KV线路微机自动化装置设计-本科毕业设计开题报告.doc

河北联合大学本科生毕业设计开题报告题目：10KV线路微机自动化装置设计学 院：电 气 工 程 学 院专 业：电气工程及其自动化班 级： 电 气 2 班姓 名： 学 号： 指导教师： 屈 滨 2013年 3 月7 日一、选题背景微机继电保护指的是以数字式计算机( 包括微型机) 为基础而构成的继电保护。它起源于20 世纪60 年代中后期, 是在英国、澳大利亚和美国的一些学者的倡导下开始进行研究的。60 年代中期,有人提出用小型计算机实现继电保护的设想, 但是由于当时计算机的价格昂贵, 同时也无法满足高速继电保护的技术要求, 因此没有在保护方面取得实际应用, 但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究, 为后来的继电保护发展奠定了理论基础。计算机技术在70 年代初期和中期出现了重大突破, 大规模集成电路技术的飞速发展, 使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降, 可靠性、运算速度的大幅度提高, 促使计算机继电保护的研究出现了高潮。在70 年代后期, 出现了比较完善的微机保护样机,并投入到电力系统中试运行。80 年代, 微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟, 并已在一些国家推广应用。90 年代, 电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代, 它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。我国的微机保护研究起步于20 世纪70 年代末期、80 年代初期, 尽管起步晚, 但是由于我国继电保护工作者的努力, 进展却很快。经过10 年左右的奋斗, 到了80 年代末, 计算机继电保护, 特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。我国对计算机继电保护的研究过程中, 高等院校和科研院所起着先导的作用。不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色, 为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。因此到了90 年代, 我国继电保护进入了微机时代。随着微机保护装置的研究, 在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果, 并且应用于实际之中。微机保护的主要特点研究和实践证明, 与传统的继电保护相比较,微机保护有许多优点4 , 其主要特点如下:a) 改善和提高继电保护的动作特征和性能,动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性; 其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护; 可引进自动控制、新的数学理论和技术如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等, 其运行正确率很高也已在运行实践中得到证明。b) 可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等, 可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。c) 工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用,制造容易统一标准; 装置体积小, 减少了盘位数量; 功耗低。d) 可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响, 不易受元件更换的影响;且自检和巡检能力强,可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。e) 使用灵活方便, 人机界面越来越友好。其维护调试也更方便, 从而缩短维修时间; 同时依据运行经验, 在现场可通过软件方法改变特性、结构。f) 可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能, 与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。发展趋势继电保护技术发展趋势向计算机化, 网络化,智能化, 保护、控制、测量 和数据通信一体化发展 。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护 领域中的普遍应用, 新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中, 以期取得更好的效果, 从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展, 出现了一些引人注目的新趋势。竞争的电力市场将促进新的自动化技术的开发和应用, 在经济效益的驱动下, 变电站将向集成自动化方向发展。根据变电站自动化集成的程度, 可将未来的自动化系统分为协调型自动化和集成型自动化。协调型自动化仍然保留间隔内各自独立的控制、保护等装置, 各自采集数据并执行相应的输出功能, 通过统一的通信网络与站级相连, 在站级建立一个统一的计算机系统, 进行各个功能的协调。而集成型自动化既在间隔级, 又在站级对各个功能进行优化组合, 是现代控制技术、计算机技术和通信技术在变电站自动化系统的综合应用。所谓集成型自动化系统是将间隔的控制、保护、故障录波、事件记录和运行支持系统的数据处理等功能集成在一个统一的多功能数字装置内, 间隔内部和间隔间以及间隔同站级间的通信用少量的光纤总线实现,取消传统的硬线连接。总之, 微机保护必将随着各种技术的进步和发展呈现更新的特征, 也将获得更广泛的应用。二、设计方案方法手段及预期达到的目标等）主要内容熟悉传统继电保护的原理，了解保护信号的识别，以此为依据开发微机保护装置硬件电路及软件。选择单片机作为控制单元，合理选择外围器件搭建电路实现具体功能，选择合适语言编写相关软件。给出了10kV线路微机保护的硬件设计原理图，并对各部分的功能结构做出了说明设计方法 系统分两部分硬件系统和软件系统硬件系统：整个系统分为模拟量输入电路、开关量输入电路、开关量输出电路、CPU主机系统和人机监控电路等五个部分。模拟量变换模块的功能是实现直流、交流强电与系统主模块的电隔离，并使模拟输出电平与主模块中的采样及A/D转换的电平相一致；开关量输入电路用于将各种外部开关的状态(灭磁开关状态、各种隔离开关状态、断路器状态、分合闸回路状态、弹簧操作机构储能状态、副边控制开关状态等)经光电隔离器输入到微处理器中；主模块中的微处理器启动软件程序、计算各电流电压的大小以及监视各种开关量的状态，经计算处理后输出开关量保护信号去驱动继电器动作。设计框图如下模拟量输入模块开关量输入模块开关量输出模块MCU模块通信模块人机互交换模块模拟量输入跳合闸出口信号开关输入信号在本系统中，开关量主要是断路器，刀闸的合、分闸信号，开关状态等信号，开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号；模拟量输入（电压、电流）；模数转换模块主要用A/D转换器；通信模块采用RS485通信方式，RS-485标准接口是单片机系统中常用的一种串行总线之一。（RS-485操作方式为差动方式，最大传输距离为1200米，最大传输速率为10Mbps,最大驱动器数目为32，最大接收器数目为32）软件系统: 电力系统中的各种电气量通过微机继电保护的模数转换器后形成了若干个离散的、量化了的数字采样序列。微机继电保护的CPU通过软件对采样序列进行分析、运算和判断，是实现故障量的测量及各种继电保护的功能。因此，在微机继电保护中，一个基本问题就是寻找适当的离散运算方法，使运算结果的精确度在能够满足工程要求的同时计算耗时又要尽可能短，以达到既判断又满足速动性和可靠性的要求。本设计采用三采样值乘积算法设计检验最后对设计的合理性进行验证和检测。三、进度安排（1）熟悉微机继电保护的历史、发展过程以及未来的发展情况。第12周（2 熟悉和选择硬件以及软件的类型。 第34周（3）选择各个模块的软件和硬件。 第56周（4）提交中期报告，解决在设计过程中遇到的问题 。 第78周（5）验证和检测设计的软件。 第910周（6）设计完整的系统。 第1112周（7）完善系统 第 13周（8）撰写毕业设计说明书。 第1516周 四、参考文献 1 尹星光, 韩荣珍; 微机继电保护发展的历史、现状及其趋势; 广东电力2003 年6 月第16 卷第3 期2 电力系统继电保护原理.贺家李、宋从矩.第三版M.北京：中国电力出版社，1991:35-413罗玉玲;电力系统微机继电保护J;2005年2月 4单片机原理与应用M丁元杰、吴大伟、金国斌；机械工业出版社 5梁蕾 赵久涛 刘汉武；10kV 配电线路继电保护的研究；科技创新导报6电力系统继电保护；张保会、尹项根主编；第二版7对供电线路微机继电保护装置的研究；方明；中国石油化工股份公司安庆分公司安徽安庆8张西利.110KV数字式线路保护装置研制D.南京:东南大学.2006年3月.9席世友.10kV配电网过电压在线监测装置的研制及其应用D.重庆：重庆大学.2002年10月 10Maxim Product Handbook.MaximCoprorati