应用于高压输电线路微机保护新型数据采集系统设计

摘要在电力系统中，输电线路是最重要的部分，因此，输电线路的保护对于整个电力系统的稳定运行有非常重要的意义。

电力系统继电保护装置是反映电力系统故障和不正常运行状态、并且作用于断路器跳闸和发出告警信号的设备。

随着电力工业的发展和电压等级的不断升高，对微机保护装置的要求也越来越高，因此，研制出一种高性能的继电保护装置对于电力系统有重要的理论和现实意义。

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，详细的分析了短路故障的形成，原理及产生的危害，对线路设备造成的影响，以及三段式保护的相关设计原理和整定方法。

并为此设计了一套由电压、电流采集电路；A/DMAX197转换电路；数据采集电路和发光二极管显示电路组成的微机保护装置。

关键词：微机保护；三段式保护；短路故障；A/D转换；ABSTRACTIn the power system, the transmission lines is the most important part, therefore, the transmission line protection for the whole of the stable operation of the power system has a very important significance. And the safe and stable operation of the power system to the national economy and people's life and social stability has a very significant influence. Power system protection device is a reflection of the electric power system fault and not normal working conditions, and has an effect on circuit breaker tripped and issued a warning signal equipment. Along with the development of the electric power industry and the voltage level upwards, to the requirements of the microcomputer protection device more and more is also high, therefore, to develop a kind of high performance relay protection device for electric power system is of great theoretical and practical significance.This paper discusses the microcomputer protection device in the domestic and foreign development history and status, and detailed analysis of the formation of the short circuit faults, principle and dangers, the impact of the line equipment, and the protection of three design principle and relevant setting method. And for this design by a set of voltage, current acquisition circuit; A/DMAX197 transform circuit; Data acquisition circuit and leds display circuit composed of microcomputer protection device.Keywords：Microcomputer protection; Tasting protection; Short circuit fault; A/D conversion目录1 绪论 (1)1.1 微机保护的意义 (1)1.2 微机继电保护系统的发展历史及国内外研究现状 (1)1.3 微机保护装置的特点 (2)2 故障分析与保护 (4)2.1 电力系统故障分析的目的与内容 (4)2.2 短路的种类 (5)2.3 短路的危害 (6)2.4 谐波概述 (6)2.5 继电保护的分类 (7)2.5.1 线路保护 (7)2.5.2 变压器保护 (7)2.5.3 发电机保护 (8)2.5.4 母线保护 (8)3 保护原理及整定方法 (8)3.1 电流速断保护 (8)3.2 瞬时电流速断保护 ( I 段) (9)3.3 限时电流速断保护（II 段） (12)3.4 定时限过电流保护（III 段） (15)3.5 三段式电流保护的特点 (18)3.6 零序电流保护 (18)4 微机式保护设计 (19)4.1 保护装置实现的功能 (19)4.2 结构框图 (19)4.3 数据采集电路硬件设计 (20)4.3.1电压、电流采集电路 (20)4.3.2数据采集电路 (21)4.3.3硬件电路器件的介绍 (22)4.3.4 数据采集系统完成的功能 (27)4.4 按键和显示电路设计 (27)4.5 装置实现的功能 (29)4.6 装置的硬件抗干扰措施 (30)4.7 本章总结 (31)结论 (32)参考文献 (33)附录一 (35)附录二 (36)附录三 (37)附录四 (38)翻译部分英文原文 (39)中文译文 (50)致谢 (58)1 绪论1.1 微机保护的意义电力在国民经济和人民生活中处于非常重要的位置。

继电保护工专业知识考试题库含答案一、单选题1、省电网220千伏及以上线路、母线、发电机、变压器、电抗器等电气元件正常运行均应有（C）若快速保护退出，必须采取临时措施，否则一次设备必须停役。

(A)高频保护(B)后备保护(C)快速保护(D)过流保护2、距离保护Ⅱ段的保护范围一般为（C）。

(A)线路全长85%(B)线路全长(C)线路全长及下一线路的30%~40%(D)线路全长及下一线路全长3、110kV线路TV二次电压回路断线时对重合闸同期的影响是（B）。

(A)可实现同期合闸(B)不能实现同期合闸(C)可能能实现同期合闸(D)也有可能不能实现同期合闸、可实现检无压合闸4、当变压器外部故障时，有较大的穿越性短路电流流过变压器，这时变压器的差动保护（C）。

(A)立即动作(B)延时动作(C)不应动作(D)视短路时间长短而定5、PT失压时，线路微机保护应将（C）自动闭锁。

(A)电流差动保护(B)电流速断保护(C)距离保护(D)零序电流保护6、继电保护室（含高压室）空调设备应随时处于完好状态，温度设为（C）℃，应控制继保室内（含高压室）环境温度在5~30℃范围内，应防止不良气体和灰尘侵入。

(A)15(B)20(C)25(D)307、零序电流的大小，主要取决于（B）。

（A）发电机是否接地（B）变压器中性点接地的数目（C）用电设备的外壳是否接地（D）故障电流。

8、只有发生（C），零序电流才会出现。

(A)相间故障(B)振荡时(C)接地故障或非全相运行时(D)短路。

9、过流保护加装复合电压闭锁可以（C）。

(A)加快保护动作时间(B)增加保护可靠性(C)提高保护的灵敏度(D)延长保护范围。

10、零序保护能反应下列哪种故障类型（A）。

（A）只反映接地故障（B）反映相间故障（C）反映变压器故障（D）反映线路故障。

11、在大接地电流系统中，线路发生接地故障时，保护安装处的零序电压（B）。

(A)距故障点越远就越高(B)距故障点越近就越高(C)与故障点距离无关(D)距离故障点越近就越低。

高压微机线路保护员工培训讲义目录1. 继电保护基本概念 (1)1.1继电保护在电力系统中的作用 (1)1.2对电力系统继电保护的基本要求 (2)1.3输电线路继电保护 (3)2. 微机保护的硬件和软件系统 (5)2.1微机保护的硬件系统 (5)2.1.1 模拟量数据采集系统 (6)2.1.2 开关量的输入输出系统 (8)2.2微机保护的软件系统 (10)2.2.1 软件主程序结构 (10)2.2.2 保护继电器算法 (11)2.2.3 对称分量法简介 (16)2.3RCS-900线路保护装置的硬件说明 (17)2.3.1 电源插件(DC) (17)2.3.2 交流输入插件（AC） (19)2.3.3 操作回路插件SWI（以RCS-941为例） (20)2.3.4 显示面板（LCD） (21)2.3.5 其它插件 (21)3．RCS-900系列线路保护装置继电器的工作原理 (22)3.1动作继电器 (22)3.1.1 阻抗继电器 (22)3.1.2 工频变化量距离继电器 (31)3.1.3 工频变化量方向继电器(ΔF+，ΔF-) (37)3.1.4 零序方向继电器 (40)3.1.5 电流差动继电器 (42)3.2协同动作继电器工作的辅助继电器 (47)3.2.1 装置总起动元件 (47)3.2.2 电压断线闭锁元件 (49)3.2.3 交流电流断线判断元件 (50)3.3线路自动重合闸 (50)3.3.1 自动重合闸的作用及应用 (50)3.3.2 自动重合闸的工作方式及动作过程 (51)3.3.3 自动重合闸的起动方式 (52)3.3.4 重合闸的前加速和后加速 (53)3.3.5 重合闸的充电与闭锁 (54)4. RCS-900纵联保护 (58)4.1绪论 (58)4.1.1 通道类型 (58)4.1.2 信号的种类 (60)4.2闭锁式纵联保护 (61)4.2.1 闭锁式纵联保护基本原理 (61)4.2.2 闭锁式纵联保护的逻辑关系 (62)4.2.3 闭锁式纵联保护的重点问题 (62)4.3允许式纵联保护 (67)4.3.1 允许式纵联方向、距离保护 (67)4.3.2 允许式纵联保护的重点问题 (69)4.4纵联保护通道 (72)4.4.1 高频通道 (72)4.4.2 专用收发讯机 (73)4.4.3 光纤通信接口装置 (76)4.4.4 光电转换接口装置 (76)4.4.5 MUX-31通道切换装置 (77)4.4.6 光纤通信接口装置的使用连接图 (77)1. 继电保护基本概念1.1 继电保护在电力系统中的作用图1-1电力系统单线接线图电厂变电所地理分散的发电厂通过输电线路、变压器和变电所等相互连接形成电力系统，它包括发电、输电、配电、用电等4个环节。

WXH-800系列微机高压线路保护装置1.应用范围该系列装置是以32位浮点型DSP为基本硬件平台的微机线路保护装置。

适用于110kV~500kV电压等级各种接线形式的输电线路。

2.、功能配置WXH-801(802、803)系列装置包括WXH-801、WXH-802、WXH-801/A、WXH-802/A、WXH-803、WXH-803/A适用于220kV～500kV电压等级； WXH-810系列装置包括WXH-811、WXH-812、WXH-813适用于110kV电压等级。

2.2 软硬件主要特点如下：●采用32位DSP作为保护CPU，具有强大的浮点数据处理能力，极大的提高了保护的计算精度和运算速度。

●数据采集采用16位A/D，保护测量精度高。

主后备保护有独立的A/D，A/D自动校准，不需要零漂及刻度调整。

●保护中保护中采用自适应振荡判别判据及自适应数据滤波器，增设了适用于弱电源侧的保护逻辑。

●硬件存储容量大，可存储多达100次保护事件报告记录。

装置任何操作，如装置上电、修改定值等均有记录。

●具有完善、灵活的后台分析调试软件。

●保护通道接口灵活，可以与载波通道（专用或复用）、光纤通道、微波通道等各种通道设备连接；构成允许式或闭锁式保护。

●故障总报告可连续记录16次，每次可记录故障前2周、故障后6周采样数据，报告全汉化输出,可采样值输出也可波形输出。

●采用80186芯片作为人机对话（MMI），LCD采用全汉化显示。

电流差动保护还有如下特点：●电流差动保护采用每周波96点高速采样以及专门模拟和数字滤波器，使得保护具有极强的数据抗干扰和谐波抑制能力，有效的提高保护的测量精度。

●采用自主开发的快速变数据窗相量算法，将计算的最小数据窗缩短到1/4工频周期，使得保护具有天然的抗TA饱和能力，动作速度有了明显的提高。

●保护中采用长、短线路及双、单电源系统以及振荡的自适应对策。

●具有TA断线检测和TA饱和判别及自适应功能。

电力采集系统的架构设计随着电力工业的飞速发展，电力采集系统的应用越来越广泛。

电力采集系统是电力工业中不可或缺的组成部分。

在电力数据的采集、存储、处理以及传输中，电力采集系统发挥着重要的作用。

为了保障电力系统的稳定运行，提高电网运行效率和安全性，电力采集系统必须得到优化和改进。

一、概述电力采集系统是指用于电网数据采集的硬件和软件系统。

它可以采集电力系统中的各项运行指标，如电压、电流、功率等，以便及时掌握电网运行情况，实时监控电力设备的运行状态并进行故障诊断和预警，确保电力系统的稳定运行。

电力采集系统主要分为硬件系统和软件系统两个部分。

二、硬件系统电力采集系统的硬件系统主要由采集终端、传感器、通信设备、开关柜等组成。

其中，采集终端是整个系统的核心，它能够将传感器监测到的电力信号转化为数字信号，并通过通信设备传输到上位机。

传感器根据不同的要求采集电力系统中各种参数，如电压、电流、功率因数等等。

通信设备主要是负责将采集终端采集到的数据传输到上位机，并接受上位机下发的指令。

开关柜则用于电力系统的控制和管理，如开关控制、电流互感器、电压互感器安装等等。

三、软件系统电力采集系统的软件系统主要由上位机软件、数据处理软件和数据库三个部分组成。

上位机软件是系统最直接的人机交互界面，主要负责监控、控制和指令下发等功能。

数据处理软件则主要负责对采集的电力信号进行处理和分析，以便长期监测、调试和维护电力设备。

数据库是整个系统的数据存储中心，它保存了所有的历史数据和实时数据，并提供了数据查询和分析的功能。

四、架构设计电力采集系统的架构设计是整个系统的核心。

它决定了整个系统的功能和性能。

在进行架构设计时，应该根据实际需求考虑系统的可扩展性、可靠性和可维护性等方面的问题，以确保系统的稳定运行和长期发展。

采用分层架构设计在电力采集系统的架构设计中，采用分层架构设计是比较常见的设计方法。

分层架构设计可以将硬件系统和软件系统分离，使整个系统更具灵活性和可扩展性。

继电保护1、【判断题】当采用控制开关或通过遥控装置将断路器操作跳闸时,自动重合闸将自动合闸。

（×）2、【判断题】微机型变压器差动保护其幅值调整与相位补偿一般通过改变电流互感器接线实现。

（×）3、【判断题】限时电流速断保护灵敏度校验条件为以本线路末端两相短路时,流过保护的最小短路电流进行校验。

（√）4、【判断题】电动机在起动过程中或运行中发生堵转,转差率为0.5。

（×）5、【判断题】本线路的限时电流速断保护与下级线路瞬时电流速断保护范围有重叠区,当在重叠区发生故障时将由前者动作跳闸。

（×）6、【判断题】后备保护一般比主保护动作延时要短。

（×）7、【判断题】备用电源自动投入装置工作时,备用电源投入到故障时,继电保护应不动作。

（×）8、【判断题】中性点不接地系统是指电力系统中性点不接地。

（√）9、【判断题】断路器控制回路应具有防止断路器多次分、合动作的“防跳回路”。

（√）10、【判断题】微机保护采样频率越低,越能真实反应被采样信号。

（×）11、【判断题】限时电流速断保护的要求是,保护范围在任何情况下必须包括本线路及下级线路全长,并具有规定的灵敏度。

（×）12、【判断题】电力系统短路中单相短路、两相短路为不对称短路。

（√）13、【判断题】从屏正面看,将各安装设备的实际安装位置按比例画出的正视图为屏背面接线图。

（×）14、【判断题】运行统计资料表明,线路重合闸成功率很高,约为90~99%。

（×）15、【判断题】电动机的过负荷保护的动作对象可以根据对象设置动作于跳闸或动作于信号。

（√）16、【判断题】备用电源自动投入装置应保证备用变压器断开后,备用电源才能投入。

（×）17、【判断题】从屏背面看,表明屏内安装设备背面引出端子之间的连接关系,以及端子排之间的连接关系的图纸为端子排图。

（×）18、【判断题】在使用跌落式熔断器时,应按照额定电压、额定电流和额定开断电流选择。