單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電力系統(tǒng)零序電流保護(hù)

1、安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電力系統(tǒng)零序電流保護(hù)安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)摘要電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、限制電力系統(tǒng)大面積停電 事故最基本和最有效的技術(shù)手段。根據(jù)接地短路時(shí)零序電流大小變化作為故障特 征量，變壓器接地方式、非全相運(yùn)行、單相自動(dòng)重合閘等因素對(duì)零序電流保護(hù)的 運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響，必要時(shí)需要采取相應(yīng)閉鎖裝置。零序電流保護(hù)屬于小接地電流系統(tǒng)的保護(hù)方式，它利用系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)零序 電流比正常運(yùn)行時(shí)大的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號(hào)或瞬時(shí)切斷主回路電源 避免事故的發(fā)生。零序電流可以通過(guò)對(duì)稱分量法求得， 實(shí)際應(yīng)用時(shí)可用電流互感 器測(cè)得所需分量。本文結(jié)

2、合零序電流和單片機(jī)的各自優(yōu)點(diǎn)，闡述和論證電力系統(tǒng)零序電流保護(hù) 原理以及基于單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；零序電流；單片機(jī)；對(duì)稱分量法-5 -AbstractPower system relay protection is to guaranteethe safe and stable operation of power system and it is also the most basic and the most effective technological way to restrictions on a large scale power blackouts. According

3、 to ground short circuit, Transformer grounding method the size changed of the zero sequence current as fault characteristics, transformer grounding method. The open-phase operation and single-phase automatic reclosing such as zero-sequencecurrent protection of the operation have a major impact. Whe

4、n its necessary, we need to adopt corresponding locking device.Zero-sequencecurrent protection is the protection of the small ground current system. It uses the characteristic of zero sequence current of the failure system bigger than normal operation. To achieve selective transient signal or cut of

5、f the main circuit power supply, in order to avoid accidents. Zero sequence current can be obtained by symmetrical component method, it can be measured by the current transformer in practical applications.In this paper, combined with the advantages of the zero-sequence current and microcontroller ,t

6、his design focuses on explain and demonstrate the power system zero-sequencecurrent protection principles and single chip microcomputer-based realization method.Keywords： Relay protection, zero-sequence current, single-chip microcomputer, Symmetrical components method.目錄第1章緒論 11.1 引言 11.2 課題的研究背景和意義

7、 1第2章.電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 312.1電力系統(tǒng) 312.1.1電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介 312.1.2電力系統(tǒng)的組成 4j2.2繼電保護(hù) 512.2.1電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史 512.2.2研究現(xiàn)狀 6j2.2.3繼電保護(hù)的基本原理 612.2.4繼電保護(hù)的組成 712.2.5對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求 812.2.6發(fā)展趨勢(shì) 9;第3章電力系統(tǒng)零序電流保護(hù) 1113.1電力系統(tǒng)零序電流 1113.1.1零序電流簡(jiǎn)介 11裝3.1.2零序電流產(chǎn)生原因 1113.1.3電力系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序 1213.2對(duì)稱分量法 1213.2.1電力系統(tǒng)的對(duì)稱分量方法介紹 1213.2.2對(duì)稱分量法原理 1313.3電

8、力系統(tǒng)零序電流保護(hù) 15訂3.3.1零序電流保護(hù)的原則 1513.3.2零序電流保護(hù)原理 1613.3.3零序電流保護(hù)的特點(diǎn) 171第4章.單片機(jī)的A/D擴(kuò)展 1914.1 STC89C52單片機(jī) 1914.1.1STC89C52RM片機(jī)介紹 19線4.1.2STC89C52RM片機(jī)的工作模式 2014.1.3STC89C52RC 弓唧功能說(shuō)明 20|4.2A/D 轉(zhuǎn)換接口 2114.2.1A/D 轉(zhuǎn)換器概述 214.2.2 ADC0809 2314.2.3ADC0809 工作過(guò)程 2514.2.4A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口要考慮的問(wèn)題 2614.2.5ADC0809f STC89C5常片機(jī)白勺

9、接口 2614.3單片機(jī)的時(shí)間中斷 3014.3.1時(shí)間中斷的工作模式 3014.3.2中斷服務(wù)試驗(yàn)程序 311 第5章零序電流保護(hù) 3315.1零序電流保護(hù)的硬件組成 335.2零序電流保護(hù)的過(guò)程通道的設(shè)計(jì) 345.2.1 模擬量輸入系統(tǒng) 345.2.2 電壓形成回路 355.2.3 采樣保持電路 355.2.4 采樣方式 37第6章基于單片機(jī)的零序電流保護(hù)的實(shí)現(xiàn) 416.1.1 概述 416.1.2 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集構(gòu)成通道 416.1.3 開(kāi)關(guān)量輸出電路 426.1.4 系統(tǒng)顯示構(gòu)成通道 436.2基于單片機(jī)的零序電流保護(hù)軟件部分 456.2.1 主程序流程圖 456.2.2 中斷子程序流

10、程圖 476.2.3 單片機(jī)系統(tǒng)程序 47總結(jié)與論文展望 48參考文獻(xiàn) 49致謝 50安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)第1章緒論1.1引言零序電流保護(hù)由于其自身固有的優(yōu)點(diǎn)， 受到很大的關(guān)注，在微機(jī)繼電保護(hù)的 時(shí)代趨勢(shì)下，對(duì)于零序電流保護(hù)微機(jī)化的研究和論證已經(jīng)顯得十分必要。在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，接地故障占故障總次數(shù)的絕大多數(shù)，一般在60犯上。線路的電壓等級(jí)愈高，所占的百分比愈大。母線故障、變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)高壓 配電裝置故障的情況也類似，一般也約占 70唯IJ80%明顯可見(jiàn)，接地保護(hù)是高 壓電網(wǎng)中最重要的一種保護(hù)。因此合理配置與正確使用零序保護(hù)裝置， 是保障電 網(wǎng)安全運(yùn)行地重要條件。1.

11、2課題的研究背景和意義繼電保護(hù)指繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)，包括繼電保護(hù)的原理設(shè)計(jì)、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由獲取電量信息的電壓、 電流互感器二次回路，經(jīng)過(guò)繼電保護(hù)裝置到斷路器跳閘線圈的一整套具體設(shè)備， 如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè)備。電力系統(tǒng)運(yùn)行中常會(huì)出現(xiàn)故障和一些異常運(yùn)行狀態(tài)，而這些現(xiàn)象會(huì)發(fā)展成事 故，使整個(gè)系統(tǒng)或其中一部分不能正常工作， 從而造成對(duì)用戶少送電、停止送電 或電能質(zhì)量降到不能容許的地步，甚至造成設(shè)備損壞和人員傷亡。而電力系統(tǒng)各 元件之間是通過(guò)電或磁建立的聯(lián)系， 任何一元件發(fā)生故障時(shí)，都可能立即在不同 程度上影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此

12、，切除故障元件的時(shí)間常常要求短到1/10S甚至更短。而這個(gè)任務(wù)靠人完成是不可能的，所以要有一套自動(dòng)裝置來(lái)執(zhí)行這一 任務(wù)。繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務(wù)），還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng) 的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的 基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，繼電保護(hù)裝置能夠得到的 系統(tǒng)故障信息愈多，對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確， 大 大的提高了繼電保護(hù)的保護(hù)性能和可靠性。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行、故障期間以及故障后的恢復(fù) 過(guò)程中，許多控制操作

13、日趨高度自動(dòng)化。這些控制操作的技術(shù)與裝備大致可以分 為二大類：其一是為了保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量的自動(dòng)化技術(shù)和裝 備，主要進(jìn)行電能生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)， 動(dòng)作速度相對(duì)遲緩，調(diào)節(jié)穩(wěn)定性高， 把整個(gè)電力系統(tǒng)或其中的一部分作為調(diào)節(jié)對(duì)象， 這就是通常理解的“電力系統(tǒng)自 動(dòng)化（控制）”；其二是當(dāng)電網(wǎng)或電氣設(shè)備發(fā)生故障，出現(xiàn)影響安全運(yùn)行的異常情況時(shí)，自動(dòng) 切除故障設(shè)備和消除異常情況的技術(shù)與裝備， 具特點(diǎn)是動(dòng)作速度快，其性質(zhì)是非 調(diào)節(jié)性的，這就是通常理解的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置” 。在大電流接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)直接接地）中，發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地短路 電流很大，就有零序電流、零序電壓

14、和零序功率出現(xiàn)，利用這些電量構(gòu)成保護(hù)接 地短路的繼電保護(hù)裝置，統(tǒng)稱為零序保護(hù)。三相星形接線的過(guò)電流保護(hù)雖然也能 保護(hù)接地短路，但其靈敏度較低，保護(hù)時(shí)限較長(zhǎng)。采用時(shí)序保護(hù)就可以克服這些 不足。7第2章.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2.1 電力系統(tǒng)2.1.1 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的 功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng) 到各負(fù)荷中心，通過(guò)各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū) 經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)， 也

15、無(wú)法大量?jī)?chǔ) 存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)都在同一時(shí)間內(nèi)完成。并在同一地域內(nèi)有機(jī)地 組成一個(gè)整體，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開(kāi)發(fā)與分 散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化， 就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn) 行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息 與控制系統(tǒng)，以便對(duì)電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信 和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。圖2-1 電力系統(tǒng)的組成建立結(jié)構(gòu)合理的大型電力系統(tǒng)不僅便于電能生產(chǎn)與消費(fèi)的集中管理、統(tǒng)一調(diào)度和分配，減少總裝機(jī)容量，節(jié)省動(dòng)力設(shè)施投資，且有利于地區(qū)能源資源的合理 開(kāi)發(fā)利用，更大限度地

16、滿足地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)的用電需要。電力系統(tǒng)建設(shè)往 往是國(guó)家及地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使用高效、無(wú)污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛 應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變化， 開(kāi)創(chuàng)了電力時(shí)代，發(fā)生了第二次技術(shù)革 命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。2.1.2 電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源、電力網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷中心。電源指各類發(fā)電廠、站, 它將一次能源轉(zhuǎn)換成電能；電力網(wǎng)絡(luò)由電源的升壓變電所、 輸電線路、負(fù)荷中心 變電所、配電線路等構(gòu)成。它的功能是將電源發(fā)出的電能升壓到一定等級(jí)后輸送 到負(fù)荷中心變電所，再降壓至一定等級(jí)后，經(jīng)配電線路與用

17、戶相聯(lián)。電力系統(tǒng)中 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)千百個(gè)交織密布，有功潮流、無(wú)功潮流、高次諧波、負(fù)序電流等以光速 在全系統(tǒng)范圍傳播。它既能輸送大量電能，創(chuàng)造巨大財(cái)富，也能在瞬間造成重大 災(zāi)災(zāi)難性事故。為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，必須在不同層次上依不同 要求配置各類自動(dòng)控制裝置與通信系統(tǒng)， 組成信息與控制子系統(tǒng)。它成為實(shí)現(xiàn)電 力系統(tǒng)信息傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使電力系統(tǒng)具有可觀測(cè)性與可控性，從而保證電能 生產(chǎn)與消費(fèi)過(guò)程的正常進(jìn)行以及事故狀態(tài)下的緊急處理。系統(tǒng)的運(yùn)行指組成系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行中， 由于電力負(fù)荷的隨機(jī)變化以及外界的各種干擾 （如雷擊等）會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn) 定，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓與頻率的波

18、動(dòng)，從而影響系統(tǒng)電能的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電壓 崩潰或頻率崩潰。系統(tǒng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行狀態(tài)與異常運(yùn)行狀態(tài)。其中，正常狀態(tài) 又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)；異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運(yùn) 行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。 各種運(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移需通過(guò)不同 控制手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全可靠供電的前提下，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 即努力調(diào)整負(fù)荷曲線，提高設(shè)備利用率，合理利用各種動(dòng)力資源，降低燃料消耗、 廠用電和電力網(wǎng)絡(luò)的損耗，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源（水電站、火電廠、核電站等發(fā)電廠），變電所 （升壓變電所、負(fù)荷中心變電所等），輸電、配電線路和負(fù)荷中心。各電

19、源點(diǎn)還 互相聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)之間的電能交換和調(diào)節(jié)，從而提高供電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。輸電線路與變電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通常稱電力網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)的信息與控制系統(tǒng)由各種檢測(cè)設(shè)備、通信設(shè)備、安全保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置以及監(jiān)控自動(dòng)化、調(diào) 度自動(dòng)化系統(tǒng)組成。電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在先進(jìn)的技術(shù)裝備和高經(jīng)濟(jì)效益的基 礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)與消費(fèi)的合理協(xié)調(diào)。根據(jù)電力系統(tǒng)中裝機(jī)容量與用電負(fù)荷的大小， 以及電源點(diǎn)與負(fù)荷中心的相對(duì) 位置，電力系統(tǒng)常采用不同電壓等級(jí)輸電（如高壓輸電或超高壓輸電），以求得 最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)電流的特征，電力系統(tǒng)的輸電方式還分為交流輸電和 直流輸電。交流輸電應(yīng)用最廣。直流輸電是將交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電

20、能經(jīng)過(guò)整流后 采用直流電傳輸。由于自然資源分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等條件限制， 電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多處于不 同地區(qū)。由于電能目前還無(wú)法大量?jī)?chǔ)存， 輸電過(guò)程本質(zhì)上又是以光速進(jìn)行， 電能 生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開(kāi)發(fā)與分散使用，以及電能的 連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就成為制約電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的根本特點(diǎn)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。2.2 繼電保護(hù)2.2.1 電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史繼電保護(hù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器開(kāi)始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)， 這時(shí)期是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的開(kāi) 端。最早的繼電保護(hù)裝置是熔斷器。 從20世紀(jì)50年代到90年代末，在40余年 的時(shí)間

21、里，繼電保護(hù)完成了發(fā)展的4個(gè)階段，即從電磁式保護(hù)裝置到晶體管式繼 電保護(hù)裝置、到集成電路繼電保護(hù)裝置、再到微機(jī)繼電保護(hù)裝置。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)如人工神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)模、模糊邏輯等相繼在繼電保護(hù)領(lǐng)域的研究應(yīng)用，繼 電保護(hù)技術(shù)向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化方向發(fā)展。在19世紀(jì)里，作為最早的繼電保護(hù)裝置熔斷器已開(kāi)始應(yīng)用。電力系統(tǒng)的發(fā) 展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，短路容量不斷增大，到20世紀(jì)初期產(chǎn)生了作用于斷路器的電磁型繼電保護(hù)裝置。雖然在 1928年電子器件已開(kāi)始被應(yīng)用于保護(hù)裝置， 但電子型靜態(tài)繼電器的大量推廣和生產(chǎn)，只是在50年代晶體管和其他固態(tài)元

22、器件迅速發(fā)展之后才得以實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)繼電器有較高的靈敏度和動(dòng)作速度、維護(hù)簡(jiǎn)單、 壽命長(zhǎng)、體積小、消耗功率小等優(yōu)點(diǎn)，但較易受環(huán)境溫度和外界干擾的影響。1965 年出現(xiàn)了應(yīng)用計(jì)算機(jī)的數(shù)字式繼電保護(hù)。大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，極大地推動(dòng)了數(shù)字式繼電保護(hù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，目前 微機(jī)數(shù)字保護(hù)正處于日新月異的研究試驗(yàn)階段，并已有少量裝置正式運(yùn)行。2.2.2 研究現(xiàn)狀隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來(lái)越廣，僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護(hù) 裝置，遠(yuǎn)不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長(zhǎng)期大面積停電的嚴(yán)重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā)，研究故障元件被相應(yīng)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況，系

23、統(tǒng)失去穩(wěn)定時(shí)將出現(xiàn)何種特征， 如何盡快恢復(fù)其正常運(yùn)行等。系統(tǒng)保 護(hù)的任務(wù)就是當(dāng)大電力系統(tǒng)正常運(yùn)行被破壞時(shí)，盡可能將其影響范圍限制到最 小，負(fù)荷停電時(shí)間減到最短。止匕外，機(jī)、爐、電任一部分的故障均影響電能的安 全生產(chǎn)，特別是大機(jī)組和大電力系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調(diào)正成為電能安全生產(chǎn)的重 大課題。因此，系統(tǒng)的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的配置方案應(yīng)考慮機(jī)、爐等設(shè)備的承變能力，機(jī)爐設(shè)備的設(shè)計(jì)制造也應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)際需 要。為了巨型發(fā)電機(jī)組的安全，不僅應(yīng)有完善的繼電保護(hù)，還應(yīng)研究、推廣故障 預(yù)測(cè)技術(shù)。2.2.3 繼電保護(hù)的基本原理要完成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)，首先必須“區(qū)分”電力系統(tǒng)的正常、不正

24、 常工作和故障三種運(yùn)行狀態(tài)，“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。而要進(jìn)行 “區(qū)分和甄別”，必須尋找電力元件在這三種運(yùn)行狀態(tài)下的可測(cè)參數(shù)（繼電保護(hù)主要測(cè)電氣量）的“差異”，提取和利用這些可測(cè)參數(shù)的“差異”，實(shí)現(xiàn)對(duì)正常、 不正常工作和故障元件的快速“區(qū)分”。依據(jù)可測(cè)電氣量的不同差異，可以構(gòu)成 不同原理的繼電保護(hù)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有： 流過(guò)電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運(yùn)行相電壓幅值、序電 壓幅值；元件的電壓和電流的比值即“測(cè)量阻抗”等。發(fā)現(xiàn)并正確利用能可靠區(qū) 分三種運(yùn)行狀態(tài)的可測(cè)參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護(hù)原理。對(duì)于我國(guó)常用的110kV及

25、以下單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)（如圖2.2和圖2.3所示）， 在正常運(yùn)行時(shí)，每條線路上都流過(guò)由它供電的負(fù)荷電流 曲，越靠近電源端，負(fù)荷 電流越大。如果在線路B-C上發(fā)生三相短路，從電源到短路點(diǎn)之間將流過(guò)很大的 短路電流。利用流過(guò)被保護(hù)元件中電流幅值的增大，可以構(gòu)成過(guò)電流保護(hù)。圖2.2正常運(yùn)行情況下的單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)接線ABCU BUK=0圖2.3三相短路情況下的單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)接線正常運(yùn)行時(shí)，各變電所母線上的電壓一般都在額定電壓的 5% 10%范圍 內(nèi)變化，且靠近電源端母線上的電壓略高。 短路后，各變電所母線電壓有不同程 度的降低，離短路點(diǎn)越近，電壓降得越低，短路點(diǎn)的相間或?qū)Φ仉妷航档偷搅恪?利用短路時(shí)

26、電壓幅值的降低，可以構(gòu)成低電壓保護(hù)。同樣，在正常運(yùn)行時(shí)，線路始端的電壓與電流之比反映的是該線路與供電負(fù)荷的 等值阻抗及負(fù)荷阻抗角（功率因數(shù)角）其數(shù)值一般較大，阻抗角較小。短路后， 線路始端的電壓與電流之比反映的是該測(cè)量點(diǎn)到短路點(diǎn)之間線路段的阻抗，具值較小，如不考慮分布電容時(shí)一般正比于該線路段的距離（長(zhǎng)度），阻抗角為線路 阻抗角，較大。利用測(cè)量阻抗幅值的降低和阻抗角的變大，可以構(gòu)成距離（低阻 抗）保護(hù)。如果發(fā)生的不是三相對(duì)稱短路，而是不對(duì)稱短路，則在供電網(wǎng)絡(luò)中會(huì)出現(xiàn)某 些不對(duì)稱分量，如負(fù)序或零序電壓和電流等，并且其幅值較大。而在正常運(yùn)行時(shí) 系統(tǒng)對(duì)稱，負(fù)序和零序分量不會(huì)出現(xiàn)。利用這些序分量構(gòu)成的保

27、護(hù)，一般都具有 良好的選擇性和靈敏性，獲得了廣泛的應(yīng)用。2.2.4 繼電保護(hù)的組成安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)圖2-4 繼電保護(hù)裝置的原理結(jié)構(gòu)圖1 .測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量通過(guò)被保護(hù)的電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比 較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是” “非”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。2 .邏輯部分邏輯部分使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍， 最后確定是 應(yīng)該使斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或是否動(dòng)作及是否延時(shí)等， 并將對(duì)應(yīng)的指令傳給執(zhí) 行輸出部分。3 .執(zhí)行部分執(zhí)行部分根據(jù)邏輯傳過(guò)來(lái)的指令，最后完成保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。如在故 障時(shí)動(dòng)作于跳閘，不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)

28、出信號(hào)，而在正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作等。4 .2.5 對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求繼電保護(hù)裝置為了完成它的任務(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏 性和可靠性四個(gè)基本要求。對(duì)于作用于繼電器跳閘的繼電保護(hù)， 應(yīng)同時(shí)滿足四個(gè) 基本要求，而對(duì)于作用于信號(hào)以及只反映不正常的運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置， 這 四個(gè)基本要求中有些要求可以降低。1)選擇性選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)， 其繼電保護(hù)僅將故障 的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)， 應(yīng) 由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。2)速動(dòng)性速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電 流、低電壓運(yùn)行

29、的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。一般必須快速切除的故障有：(1)使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。(2)大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障。(3)中、低壓線路導(dǎo)線截面過(guò)小，為避免過(guò)熱不允許延時(shí)切除的故障。(4)可能危及人身安全、對(duì)通信系統(tǒng)或鐵路信號(hào)造成強(qiáng)烈干擾的故障。故障切除時(shí)間包括保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.04 （s）0.08s ,最快的可達(dá)0.01s0.04s , 一般斷路器的跳閘時(shí)間為 0.06s 0.15s ,最快的可達(dá)0.02s0.06s。對(duì)于反應(yīng)不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)裝置，一般不要求快速動(dòng)作，而

30、應(yīng)按照選擇性的條件，帶延時(shí)地發(fā)出信號(hào)。3）靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情 況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。能滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置 和短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能正確反應(yīng)動(dòng)作，即要求不 但在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)能可靠動(dòng)作，而且在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下經(jīng) 過(guò)較大的過(guò)渡電阻兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動(dòng)作。系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：被保護(hù)線路末端短路時(shí)，系統(tǒng)等效阻抗最小，通過(guò)保護(hù) 裝置的短路電流為最大運(yùn)行方式；系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過(guò)保 護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式

31、。保護(hù)裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。4）可靠性可靠性包括安全性和信賴性，是對(duì)繼電保護(hù)最根本的要求。安全性：要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。信賴性：要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。繼電保護(hù)的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害。即使對(duì)于相同的電力元件，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，保護(hù)不誤動(dòng)和不拒動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的 影響也會(huì)發(fā)生變化。以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電 保護(hù)的基礎(chǔ)。這四個(gè)基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此， 在實(shí)際工作中，要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辯證地進(jìn)行統(tǒng)一。5 .2.6發(fā)展趨勢(shì)

32、微機(jī)保護(hù)經(jīng)過(guò)近20年的應(yīng)用、研究和發(fā)展，已經(jīng)在電力系統(tǒng)中取得了巨大 的成功，并積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼 電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù) 中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通 信-體化發(fā)展。15第3章電力系統(tǒng)零序電流保護(hù)3.1 電力系統(tǒng)零序電流3.1.1 零序電流簡(jiǎn)介在三相四線電路中，三相電流的相量和等于零，即Ia Ib Ic =0如果在三相四線中接入

33、一個(gè)電流互感器， 這時(shí)感應(yīng)電流為零。當(dāng)電路中發(fā)生觸電 或漏電故障時(shí)，回路中有漏電電流流過(guò)，這時(shí)穿過(guò)互感器的三相電流相量和不等 零，其相量和為：Ia Ib Ic=I這樣互感器二次線圈中就有一個(gè)感應(yīng)電壓，此電壓加于檢測(cè)部分的電子放大電路，與保護(hù)區(qū)裝置預(yù)定動(dòng)作電流值相比較， 如大于動(dòng)作電流，即使靈敏繼電器動(dòng) 作，作用于執(zhí)行元件跳閘。這里所接的互感器稱為零序電流互感器， 三相電流的 相量和不等于零，所產(chǎn)生的電流即為零序電流。3.1.2 零序電流產(chǎn)生原因1、無(wú)論是縱向故障、還是橫向故障、還是正常時(shí)和異常時(shí)的不對(duì)稱，都有 零序電壓的產(chǎn)生；2、零序電流有通路。以上兩個(gè)條件缺一不可。因?yàn)槿鄙俚谝粋€(gè)，就無(wú)來(lái)源。

34、 缺少第二個(gè)，就是我們通常討論的“有電壓是否一定有電流的問(wèn)題”。零序電流公式：3I0 =Ia Ib Ic3I0 - I a I b Ic正序、負(fù)序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、 電流出 現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象時(shí)， 把三相的不對(duì)稱分量分解成對(duì)稱分量（正、負(fù)序）及同向的零序分量。只要是三 相系統(tǒng)，就能分解出上述三個(gè)分量（有點(diǎn)像力的合成與分解，但很多情況下某個(gè) 分量的數(shù)值為零）。對(duì)于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對(duì)稱，因此負(fù)序和零序分量 的數(shù)值都為零（這就是我們常說(shuō)正常狀態(tài)下只有正序分量的原因）。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn) 故障時(shí)，三相變得不對(duì)稱了，這時(shí)就能分解出有幅值的負(fù)序和零序分量度了 （有 時(shí)只有其中的一種），因此通過(guò)檢

35、測(cè)這兩個(gè)不應(yīng)正常出現(xiàn)的分量， 就可以知道系 統(tǒng)出了毛?。ㄌ貏e是單相接地時(shí)的零序分量）。3.1.3電力系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序當(dāng)前世界上的交流電力系統(tǒng)一般都是 ABC三相的，而電力系統(tǒng)的正序，負(fù)序， 零序分量便是根據(jù)ABC三相的順序來(lái)定的。正序：A相領(lǐng)先B相120度，B相領(lǐng)先C相120度,C相領(lǐng)先A相120度。負(fù)序：A相落后B相120度，B相落后C相120度,C相落后A相120度。零序：ABCE相相位相同，哪一相也不領(lǐng)先，也不落后。由線性數(shù)學(xué)計(jì)算可知：三個(gè)不對(duì)稱的相量，可以唯一地分解為三組對(duì)稱的相 量（分量）。因此，在線性電路中，系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的三 相不對(duì)稱的電壓和電流，分解為

36、正、負(fù)、零序三組對(duì)稱分量，分別按對(duì)稱三相電 路去解，然后將其結(jié)果疊加起來(lái)。這種分析不對(duì)稱三相電路的方法叫對(duì)稱分量法。 任意一組不對(duì)稱的三相正弦電壓或電流相量都可以分解成三相對(duì)稱的分量，一組是正序分量，用下標(biāo)“1”表示，相序與原不對(duì)稱正弦量的相序一致，即 A B 一 C的次序，各相位互差120度。一組是負(fù)序分量，用下標(biāo)2表示，相序與原正弦量相反，即ACB,相位間也差120度。另一組是零序分量，用下 標(biāo)“0”，表示，三相的相位相同。3.2對(duì)稱分量法3.2.1 電力系統(tǒng)的對(duì)稱分量方法介紹在進(jìn)行電力系統(tǒng)的分析時(shí)。一般認(rèn)為電力系統(tǒng)的電路是對(duì)稱的， 各相短路電 流及系統(tǒng)同一地點(diǎn)各相電壓可以認(rèn)為是相等的，

37、三相電路往往只需要取一相來(lái)分 析。但是實(shí)際并不是如此，因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)在發(fā)生短路時(shí)，電路的對(duì)稱性遭到破 壞，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了不對(duì)稱的電流與電壓。圖3-1 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖如上面的電力系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖所示，電力系統(tǒng)的（a）相在a點(diǎn)發(fā)生短路，在故障 點(diǎn)a,出現(xiàn)了短路電流，即： 境=0, Ub、Uc均不為零，I&r0、I& = R I& = 0。 這樣電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了明顯的不對(duì)稱。對(duì)電力系統(tǒng)的分析不能在按照對(duì)稱電路的 方法來(lái)分析，求解變得非常復(fù)雜。能否把這種不對(duì)稱電路通過(guò)一定的方法轉(zhuǎn)換為對(duì)稱電路來(lái)分析、計(jì)算呢？回答是肯定的。本世紀(jì)初，美國(guó)學(xué)者 Fortescue首次提出了對(duì)稱坐標(biāo)分量方法。 即：對(duì)于三相不對(duì)稱

38、系統(tǒng)而言，就是一組三相不對(duì)稱三相電氣量看成三組不同的 對(duì)稱分量之和，應(yīng)用迭加原理，將這三組對(duì)稱分量分別施加到網(wǎng)絡(luò)后即可以按三 相對(duì)稱電路求解，再將運(yùn)算結(jié)果迭加在一起，就是不對(duì)稱電路的綜合解。這就是 對(duì)稱分量法。3.2.2 對(duì)稱分量法原理電工中分析對(duì)稱系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法。電力系統(tǒng)中的發(fā)電 機(jī)、變壓器、電抗器、電動(dòng)機(jī)等都是三相對(duì)稱元件，經(jīng)過(guò)充分換位的輸電線基本 上也是三相對(duì)稱的。對(duì)于這種三相對(duì)稱系統(tǒng)的分析計(jì)算可以方便地用單相電路的 方法求解。任何不對(duì)稱的三相相量 A , B, C可以分解為三組相序不同的對(duì)稱分量： 正序分量Fa,Fb，F(xiàn) c（1）, 負(fù)序分量Fa，F(xiàn)b（2）, Fc（

39、2）, 零序分量Fa，F(xiàn)b，F(xiàn)c。即存在如下關(guān)系：F a = Fa（D + Fa（2） + Fa Fb = Fb12）3） Fc = Fc（i）+ Fc（2）+ Fc L（3-1）由于各相的分量均為對(duì)稱分量，如已知一相的正序，負(fù)序和零序分量，令該 相為“基準(zhǔn)相”（通常為a相），則可求出其它相的各序分量，關(guān)系為：12 a1a1a2 aFa(1)F a(2)*F F a(0)(3-2)逆變換為:Fa(1)一11F a(2)=13F a(0)Ja2 a12 aa1FbF c(3-3)不對(duì)稱故障時(shí)，要特別關(guān)注電壓和電流的零序分量。 零序電流存在條件: 個(gè)向量之和不等于0,由于三相零序完全相等，必須以中

40、性點(diǎn)為通路（和地）。 如圖3.1所示：圖3-2 零序電流向量圖安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)3.3電力系統(tǒng)零序電流保護(hù)3.3.1 零序電流保護(hù)的原則零序電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)具有簡(jiǎn)單、可靠、動(dòng)作正確率高，受弧光及接地電阻影 響小，不受負(fù)荷及振蕩影響，有相繼動(dòng)作的性能，這些優(yōu)點(diǎn)都只能在選擇適當(dāng)合 理的運(yùn)行方式并正確的整定才能得到發(fā)揮。 為了用好零序電流保護(hù)，提出下列原 則：1 .系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式應(yīng)基本保持不變。(1)變電所只有一組變壓器，如果是接地運(yùn)行，則接地點(diǎn)不應(yīng)斷開(kāi)。(2)變電所只有二組變壓器，如果不都是自耦變壓器，則應(yīng)只將其中一組變 壓器中性點(diǎn)接地。(3)變電所有二組以上變壓器，應(yīng)

41、經(jīng)常保持中性點(diǎn)接地的變壓器組數(shù)或容量 不變。2 .正常使用的整定值應(yīng)按照經(jīng)常出現(xiàn)的運(yùn)行方式作為依據(jù)。每一個(gè)變電所一般只考慮一回線停檢，不考慮同時(shí)兩回線停檢。對(duì)一年中僅短時(shí)出現(xiàn)的特殊運(yùn)行方式，如由于變壓器檢修而不能滿足接地點(diǎn) 保持不變的要求時(shí)，則臨時(shí)處理，如停有關(guān)的零序電流保護(hù)段或改變定值(有條件的可以多裝一些零序電流保護(hù)段以備特殊運(yùn)行方式時(shí)使用)也可使零序電流保護(hù)臨時(shí)與高頻保護(hù)配合等等措施。3 .線路零序阻抗參數(shù)以及三相三柱變壓器的零序阻抗應(yīng)以實(shí)測(cè)值為依據(jù)。4 .對(duì)零序方向元件的使用問(wèn)題。為提高零序電流保護(hù)動(dòng)作的可靠性， 盡可能不用零序方向，只有在加零序方 向后可以使保護(hù)范圍或保護(hù)相互配合關(guān)系

42、上帶來(lái)顯著效果時(shí)，才予以考慮。5 .適當(dāng)增加零序電流段數(shù)，便于運(yùn)行中靈活使用 (包括運(yùn)行方式變更時(shí)，不 必改定值而通過(guò)操作壓板處理，作為旁路開(kāi)關(guān)保護(hù)，在代替不同線路時(shí)使用比較 靈活)，對(duì)短路線路配合需要增加段數(shù)。6 .變壓器220千伏側(cè)的開(kāi)關(guān)，應(yīng)根據(jù)需要裝設(shè)防止開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的保護(hù)，以避免由于變壓器出現(xiàn)非全相運(yùn)行使系統(tǒng)零序電流保護(hù)誤動(dòng)作。 保護(hù)可按開(kāi)關(guān)三 相位置不對(duì)應(yīng)且有零序電流時(shí)，以較短的時(shí)限跳閘。零序電流動(dòng)作值及時(shí)間的整 定應(yīng)保證較線路的零序電流保護(hù)靈敏。雙母線的母聯(lián)開(kāi)關(guān)也應(yīng)根據(jù)需要裝設(shè)上述保護(hù)。7 .如果經(jīng)過(guò)制造研究部門(mén)及生產(chǎn)使用等部門(mén)的共同努力，采取有效措施，使保護(hù)的級(jí)差時(shí)間由原有的0

43、.5秒縮短為0.20.3秒，各保護(hù)段時(shí)間得以相應(yīng)縮短，這樣即使沒(méi)有裝設(shè)高頻保護(hù)，相當(dāng)一部份線路故障時(shí)，也能保證系統(tǒng)穩(wěn)定 此外，對(duì)一些不易整定的短線群，可用適當(dāng)增加保護(hù)段數(shù)的方法來(lái)解決。3.3.2 零序電流保護(hù)原理當(dāng)中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)， 根據(jù)對(duì)稱分量法的計(jì)算，將 出現(xiàn)很大的零序電流，而在正常運(yùn)行時(shí)，這種電流是不會(huì)出現(xiàn)的。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)， 可以利用零序電流來(lái)構(gòu)成接地短路的保護(hù)，就有比較好的結(jié)果。圖3-3零序保護(hù)的系統(tǒng)接線及零序電壓的分布零序電流可以看為在短路點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)短路電壓 Udo而產(chǎn)生的，但是它必須經(jīng)過(guò)變壓器的接地中性點(diǎn)而形成回路。對(duì)于零序電流，認(rèn)定母線流向故障點(diǎn)為正。 零序

44、電壓的正方向?yàn)椋壕€路高于大地的電壓為正。圖3-4 零序網(wǎng)絡(luò)接線圖圖3-5 忽略電阻與考慮電阻時(shí)的向量圖從相關(guān)的分析可以發(fā)現(xiàn)，零序分量具有以下的特點(diǎn)：故障點(diǎn)的零序電壓最高，系統(tǒng)中距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低， 零序電 壓的分布如上圖所示，在變電所A母線上零序電壓為UA0 ,變電所B母線上零序 電壓為UB0。由于零序電流是有零序電壓產(chǎn)生的， 在忽略線路的電阻時(shí)，它應(yīng)該引前短路 電壓90;當(dāng)計(jì)及線路電阻時(shí)電流引前的角度更加大。從任一保護(hù)（如保護(hù)1）安裝處的零序電壓與電流間的關(guān)系看，由于 A母線 上的零序電壓UA0實(shí)際上是從該點(diǎn)到零序網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)之間零序阻抗上的電壓降，可以表示為：U& = -&Zbi

45、o , Zbio為變壓器的零序阻抗。該處的零序電流與電壓?jiǎn)柕南辔徊钜灿蒢bi。決定。而與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，如果送電線路及中性點(diǎn)接地的變壓器數(shù)目不 變，則零序阻抗與零序等效網(wǎng)絡(luò)就不會(huì)發(fā)生變化。但是，系統(tǒng)的正序阻抗與負(fù)序阻抗要隨著運(yùn)行方式的變化而變化，正、負(fù)序電壓的變化引起Ud。、UdUd2之問(wèn)電壓分配的變化，間接地影響零序分量的變化，但是影響較小。3.3.3 零序電流保護(hù)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）零序過(guò)電流保護(hù)的靈敏度高，零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也較相間保護(hù)為短;17安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)(2)零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小得多，零序

46、I段的保護(hù)范 圍較大，也較穩(wěn)定，零序R段的靈敏系數(shù)也易于滿足要求；(3)當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，例如系統(tǒng)振蕩，短時(shí)過(guò)負(fù)荷等、 三相是對(duì)稱的，相間短路的電流保護(hù)均將受它們的影響而可能誤動(dòng)作，因而需要采取必要的措施予以防止，而零序保護(hù)則不受它們的影響；(4)零序功率方向元件無(wú)死區(qū)。在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，由于零序電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，因而獲 得了廣泛的應(yīng)用。零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：(1)對(duì)于短路線路或運(yùn)行方式變化很大的情況，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行 所提出的要求；(2)隨著單相重合閘的廣泛應(yīng)用，在重合閘動(dòng)作的過(guò)程中將出現(xiàn)非全相運(yùn)行 狀態(tài)、再考慮系統(tǒng)兩側(cè)的電機(jī)發(fā)生搖擺， 則可能出現(xiàn)較大

47、的零序電流，因而影響 零序電流保護(hù)的正確工作，此時(shí)應(yīng)從整定計(jì)算上予以考慮，或在單相重合閘動(dòng)作 過(guò)程中使之短時(shí)退出運(yùn)行；(3)當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)時(shí) (例如110kV和220kV 電網(wǎng))、則任一網(wǎng)絡(luò)的接地短路都將在另一網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序電流，這將使零序保 護(hù)的整定配合復(fù)雜化，并將增大第田段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。19安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)第4章.單片機(jī)的A/D擴(kuò)展4.1 STC89C52 單片機(jī)4.1.1 STC89C52RC單片機(jī)介紹STC89C52RC片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單 片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和

48、6時(shí)鐘/機(jī)器周期 可以任意選擇。 主要特性如下：增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇， 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051工作電壓：5.5V3.3V （5VI片機(jī)）/3.8V2.0V （3VI片機(jī)）工作頻率范圍：040MHz相當(dāng)于普通8051的080MHz實(shí)際工作頻率可 達(dá) 48MHz用戶應(yīng)用程序空間為8行節(jié)片上集成512字節(jié)RAM通用I/O 口（32個(gè)）,復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口 是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加 上拉電阻ISP （在系統(tǒng)可編程）/IAP （在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器

49、，無(wú)需專 用仿真器，可通過(guò)用口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1 ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完 成一片具有EEPROM能具有看門(mén)狗功能共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2（11）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down奠式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒通用異步用行口（ UART ,還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART（14）工作溫度范圍：-40+85C （工業(yè)級(jí)）/075c （商業(yè)級(jí)）（15）PDIPM裝4.1.2 STC89C52RC單片機(jī)的工作模式掉電模式：典型功耗0.10,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原 程序空閑模式：典型功耗2mA正

50、常工作模式：典型功耗4mA- 7mA掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備4.1.3 STC89C52RC引腳功能說(shuō)明T2/P1, 0T2EX/PL 1 匚PL 2 匚Pl. 3 IPL 4匚裝PL5匚P1.6匚；P1.7匚RST匚RXD/P3.0 匚ITXD/P3. 1 匚訂INTO/P3. 2 IINT1/P3. 3 匚TO/P3,4 匚1T1/P3,5嘔/P3.6 二：RD/P3.7匚線XTAL2IXTAL1 匚VSS匚0 12 3 4 5 6 7 8 92 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 IX 1 1PDIP4009876 543 2

51、10987 654 3243333333 333222 2222221vccP0. O/ADO PO. 1/AD1 PO. 2/AD2 P0. 3/AD3PO.4/AD4PO. 5/AD5 PO.6/AD6PO.7/AD7EA ALE/FROGPSENP2. 7/Al5P2. 6/A14P2. 5/A13 P2. 4/Al2 P2. 3/A11 P2,2/A10 P2.1/A9P2. 0/A8VCC（40弓|腳）：電源電壓VSS （20弓|腳）：接地P啾口（P0.0P0.7, 3932引腳）：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位雙向I/O 口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，又t端口 P（W

52、入“1”時(shí)，可以 作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash RO褊程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉 電阻。P1端口（P1.0P1.7, 18引腳）：P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向 I/O 口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式） 4個(gè)TTLS入。對(duì)端口 寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。此外，P1.0和P1.1還可以作為定時(shí)器

53、/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2） 和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）,具體參見(jiàn)下表：在對(duì)Flash RO晰程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1接收低8位地址。表4.1 P1 口功能特性引腳號(hào)功能特性P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制）P淵口（P2.0P2.7, 2128引腳）：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙 向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTLS入。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 P2 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些

54、被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出 一個(gè)電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時(shí)，P項(xiàng)出高8位地址。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí) 行“MOVX R 1旨令）時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR區(qū)中的 P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。4.2 A/D轉(zhuǎn)換接口4.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換器概述1 .A/D轉(zhuǎn)換方式A/D轉(zhuǎn)換方式的方法很多，包括計(jì)數(shù)式、逐次逼近式、雙積分式、并行式、 用并式以及非線性式等。常用的有雙積分式和逐次逼近式。（1）逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是采用最廣泛的一種A/D轉(zhuǎn)換方法，如下圖。逐次逼近 式

55、A/D轉(zhuǎn)換器由逐次逼近寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、控制邏輯等組成。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、精度高，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間是微秒21安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)級(jí)。(2)雙積分A/D轉(zhuǎn)換積分器(a )原理框圖(b)原理波形雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理如上圖所示,它包括基準(zhǔn)電壓VREF、積分器、檢零比較器、電子開(kāi)關(guān)、計(jì)數(shù)器以及控制邏輯，其原理波形如上圖所示。 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，適合于速度不高的場(chǎng)合，如數(shù)字式溫度測(cè)量等方面。2 .主要技術(shù)指標(biāo)(1)分辨率分辨率指A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨模擬量最小變化量的能力，一般用數(shù)字量最低 I, 有效位所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值來(lái)表示，n位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率是若n=12,則分辨率為12位，或分辨率為滿量程電壓的1/4096。若滿量程電壓為10V,則分辨率為2.44mM(2)量化誤差量化誤差是由于ADC勺有限分辨率引起的誤差，這是連續(xù)的模擬信號(hào)在整數(shù)量化后的固有誤差。對(duì)于四舍五入的量化差，量化誤差在土1/2LSB之間。(3)轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精