毕业论文基于单片机的微机电流速断保护.docx

基于单片机的微机电流速断保护 陈骏 学号3090205232 电气工程112班 摘要 本文针对输电线路的电流速断保护设计，进行了电流保护整定值的计算和灵敏度计算，完成了芯片选型及外围电路设计，给出了软件流程图。电力作为一种高级、清洁、方便的能源利用形式，正越来越广泛地应用于经济社会的各个方面。电力系统运行的安全性是形成系统威胁的主要问题，然而电力系统中的故障却是不可避免的。为确保系统安全稳定运行，增强供电的可靠性和连续性，就需要一个优质的故障诊断分析系统。输电线路，它连接着电源和各种用电设备，实现电能的传输任务。当输电线路发生短路故障时，短路电流比正常工作电流大许多倍，产生巨大的热效应和力效应。这不仅危及线路的本身的运行，而且给整个电力系统的安全稳定运行带来了隐患。本设计对采用单片机构成结构简单，成本低，使用方便的三段式电流保护装置的硬件结构、软件设计进行了研究，设计了一种基于MCS-51单片机的输电线路电流速断保护装置。本论文重要包括三大部分的内容。第一部分介绍了微机保护的相关知识；第二部分为单片机实现输电线路电流保护的硬件电路设计，设计了模拟量输入通道、单片机系统、开关量输出通道电路；第三部分为单片机实现输电线路电流保护的软件设计，包括软件流程、保护算法以及数字滤波部分。 关键词：微机保护，电流速断保护，单片机。 引言 电流速断保护的特点： 接线简单，动作可靠，切除故障快，但不能保护线路全长，保护范围受到系统运行方式变化的影响较大。速断保护是一种短路保护，为了使速断保护动作具有选择性，一般电力系统中速断保护其实都带有一定的时限，这就是限时速断，离负荷越近的开关保护时限设置得越短，末端的开关时限可以设置为零，这就成速断保护，这样就能保证在短路故障发生时近故障点的开关先跳闸，避免越级跳闸。定时限过流保护的目的是保护回路不过载，与限时速断保护的区别在于整定的电流相对较小，而时限相对较长。这三种保护因为用途的不同，不能说各有什么优缺点，并且往往限时速断和定时限过流保护是结合使用的。 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。 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