摘要
繼電保護(hù)裝置是一種反應(yīng)電力系統(tǒng)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘和發(fā)出信號(hào)的設(shè)備。而且，電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也在不斷提高。因此，對(duì)繼電保護(hù)裝置本身的要求也越來越高。
本文的主題是110kV線路保護(hù)裝置的研究。首先簡要介紹了電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、技術(shù)特點(diǎn)及其發(fā)展方向。在本裝置設(shè)計(jì)中，距離繼電器由正序電壓極化，使其有很好的方向性；設(shè)計(jì)了低壓距離繼電器可以保證母線三相故障時(shí)繼電器不可能失去方向性。還對(duì)裝置中采用的保護(hù)、采樣算法進(jìn)行了論述。
本文從軟硬件兩個(gè)方面著手，對(duì)110kV線路微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。它的硬件結(jié)構(gòu)核心由80C296和ADSP2181組成，CPU 完成裝置的總啟動(dòng)元件和人機(jī)界面及后臺(tái)通信功能，DSP完成所有的保護(hù)算法和邏輯功能， CPU內(nèi)設(shè)總啟動(dòng)元件，啟動(dòng)后開放出口繼電器正電源，使得裝置具有很高的固有可靠性及安全性。本文還對(duì)裝置進(jìn)行了軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)模塊的功能作了具體介紹。

關(guān)鍵詞：微機(jī)保護(hù)；110Kv輸電線路；數(shù)字信號(hào)處理（DSP）；微機(jī)保護(hù)算法






























Abstract
Protective relay is the one of devices to response the fault and abnormal of electric power system to send out signals to trip CB. With the expansion of the power system and the consumer higher requirement for quality of power energy, the protection relay's criteria must be improved greatly and developed to satisfy the higher requirement.
This thesis is the research of 110kV-line computer basesd protection relay. This paper recalled the history, the current development and future blueprint of computer relay protection. In this paper, it proposed the distance relay with positive sequence polarized voltage which will have better fault-direction recognization.Direction recognization also can be effective when three phase fault takes plase because of low-voltage relay introduction. It is also discussed protection algorithm in the thesis.
This paper developed a 110kv transmission line computer based protection with its hardware and software designs. The hardware is developed by main chip 80C296 and ADSP2181. The CPU fullfels relay start-up, MMI and communication and the DSP processes relay algorithm and logic functions. The start-up function in the realy is to energize trip relay positive pole of DC power supply. The protection has very high inherent reliability and security. This paper developed the software of the equipment. The software function of each block has be detailed
The prevention the intervention of electric-magnetic is introduced in the relay. Testing proved its accuracy and reliability in principle, algorithm, hardware and software.
Key words: Computer relay protection；110KV transmission line；Digital Signal Processing (DSP)








目錄
第一章 緒論 5
1.1電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的概述 5
1.2微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn) 5
1.3微機(jī)保護(hù)的國內(nèi)外研究概況與發(fā)展趨勢(shì) 6
1.4本課題研究背景和意義 7
1.4.1本課題研究的背景 7
1.4.2本課題研究的意義 7
1.5本論文各章節(jié)的主要內(nèi)容 8
第二章 線路保護(hù)裝置配置與原理分析 9
2.1引言 9
2.2 110kV線路保護(hù)配置 9
2.2.1距離保護(hù) 10
2.2.2零序方向電流保護(hù) 10
2.2.3重合閘 11
2.3微機(jī)距離保護(hù)的原理與特點(diǎn) 11
2.3.1短路時(shí)母線殘壓計(jì)算的一般公式 12
2.3.2低壓距離繼電器 13
2.3.3接地距離繼電器 16
2.3.4相間距離繼電器 17
2.4零序方向過流保護(hù)的原理與特點(diǎn) 19
2.5振蕩閉鎖 19
2.5.1起動(dòng)開放元件 19
2.5.2 160ms后發(fā)生區(qū)內(nèi)不對(duì)稱故障開放元件 20
2.5.3對(duì)稱故障開放元件 20
2.6雙回線相繼速動(dòng)保護(hù) 22
2.7不對(duì)稱相繼速動(dòng)保護(hù) 22
2.8重合閘 22
2.9本章小結(jié) 23
第三章 線路微機(jī)保護(hù)的算法 24
3.1引言 24
3.2采樣算法選擇 24
3.2.1假定輸入為正弦的算法—半周積分算法 24
3.2.2周期函數(shù)算法—傅氏算法 27
3.2.3快速傅立葉算法 28
3.3保護(hù)算法分析 30
3.3.1方向阻抗繼電器算法 30
3.3.2零序方向繼電器算法 30
3.4本章小結(jié) 31
第四章 裝置硬件設(shè)計(jì) 32
4.1引言 32
4.2硬件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32
4.3電源插件（DC） 33
4.4交流輸入變換插件（AC） 33
4.5低通濾波插件（LPF） 34
4.6 CPU插件（CPU） 34
4.6.1 80C296SA性能特點(diǎn) 35
4.6.2 ADSP2181性能特點(diǎn) 35
4.6.3 CPLD可編程邏輯設(shè)計(jì) 37
4.6.4 CPU擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 38
4.7系統(tǒng)復(fù)位電路 40
4.8通信插件（COM） 40
4.9 24V光耦隔離插件（OPT） 41
4.10繼電器出口插件（OUT） 41
4.11顯示面板（LCD） 42
4.12操作回路插件（SWI） 42
4.13本章小結(jié) 44
第五章 裝置軟件設(shè)計(jì) 45
5.1引言 45
5.2保護(hù)程序結(jié)構(gòu) 45
5.3主程序設(shè)計(jì) 46
5.4采樣程序設(shè)計(jì) 48
5.5裝置起動(dòng)程序設(shè)計(jì) 49
5.5.1裝置總起動(dòng)元件 50
5.5.2保護(hù)起動(dòng)元件 50
5.6正常運(yùn)行程序設(shè)計(jì) 50
5.7故障運(yùn)行程序設(shè)計(jì) 51
5.8本章小結(jié) 53
第六章 總結(jié)和展望 54
致謝 55
參考文獻(xiàn) 56
附錄A：裝置保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)邏輯 57
A.1距離保護(hù)方框圖 57
A.2 過流保護(hù)方框圖 58
A.3 跳閘邏輯方框圖 59
A.4重合閘邏輯方框圖 60