基于DSP和单片机的66KV微机母线保护装置的研究

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1、沈阳农业大学硕士学位论文基于DSP和单片机的66KV微机母线保护装置的研究姓名：刘云龙申请学位级别：硕士专业：农业电气化与自动化指导教师：朴在林;赵庆杞2003.6.1堡里查些奎兰堡圭兰垒垒塞摘要本文提出了一种新型的微机母线保护装置。r母线是发电厂和变电所的重要部分，在母线上连接着发电厂和变电所的很多重要设备，如发电机、变压器等，母线工作的可靠性直接影响发电厂和变电所工作的可靠性。此外，变电所的高压母线是电力系统的中枢部分，要求其具有高度的可靠性。如果母线发生故障后，不能被迅速切除，将会引起故障扩大，破坏

2、电力系统的稳定运行，严重时可能造成电力系统的瓦解事故。因此。为了保证电力系统的安全运行，在母线上必须装设专用的母线保护装置。经过调研发现，目前国内许多220／66KV变电站的66KV母线没有安装母线保护，由于历史原因，66KV母线所连接的元件和线路的电流互感器的二次线圈为两线卷式，没有母线保护用的专用线圈，因此无法安装母线差动保护装置。如果全部更换三线卷式电流互感器，还要投入巨大的资金。因此研制一种适用于66KV母线的、经济实用的新型母线保护装置就有很大的实际意义。继电保护装置在电力系统中起着十分重要的作

3、用。经历电磁型、晶体管型、集成电路型，继电保护装置己发展到第四代，即微机型。由于计算机技术及其它相关技术的迅速发展，微机继电保护装置逐渐取代其他型式的继电保护装置，在电力系统中的应用愈来愈广泛。相比传统的继电保护，微机保护具有很多优势，如硬件优势、原理优势、性能优势等，因此微机保护是继电保护的发展趋势，本设计决定采用微机保护J本文以辽宁省沈阳市浑河变电所的66KV高压母线保护为研究对象。／对此母线和现在我国广泛使用的、目前国内外生产的各种差动母线保护进行详细的分析之后，得到了一定的启发，继而提出用数字信号

4、处理器(DSP)和单片机为数字核心的微机母线保护方案。单片机完成人机接口、逻辑跳闸、故障录波等功能，DSP主要承担实时数据采集和继电保护功能。这样，将保护功能和其他扩展功能分离，使DSP更专注于完成继电保护算法，扩展功能由更擅长诸如网络通信、人机接口等功能的单片机来完成，使数字信号处理器(DSP)和单片机发挥各自的性能特长。』7／本文详细设计了66KV微机母线保护装置的原理、算法和软硬件方案。在原理上，设计了一种电流闭锁原理，这种保护原理先进，在国内微机保护中首次应用，能更准确地区分母线区内故障和区外故障

5、。算法采用数字积分滤波器和改进的半波傅式算法。陵件上设计了主从式结构的方案，单片机作为主机，数字信号处理器作为从机，单片机与数字信号处理器通过双口RAM进行通信。元件选择上，单片机选择INTELSOCl96KC16位单片机，数字信号处理器选择TI的TMS320C31浮点DSP，A／D选择MAXIM的MAXl25。对模数转换系统、单片机系统、DSP系统、输入／输出电路等进行了详细的设计。软件采用模块化设计方法，对单片机和字信号处理器的软件系统分别进行了详细的分析与设计，并给出了流程图。另外进行了电磁兼容设计

6、，使装置具有良好的电磁兼容性。土，本保护设计了低压过流保护、断路器失灵保护、母联断路器保护等保护功能，同时具有电流回路断线检测、交流电压回路断线检测功能。通过液晶显示器，能显示变电所的运行情况。通过RS-485通信接口，可以与上位机通信，方便地与综合自动化系统互联，完成信息的远传与远控，实现综合自动化。，／通过计算仿真、试验研究和专家论证。所设计的装置原理先进，算法合理，逻辑动作正确，符合继电保护的要求。经过评估，本装置造价合理，性能价格比高，用户易于接受，可望在实际系统中应用。本项研究解决了国内许多变电

7、站66KV母线无专用母线保护的难题，具有一定的实用价值。j／关键词：微机保护；母线保护；设诗；DSP；单片机沈阳农业大学硕士学位论文绪论一、微机保护的发展概况随着计算机技术及其相关技术的迅速发展和相互交叉渗透，电力系统中微机型产品的应用愈来愈广泛。微机型产品在实现复杂功能、灵活控制、远程监控、系统升级等方面具有传统产品所无法比拟的优势。目前继电保护已经进入微机保护时代。微机保护指以计算机(包括微型计算机)为基础构成的继电保护。微机保护可以说是继电保护技术发展历史过程中的第四代，即从电磁型、晶体管型、集成电

8、路型，到计算机型(微机型)。微机保护起源于二十世纪60年代中后期，在英、美等国家一些学者的倡导下开始进行研究(陈德树等，2000)。首先进行的是理论计算方法和程序结构的研究。数值计算是在所谓“采样值”的基础上进行的，即是将电流、电压的模拟量在恒定时间间隔上进行采样，对采样值进行数字化以后，通过计算机对这些数字量信息进行运算处理，实现要求的继电保护功能。70年代，各国的专家学者围绕算法理论作了大量工作，为微机保护的发展奠定了比较