輸電線路電壓/電流的計(jì)算機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

嚴(yán)曉龍,文涇濤

摘 要:輸電線路電流保護(hù)和電壓保護(hù)分別作為電力系統(tǒng)保護(hù)原理和手段之一,是十分重要的保護(hù)類(lèi)型。該設(shè)計(jì)分別對(duì)電力線路的過(guò)壓、欠壓以及過(guò)流進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與控制。同時(shí)采用相間短路的電流/電壓保護(hù)和接地短路的零序電流/電壓保護(hù)。這里利用計(jì)算機(jī)的高速處理能力性能,達(dá)到了對(duì)輸電線路進(jìn)行復(fù)雜多方式監(jiān)測(cè),復(fù)雜多方式控制與保護(hù)的目的。

關(guān)鍵詞:輸電線路;計(jì)算機(jī);繼電保護(hù);電流保護(hù);電壓保護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2009)20-203-02

Computer Protection Scheme for Voltage and Current of Electric Power Circuit

YAN Xiaolong,WEN Jingtao

(Inventec Besta(Xi′an) Co.Ltd.,Xi′an,710075,China)

Abstract:Curren protection and voltage protection in transmission line as one method and principle of electric power system,they are very important protection.The overvoltage,undervoltage and overcurrent of transmission line are controlled and monitored in real-time by the design.At the same time,the current and voltage protection of phase-to-phase short circuit,and zero sequence current/voltage protection of ground short circuit are both adopted.Using high processing of computers,the complex multi-mode monitoring,control and protection for transmission line are realized.

Keywords:transmission line;computer;relay protection;current protection;voltage protection

0 引 言

輸電線路保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分。輸電線路保護(hù)裝置的任務(wù)是能夠在被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障或不正常工作時(shí),發(fā)出跳閘脈沖或警告信號(hào)。

計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)有著以下的優(yōu)點(diǎn):程序可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)性,可依系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)而自動(dòng)改變整定值和特性;有可存取的存儲(chǔ)器;在現(xiàn)場(chǎng)可靈活的改變繼電器特性;用數(shù)學(xué)方程方法較之用繼電器組件特性方法可以使保護(hù)性能得到更大的改進(jìn);有自檢能力;有利于事故后的分析;可與計(jì)算機(jī)交換信息;對(duì)現(xiàn)有的硬件可增加其功能;可在低功率傳變機(jī)構(gòu)中工作。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輸電線路保護(hù)一般由測(cè)量回路、邏輯回路、執(zhí)行回路三部分組成,如圖1所示。

圖1 輸電線路保護(hù)的方框圖通常一個(gè)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)具有三個(gè)組成部分,它們分別是輸入信道,輸出信道和主計(jì)算機(jī)。輸入通道是對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采集的電路;主計(jì)算機(jī)部分是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理和對(duì)輸入/輸出信息進(jìn)行控制管理的部分;輸出通道包括輸出信號(hào)的電路和顯示裝置。

計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的基本構(gòu)成如圖2所示。

考慮到測(cè)控系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性,該設(shè)計(jì)采用相間短路的電流/電壓保護(hù)和接地短路的零序電流/電壓保護(hù)。其中相間短路的電壓/電流保護(hù)又包含無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、電壓/電流連鎖速斷保護(hù)和三段式電流保護(hù)四部分;而接地短路的零序電壓/電流保護(hù)又包含多段式零序電流保護(hù)。

同時(shí),為了提高測(cè)控系統(tǒng)本身的可靠性,采用最簡(jiǎn)單、有效、普遍的方法:增加系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)功能。

圖2 計(jì)算機(jī)保護(hù)的總框圖

2 輸入通道設(shè)計(jì)

輸入通道主要包括互感器、信號(hào)變換電路多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、采樣/保持器、A/D轉(zhuǎn)換器以及鍵盤(pán)輸入部分。如圖3所示。

圖3 多路分時(shí)采集單端輸入結(jié)構(gòu)

考慮到需要測(cè)量的物理量均為電壓、電流正弦信號(hào),故采用12點(diǎn)定點(diǎn)采樣的方法,從而大大簡(jiǎn)化了算法,降低了系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān),達(dá)到提高系統(tǒng)的效率的目的。

3 輸出通道設(shè)計(jì)

輸出通道包含控制信號(hào)輸出電路和顯示器接口電路。該設(shè)計(jì)的顯示信號(hào)和控制信號(hào)通過(guò)總線共享一個(gè)鎖存器輸出,利用一個(gè)片選信號(hào)選中LED顯示或驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器動(dòng)作。

3.1 顯示器接口電路

使用一組LED顯示器顯示測(cè)試結(jié)果以及運(yùn)行狀態(tài),顯示方法使用動(dòng)態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是逐位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位。對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō),是分時(shí)顯示的,但由于人眼視覺(jué)的暫留現(xiàn)象,仍感覺(jué)所有的位是同時(shí)顯示的。這種顯示方法的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少,價(jià)格便宜。

3.2 控制信號(hào)輸出電路

監(jiān)測(cè)程序一旦發(fā)現(xiàn)故障或非正常運(yùn)行,就要發(fā)出故障信號(hào),同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器動(dòng)作,達(dá)到切除故障的目的。

4 程序設(shè)計(jì)

4.1 A/D轉(zhuǎn)換部分

轉(zhuǎn)換一個(gè)模擬信號(hào)的程序流程如圖4所示。

4.2 鍵盤(pán)輸入部分

鍵盤(pán)分析程序包括:是否有鍵按下以及識(shí)別哪個(gè)鍵按下。一旦找到某鍵,是否按下此鍵,如按下此鍵,去抖動(dòng),再將程序轉(zhuǎn)到該鍵的功能程序段。小鍵盤(pán)通過(guò)擴(kuò)展I/O口接入CPU的鍵分析程序流程圖如圖5所示。

4.3 顯示程序部分

LED顯示程序流程圖如圖6所示。

圖4 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖

圖5 鍵分析程序流程圖

圖6 顯示程序流程圖

4.4 控制程序部分

繼電器控制程序使用標(biāo)準(zhǔn)的繼電器控制流程。

5 致 謝

在該設(shè)計(jì)過(guò)程中,自始至終得到了西北工業(yè)大學(xué)姬勞老師以及西北工業(yè)大學(xué)謝栓勤老師的幫助和指導(dǎo),特致謝忱。

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