………………28 4.3 开关量输入输出电路设计………………………………………………33 4.4 键盘和液晶显示电路设计………………………………………………34 4.4.1 LCD的功能及引脚介绍………………………………………………37 4.4.2 键盘和液晶显示电路工作原理………………………………………38 4.5 单片机出口控制电路和通讯电路设计…………………………