輸電線路電壓/電流的計(jì)算機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　0 引 言

　　輸電線路保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分。輸電線路保護(hù)裝置的任務(wù)是能夠在被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障或不正常工作時(shí)，發(fā)出跳閘脈沖或警告信號(hào)。計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)有著以下的優(yōu)點(diǎn)：程序可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)性，可依系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)而自動(dòng)改變整定值和特性；有可存取的存儲(chǔ)器；在現(xiàn)場(chǎng)可靈活的改變繼電器特性；用數(shù)學(xué)方程方法較之用繼電器組件特性方法可以使保護(hù)性能得到更大的改進(jìn)；有自檢能力；有利于事故后的分析；可與計(jì)算機(jī)交換信息；對(duì)現(xiàn)有的硬件可增加其功能；可在低功率傳變機(jī)構(gòu)中工作。

　　1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　輸電線路保護(hù)一般由測(cè)量回路、邏輯回路、執(zhí)行回路三部分組成，如圖1所示。

　　通常一個(gè)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)具有三個(gè)組成部分，它們分別是輸入信道，輸出信道和主計(jì)算機(jī)。輸入通道是對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采集的電路；主計(jì)算機(jī)部分是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理和對(duì)輸入／輸出信息進(jìn)行控制管理的部分；輸出通道包括輸出信號(hào)的電路和顯示裝置。計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的基本構(gòu)成如圖2所示。

　　考慮到測(cè)控系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性，該設(shè)計(jì)采用相問(wèn)短路的電流／電壓保護(hù)和接地短路的零序電流／電壓保護(hù)。其中相間短路的電壓／電流保護(hù)又包含無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、電壓／電流連鎖速斷保護(hù)和三段式電流保護(hù)四部分；而接地短路的零序電壓／電流保護(hù)又包含多段式零序電流保護(hù)。同時(shí)，為了提高測(cè)控系統(tǒng)本身的可靠性，采用最簡(jiǎn)單、有效、普遍的方法：增加系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)功能。

　　2 輸入通道設(shè)計(jì)

　　輸入通道主要包括互感器、信號(hào)變換電路多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、采樣／保持器、A／D轉(zhuǎn)換器以及鍵盤(pán)輸入部分。如圖3所示。

　　考慮到需要測(cè)量的物理量均為電壓、電流正弦信號(hào)，故采用12點(diǎn)定點(diǎn)采樣的方法，從而大大簡(jiǎn)化了算法，降低了系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，達(dá)到提高系統(tǒng)的效率的目的。

　　3 輸出通道設(shè)計(jì)

　　輸出通道包含控制信號(hào)輸出電路和顯示器接口電路。該設(shè)計(jì)的顯示信號(hào)和控制信號(hào)通過(guò)總線共享一個(gè)鎖存器輸出，利用一個(gè)片選信號(hào)選中LED顯示或驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器動(dòng)作。

　　3．1 顯示器接口電路

　　使用一組LED顯示器顯示測(cè)試結(jié)果以及運(yùn)行狀態(tài)，顯示方法使用動(dòng)態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是逐位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位。對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，是分時(shí)顯示的，但由于人眼視覺(jué)的暫留現(xiàn)象，仍感覺(jué)所有的位是同時(shí)顯示的。這種顯示方法的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，價(jià)格便宜。

　　3．2 控制信號(hào)輸出電路

　　監(jiān)測(cè)程序一旦發(fā)現(xiàn)故障或非正常運(yùn)行，就要發(fā)出故障信號(hào)，同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器動(dòng)作，達(dá)到切除故障的目的。

　　4 程序設(shè)計(jì)

　　4．1 A／D轉(zhuǎn)換部分

　　轉(zhuǎn)換一個(gè)模擬信號(hào)的程序流程如圖4所示。

　　4．2 鍵盤(pán)輸入部分

　　鍵盤(pán)分析程序包括：是否有鍵按下以及識(shí)別哪個(gè)鍵按下。一旦找到某鍵，是否按下此鍵，如按下此鍵，去抖動(dòng)，再將程序轉(zhuǎn)到該鍵的功能程序段。小鍵盤(pán)通過(guò)擴(kuò)展I／O口接入CPU的鍵分析程序流程圖如圖5所示。

　　4．3 顯示程序部分

　　LED顯示程序流程圖如圖6所示。

　　4．4 控制程序部分

　　繼電器控制程序使用標(biāo)準(zhǔn)的繼電器控制流程。

　　5 致謝

　　在該設(shè)計(jì)過(guò)程中，自始至終得到了西北工業(yè)大學(xué)姬勞老師以及西北工業(yè)大學(xué)謝栓勤老師的幫助和指導(dǎo)，特致謝忱。