10kv线路微机距离保护装置硬件部分(附件)
输电线路的安全可靠，越来越引起我们的重视。输电线路的可靠运行关系着社会的发展与进步，关系到人们的生活质量。保证输电线路的安全可靠具有十分重要的意义。本次设计主要研究的如何设计出10KV线路的微机距离保护装置来进行线路的继电保护。总结了距离保护相关的整定计算、特性、原理和保护装置硬件部分的设计方案。进行的具体工作有了解继电保护的发展意义，介绍距离保护的作用及原理，分析距离保护的整定计算。分析掌握ARM单片机的装置体系，会使用相关的开发工具，设计出微机距离保护装置的各个模块电路，并进行相应的调试分析。关键词 继电保护，距离保护，阻抗继电器，微机
目录
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 课题研究的意义 3
1.3 课题研究的内容 4
2 输电线路离保护 5
2.1 距离保护的作用 5
2.2 距离保护的基本原理 6
2.3 距离保护的构成 7
2.4 距离保护的延时特性 7
2.5 距离保护的整定计算 8
2.6 距离保护的阻抗继电器分类 10
3 装置体系结构 11
3.1 嵌入式ARM处理器的概述 11
3.2 主要的元器件选用 13
3.3 主要的开发工具 13
3.4 微机距离保护相关装置元件的设计算法 14
4 系统单元电路的设计 17
4.1 硬件电路总体设计 17
4.2 电压检测模块电路 18
4.3 电流检测模块电路 19
4.4 电源滤波电路 20
4.5 通讯显示电路 20
4.6 开关按键模块电路 21
4.7 继电器模块电路 21
4.8 ADC模块说明 22
4.9 晶振及复位电路 22
5 软硬件联合运行调试 23
5.1 硬件装置调试工作流程 23
5.2 装置软件主程序调试流程 24
5.3 装置运行调试现象 25
结 论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
28
致 谢 29
参考文献 30
附录一 31
附录二 32
1 绪论
1.1 概述
我们日常的生产生活的安定离不开输电线路的稳定运行。电力线路一旦发生故障或者遇到不正常的状态，将会严重影响到我们的生产生活。用户停电，工厂的电力设备无法运行生产，重要的电子通信暂时无法正常运行，受到影响，造成很大的不便。
虽然输电线路的故障和不正常运行难以避免，但是我们可以尽可能的预防。如果我们可以提高电路线路运行的稳定性和可靠性，那么这些故障和不正常运行发生的几率将会大大减小。继电保护是我们维护输电线路安全稳定的重要手段之一。如今，继电保护发展迅速，不仅保护能力更加出色，而且更加智能和方便。在继电保护中，距离保护是最常见最有效的一种保护方式。距离保护是一种能够满足选择性、灵敏性、快速切断故障的要求的保护方式，并且这种保护方式受电力系统的结构和运行方式的影响小。本文将着重研究这种方式。
⑴微机继电保护的发展趋势
微机继电保护是指应用微型处理器充当主控CPU完成继电保护的任务。在1960到1969年之间微机型继电保护的萌芽诞生了。这个萌芽最先在英国、美国萌发。60年代中期，不断有人提出使用微型CPU进行继电保护的构想，但却限制于当时的经济条件，并没有实际进行操作。在70年代时，电脑普及，信息技术得到了突破，由于大规模集成电路技术的飞速发展，经济条件不在限制，微机继电保护有了突破，进入到新的阶段，也进入到微机继电保护研究的高潮时期[1]。到了70年代后期，微机继电保护初见成效，开始投入到保护输电线路的安全中去。80年代时，在硬件和软件的方面都具有了突破，使得微机继电保护技术越来越稳固。90年代时，迎来了电力系统的微机保护时代，具有划时代意义。90年代到现如今，微机继电保护的发展越来越好，已经广泛应用到一些重要的线路保护当中。
微机继电保护技术将会是今后保障线路安全的最受欢迎的一种技术，不再仅限制于简单线路，应用的范围会越来越大。由于计算机的可操作性很高，所以微机技术的发展前景会越来越值得期待。只要计算机不断进步，那么微机技术也就可以不断进步，更加安全可靠，简单高效。
⑵微机保护装置的发展趋势
微机保护装置的微机就是指微型计算机，就是我们经常用到的单片机。这种应用单片机的保护装置通过A/D将非数字信号数字化，这样就便于微处理器来读取信号。微处理器将转换得到的数字量进行计算处理，这样就可以根据软件里的算法来处理电压、电流等运行的参数。本设计中需要计算阻抗和距离，处理的方法和计算电压电流等实时参数一样。通过比较算法计算后的数据与预设定值从而实现保护的功能。而且能够通过显示屏、数码管，能够更加直接反应监测装置运行的工作状态，配合开关按键完成实时进行调整。
在微机继电保护装置发展初期，装置的功能比较简单，只能应用到一些简单方面。而且由于设备的费用也比较高，只能用于一些重要输电线路保护，不能进行大范围应用[2]。但是随着计算机技术和电子技术的发展，微处理器的功能不再单一，并且价格越来越低。各种技术和理论的成熟，也使得微机继电保护技术得到了长足的发展。传感器技术、自动控制理论、数字信号处理技术等等，这就让微机继电保护技术所应用的范围越来越广，不再限制于低压和小型的自动化变电所，中高压甚至是超高压输电线路的保护和监测也离不开微机保护技术了。功能越来越丰富，能够更好满足线路保护的要求。随着液晶显示屏到来，显示方面也得到了长足的进步，可以显示更多的测量数字信息及相关的文字信息，而且可通过显示屏上的按键控制和调整数据，便于数据的测量和更新。控制功能键也增加了不少，不再像以前只有几种的控制方式，由于控制和显示能力的增强，能够满足更加复杂的控制和管理要求。考虑到，对故障信号波形的记录，所以装置增加了能够对故障信号进行录制波形的功能，便于分析故障。能够对故障进行记录，方便随时检查故障的情况。随着通信网络技术的不断发展，微机继电保护装置添加了网络通讯接口，通过通讯接口可以实现装备之间的连接与互动，微处理器将得到的数据通过通讯接口传送给上位计算机，就可以通过尚未计算机的强大计算能力完成复杂数据的计算和处理，将处理好的数据再反送给微处理器，这样就可以控制微处理器操作更为复杂的继电器动作。并且数据可以被尚未计算记录保存，更好的实现数据管理。这样就形成了微机保护装置的网络化和模块化，活用网络连接，效率会大大提高，也便于管理[34]。今后微机继电保护装置，将会越来越便利、安全高效、通用灵活，计算和测量的精度会不断提高，朝着智能化、网络化、模块化综合化不断发展。
目录
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 课题研究的意义 3
1.3 课题研究的内容 4
2 输电线路离保护 5
2.1 距离保护的作用 5
2.2 距离保护的基本原理 6
2.3 距离保护的构成 7
2.4 距离保护的延时特性 7
2.5 距离保护的整定计算 8
2.6 距离保护的阻抗继电器分类 10
3 装置体系结构 11
3.1 嵌入式ARM处理器的概述 11
3.2 主要的元器件选用 13
3.3 主要的开发工具 13
3.4 微机距离保护相关装置元件的设计算法 14
4 系统单元电路的设计 17
4.1 硬件电路总体设计 17
4.2 电压检测模块电路 18
4.3 电流检测模块电路 19
4.4 电源滤波电路 20
4.5 通讯显示电路 20
4.6 开关按键模块电路 21
4.7 继电器模块电路 21
4.8 ADC模块说明 22
4.9 晶振及复位电路 22
5 软硬件联合运行调试 23
5.1 硬件装置调试工作流程 23
5.2 装置软件主程序调试流程 24
5.3 装置运行调试现象 25
结 论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
28
致 谢 29
参考文献 30
附录一 31
附录二 32
1 绪论
1.1 概述
我们日常的生产生活的安定离不开输电线路的稳定运行。电力线路一旦发生故障或者遇到不正常的状态，将会严重影响到我们的生产生活。用户停电，工厂的电力设备无法运行生产，重要的电子通信暂时无法正常运行，受到影响，造成很大的不便。
虽然输电线路的故障和不正常运行难以避免，但是我们可以尽可能的预防。如果我们可以提高电路线路运行的稳定性和可靠性，那么这些故障和不正常运行发生的几率将会大大减小。继电保护是我们维护输电线路安全稳定的重要手段之一。如今，继电保护发展迅速，不仅保护能力更加出色，而且更加智能和方便。在继电保护中，距离保护是最常见最有效的一种保护方式。距离保护是一种能够满足选择性、灵敏性、快速切断故障的要求的保护方式，并且这种保护方式受电力系统的结构和运行方式的影响小。本文将着重研究这种方式。
⑴微机继电保护的发展趋势
微机继电保护是指应用微型处理器充当主控CPU完成继电保护的任务。在1960到1969年之间微机型继电保护的萌芽诞生了。这个萌芽最先在英国、美国萌发。60年代中期，不断有人提出使用微型CPU进行继电保护的构想，但却限制于当时的经济条件，并没有实际进行操作。在70年代时，电脑普及，信息技术得到了突破，由于大规模集成电路技术的飞速发展，经济条件不在限制，微机继电保护有了突破，进入到新的阶段，也进入到微机继电保护研究的高潮时期[1]。到了70年代后期，微机继电保护初见成效，开始投入到保护输电线路的安全中去。80年代时，在硬件和软件的方面都具有了突破，使得微机继电保护技术越来越稳固。90年代时，迎来了电力系统的微机保护时代，具有划时代意义。90年代到现如今，微机继电保护的发展越来越好，已经广泛应用到一些重要的线路保护当中。
微机继电保护技术将会是今后保障线路安全的最受欢迎的一种技术，不再仅限制于简单线路，应用的范围会越来越大。由于计算机的可操作性很高，所以微机技术的发展前景会越来越值得期待。只要计算机不断进步，那么微机技术也就可以不断进步，更加安全可靠，简单高效。
⑵微机保护装置的发展趋势
微机保护装置的微机就是指微型计算机，就是我们经常用到的单片机。这种应用单片机的保护装置通过A/D将非数字信号数字化，这样就便于微处理器来读取信号。微处理器将转换得到的数字量进行计算处理，这样就可以根据软件里的算法来处理电压、电流等运行的参数。本设计中需要计算阻抗和距离，处理的方法和计算电压电流等实时参数一样。通过比较算法计算后的数据与预设定值从而实现保护的功能。而且能够通过显示屏、数码管，能够更加直接反应监测装置运行的工作状态，配合开关按键完成实时进行调整。
在微机继电保护装置发展初期，装置的功能比较简单，只能应用到一些简单方面。而且由于设备的费用也比较高，只能用于一些重要输电线路保护，不能进行大范围应用[2]。但是随着计算机技术和电子技术的发展，微处理器的功能不再单一，并且价格越来越低。各种技术和理论的成熟，也使得微机继电保护技术得到了长足的发展。传感器技术、自动控制理论、数字信号处理技术等等，这就让微机继电保护技术所应用的范围越来越广，不再限制于低压和小型的自动化变电所，中高压甚至是超高压输电线路的保护和监测也离不开微机保护技术了。功能越来越丰富，能够更好满足线路保护的要求。随着液晶显示屏到来，显示方面也得到了长足的进步，可以显示更多的测量数字信息及相关的文字信息，而且可通过显示屏上的按键控制和调整数据，便于数据的测量和更新。控制功能键也增加了不少，不再像以前只有几种的控制方式，由于控制和显示能力的增强，能够满足更加复杂的控制和管理要求。考虑到，对故障信号波形的记录，所以装置增加了能够对故障信号进行录制波形的功能，便于分析故障。能够对故障进行记录，方便随时检查故障的情况。随着通信网络技术的不断发展，微机继电保护装置添加了网络通讯接口，通过通讯接口可以实现装备之间的连接与互动，微处理器将得到的数据通过通讯接口传送给上位计算机，就可以通过尚未计算机的强大计算能力完成复杂数据的计算和处理，将处理好的数据再反送给微处理器，这样就可以控制微处理器操作更为复杂的继电器动作。并且数据可以被尚未计算记录保存，更好的实现数据管理。这样就形成了微机保护装置的网络化和模块化，活用网络连接，效率会大大提高，也便于管理[34]。今后微机继电保护装置，将会越来越便利、安全高效、通用灵活，计算和测量的精度会不断提高，朝着智能化、网络化、模块化综合化不断发展。
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