10kv线路微机距离保护装置软件部分(附件)
本课题设计10kv线路的具有距离保护功能的装置。我们通过本次的课题可以熟悉单片机的结构和工作原理、运用C语言的编程知识掌握好单片机程序的设计、调试过程和方法。我做的是软件部分的设计，首先我了解了微机保护的发展历程，对总体框图的设计完成后，选择AT89C52单片机，随之理解继电保护的基本原理，选择快速傅里叶转换算法对采集的数据进行计算。整体上，我充分利用AT89C52的端口引脚，对它们进行功能定义，模块化的设计了总程序框图，AD采样模块，故障处理模块以及液晶显示模块等。对各个模块进行C语言的编程。通信部分我使用I2C协议，这样CPU与各个外围器件靠SDA和SCL实现信息的交换。关键词 微机保护，距离保护，数据采样，故障处理目 录
1 绪论 1
1.1 微机继电保护的历史背景 1
1.2 发展历程 2
1.3 本课题研究的内容 3
2 线路距离保护的总体框图及单片机介绍 3
3 线路距离保护的原理和算法 5
3.1 距离保护的原理 6
3.2 圆特性阻抗继电器的选择 9
3.3 距离保护的整定计算 10
4 微机距离保护的软件设计和算法 15
4.1 单片机的端口使用 15
4.2 滤波电路的设计 15
4.3 FFT算法 16
4.4 主程序框图 16
4.5 A/D交流采样流程图 18
4.6 故障处理流程图 19
4.7 液晶显示模块 20
4.8 键盘模块 23
5 微机距离保护的I2C总线 24
6 仿真 26
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录：程序清单 37
1 绪论
在如今这个日新月异时代，很多东西都在飞速的发展当中，这是一个漫长的过程，电力的发展也不例外，在它的这一系统当中，包含有距离保护的内容，这种保护对于输电的线路有着十分重要的作用，理所当然的得到了我们大家的看重，这是非常的有助于整个电力系统的稳定运行。伴随着发展，事物的性能会得到不断的提高，某一行业
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> 参 考 文 献 36
附录：程序清单 37
1 绪论
在如今这个日新月异时代，很多东西都在飞速的发展当中，这是一个漫长的过程，电力的发展也不例外，在它的这一系统当中，包含有距离保护的内容，这种保护对于输电的线路有着十分重要的作用，理所当然的得到了我们大家的看重，这是非常的有助于整个电力系统的稳定运行。伴随着发展，事物的性能会得到不断的提高，某一行业的未来会变得越来越光明，就像是电压，在发展的过程当中，它在其等级的方面只会变得越来越高，亦或是我们社会中的电力方面的工业，它也会变得越来越先进，创造出更高效的成果，因此可以说大家对其中各个部分的要求也会变得更高，微机保护的装置性能也在高要求下得到不断发展提升，所以说，如果能够设计出高性能的继电保护装置的话，那对于电力系统将会有重要的理论和现实上的意义。本课题设计10kv线路的具有距离保护功能的装置。我们通过本次的课题可以使学生熟悉单片机的结构和工作原理、运用C语言的编程知识掌握好单片机程序的设计、调试过程和方法。
1.1 微机继电保护的历史背景
对于微机继电保护的定义如下：顾名思义，它整体上是一个整套的用于继电保护上的装置，构成它的最基层、最根本的是数字式的计算机。在多年的前进过程当中，这一门科学技术已经取得了很好的成绩效果。对于电力系统将会发生短路这一点是不可避免的，因为它伴随着短路，所以电流的值会不断的变大。为了避免发电机被烧坏这一情况的发生，人们大家开动自己的脑筋去想了许多的办法去解决它，刚刚开始的时候，普遍采用的是方法是在供电的电路当中呢，串上所用的熔断器，这必然是有其优势的，因为这样在电路发生短路情况的时候，在其中的短路电流必然会增大，大的电流就会熔断串入其中的熔断器，当熔断器被断开的那一刻，短路设备就会被断开，这样一套过程下来，发电机就会得到十分妥善的保护。在电力系统的前进过程当中，其电力网的接线方式日复一日，年复一年的会变得相当难，让人头疼，究其原因，当然就是用电设备的功率需要得到更大的满足，除此以外，发电机容量也是一个至关重要的部分，他就像滚雪球一样，会不断的增大，综上的原因，熔断器会被逐渐的淘汰掉，毕竟它已经不能够再满足我们所需要的要求，在1980年以后出现了电瓷型过电流继电器。电力系统的保护当中广泛的运用到继电器是在19世纪初的时候。
感应型过电流继电器出现的时间大概是在1901年。到了1910年左右的时候，后来人们便开始使用方向性的电流保护，与此同时出现了一种全新的原理，这便是将U与I进行比较。每一种新的原理的出现，必会伴随着其他衍生物的产生，所以，在这一基础之上，很快的到了20年代的时候，仅仅10年上下的时间，便出现了另一种保护的装置——距离保护装置。
又过了7年的时间左右，伴随着电力线载波技术的不断的发展，便又随势产生了一种装置，与上类似，这是历史潮流的必然，它的名字叫做高频保护装置。它的基本原理总结出来也是两点：一是利用功率，判断其方向；二是利用电流相位。
1975年前后，诞生了行波保护装置。
到了20世纪的80年代，人们开始大量的研究反应工频故障分量原理的保护，90年代后，便开始广泛的应用这类的保护装置。2
1.2 发展历程
伴随着相关的不同科学的进步，例如制造等方面，我们所关注的本装置的结构、型式和制造工艺也有了很大的变化，它主要经历了三个发展阶段，分别是以下介绍：
机电式保护装置由具有机械转动部件带动触点开、合的机电式继电器如电磁型、感应型和电动型继电器所组成。到了1950年之后，出现了晶体管式继电保护装置，它的产生是由于晶体管技术的不断发展所导致的，这是一种积极的前进。1960年代末，在当时就已经有了用小型计算机实现继电保护的设想，但是呢，由于小型计算机当时的价格有点昂贵，难于在实际中采用。后来微型计算机式保护能够大力的发展起来，是有它的原因的，因为在当时，其实已经开始了对继电保护计算机算法的大量研究，这是微机保护发展的理论基础。到了1970年代的后期，伴随着微处理器技术的快速发展和价格的急剧下降，便应运而生了大概的样机，它的功能还是很齐全的，除此以外，还能让它的的系统试着去运行着看看。再经历了一段的时间之后，它会变得越来越成熟，这就像一个人的成长一样，岁月会让他成长。这个装置也是这样的，它在硬软件两方面都得到了改善，变得完美。由此，它在我们的国家也得到了大量的使用是到了90年代左右，保护的主运算器是有不同位的，它有一个发展的过程，曾经它有八位的，有十六位的，现如今，我们已经可以用到了三十二位的了；对于器件方面，它可以对数据进行收集处理，这也有了很大的变迁，它由模数转换器（A/D）、电压频率转换器（VFC），发展到了现有的数字处理器（DSP）。这便被称为数字继电保护。1995年之后，无人值守和变电所自动化这些技术都得到了飞速进步，这是一种一体化的变电所综合自动化装备。目前它已经成为了我国绝大部分新建变电所的二次设备。2
1.3 本课题研究的内容
1、查阅单片机的技术资料，从而确定选择单片机的型号，了解微机距离保护的发展现状；
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1 绪论 1
1.1 微机继电保护的历史背景 1
1.2 发展历程 2
1.3 本课题研究的内容 3
2 线路距离保护的总体框图及单片机介绍 3
3 线路距离保护的原理和算法 5
3.1 距离保护的原理 6
3.2 圆特性阻抗继电器的选择 9
3.3 距离保护的整定计算 10
4 微机距离保护的软件设计和算法 15
4.1 单片机的端口使用 15
4.2 滤波电路的设计 15
4.3 FFT算法 16
4.4 主程序框图 16
4.5 A/D交流采样流程图 18
4.6 故障处理流程图 19
4.7 液晶显示模块 20
4.8 键盘模块 23
5 微机距离保护的I2C总线 24
6 仿真 26
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录：程序清单 37
1 绪论
在如今这个日新月异时代，很多东西都在飞速的发展当中，这是一个漫长的过程，电力的发展也不例外，在它的这一系统当中，包含有距离保护的内容，这种保护对于输电的线路有着十分重要的作用，理所当然的得到了我们大家的看重，这是非常的有助于整个电力系统的稳定运行。伴随着发展，事物的性能会得到不断的提高，某一行业
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1 绪论
在如今这个日新月异时代，很多东西都在飞速的发展当中，这是一个漫长的过程，电力的发展也不例外，在它的这一系统当中，包含有距离保护的内容，这种保护对于输电的线路有着十分重要的作用，理所当然的得到了我们大家的看重，这是非常的有助于整个电力系统的稳定运行。伴随着发展，事物的性能会得到不断的提高，某一行业的未来会变得越来越光明，就像是电压，在发展的过程当中，它在其等级的方面只会变得越来越高，亦或是我们社会中的电力方面的工业，它也会变得越来越先进，创造出更高效的成果，因此可以说大家对其中各个部分的要求也会变得更高，微机保护的装置性能也在高要求下得到不断发展提升，所以说，如果能够设计出高性能的继电保护装置的话，那对于电力系统将会有重要的理论和现实上的意义。本课题设计10kv线路的具有距离保护功能的装置。我们通过本次的课题可以使学生熟悉单片机的结构和工作原理、运用C语言的编程知识掌握好单片机程序的设计、调试过程和方法。
1.1 微机继电保护的历史背景
对于微机继电保护的定义如下：顾名思义，它整体上是一个整套的用于继电保护上的装置，构成它的最基层、最根本的是数字式的计算机。在多年的前进过程当中，这一门科学技术已经取得了很好的成绩效果。对于电力系统将会发生短路这一点是不可避免的，因为它伴随着短路，所以电流的值会不断的变大。为了避免发电机被烧坏这一情况的发生，人们大家开动自己的脑筋去想了许多的办法去解决它，刚刚开始的时候，普遍采用的是方法是在供电的电路当中呢，串上所用的熔断器，这必然是有其优势的，因为这样在电路发生短路情况的时候，在其中的短路电流必然会增大，大的电流就会熔断串入其中的熔断器，当熔断器被断开的那一刻，短路设备就会被断开，这样一套过程下来，发电机就会得到十分妥善的保护。在电力系统的前进过程当中，其电力网的接线方式日复一日，年复一年的会变得相当难，让人头疼，究其原因，当然就是用电设备的功率需要得到更大的满足，除此以外，发电机容量也是一个至关重要的部分，他就像滚雪球一样，会不断的增大，综上的原因，熔断器会被逐渐的淘汰掉，毕竟它已经不能够再满足我们所需要的要求，在1980年以后出现了电瓷型过电流继电器。电力系统的保护当中广泛的运用到继电器是在19世纪初的时候。
感应型过电流继电器出现的时间大概是在1901年。到了1910年左右的时候，后来人们便开始使用方向性的电流保护，与此同时出现了一种全新的原理，这便是将U与I进行比较。每一种新的原理的出现，必会伴随着其他衍生物的产生，所以，在这一基础之上，很快的到了20年代的时候，仅仅10年上下的时间，便出现了另一种保护的装置——距离保护装置。
又过了7年的时间左右，伴随着电力线载波技术的不断的发展，便又随势产生了一种装置，与上类似，这是历史潮流的必然，它的名字叫做高频保护装置。它的基本原理总结出来也是两点：一是利用功率，判断其方向；二是利用电流相位。
1975年前后，诞生了行波保护装置。
到了20世纪的80年代，人们开始大量的研究反应工频故障分量原理的保护，90年代后，便开始广泛的应用这类的保护装置。2
1.2 发展历程
伴随着相关的不同科学的进步，例如制造等方面，我们所关注的本装置的结构、型式和制造工艺也有了很大的变化，它主要经历了三个发展阶段，分别是以下介绍：
机电式保护装置由具有机械转动部件带动触点开、合的机电式继电器如电磁型、感应型和电动型继电器所组成。到了1950年之后，出现了晶体管式继电保护装置，它的产生是由于晶体管技术的不断发展所导致的，这是一种积极的前进。1960年代末，在当时就已经有了用小型计算机实现继电保护的设想，但是呢，由于小型计算机当时的价格有点昂贵，难于在实际中采用。后来微型计算机式保护能够大力的发展起来，是有它的原因的，因为在当时，其实已经开始了对继电保护计算机算法的大量研究，这是微机保护发展的理论基础。到了1970年代的后期，伴随着微处理器技术的快速发展和价格的急剧下降，便应运而生了大概的样机，它的功能还是很齐全的，除此以外，还能让它的的系统试着去运行着看看。再经历了一段的时间之后，它会变得越来越成熟，这就像一个人的成长一样，岁月会让他成长。这个装置也是这样的，它在硬软件两方面都得到了改善，变得完美。由此，它在我们的国家也得到了大量的使用是到了90年代左右，保护的主运算器是有不同位的，它有一个发展的过程，曾经它有八位的，有十六位的，现如今，我们已经可以用到了三十二位的了；对于器件方面，它可以对数据进行收集处理，这也有了很大的变迁，它由模数转换器（A/D）、电压频率转换器（VFC），发展到了现有的数字处理器（DSP）。这便被称为数字继电保护。1995年之后，无人值守和变电所自动化这些技术都得到了飞速进步，这是一种一体化的变电所综合自动化装备。目前它已经成为了我国绝大部分新建变电所的二次设备。2
1.3 本课题研究的内容
1、查阅单片机的技术资料，从而确定选择单片机的型号，了解微机距离保护的发展现状；
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