110kV输电线路零序电流保护设计.docx

1、IlOkV输电线路零序电流保护设计110303011微机继电爱护课程设计（论文）题目：IlOkV输电线路零序电流爱护设计（2）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时刻：_课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化学号110303011学生姓名左钮专业班级电气IllIlokV输电线路零序电流爱护设计（2）课程设计（论文）题目系统接线图如图:设计技术参数E*=1156kV,K* =L2, K胃= KT=I.1, 系统中各元件及线路的负序阻抗与正 序阻抗相同,其他参数见图。运算最大和最小零序电流，应依照当 ZlZVZOZ时，那么有/；

2、/；?）：反之, 当zgzoz时，那么有/段/；了。工作量一、整定运算L运算B母线、C母线、D母线处正序（负 序）及零序综合阻抗ZlE、Z0o2 .运算B母线、C母线、D母线处发生单相 或两相接地短路时显现的最大、最小零序 电流。3 .整定爱护1、2、3零序电流1段的定值, 并运算各自的最小爱护范畴。4 .当B母线上负荷变压器始终保持两台中 性点都接地运行时，整定爱护1、2零序 定值，并校验灵敏度。5 .整定爱护1零序IH段定值，假定母线D 零序过电流爱护动作时限为0.5s,确定爱 护1、2、3零序过电流爱护的动作时限， 校验爱护1零序W段的灵敏度。二、硬件电路设计包括CPU最小系统、电流电

3、压数据采 集、开关设备状态检测、操纵输出、报警 显示等部分。三、软件设计说明设计思想，给出参数有效值运算 及故障判据方法，绘制流程图或逻辑图。 四、仿真验证给出仿真电路及仿真结果，分析仿真 结果同理论运算结果的异同及缘故。续表进度打算第一天：收集资料，确定设计方案。翌日：运算综合阻抗和零序电流，零序I段的整定运算。第三天：零序II段、零序HI段的整定运算。第四天：硬件电路设计（最小系统、数据采集、状态检测部分）。第五天：硬件电路设计（操纵输出、报警显示部分）。第六天：软件设计（有效值运算、故障判据）。第七天：软件设计（绘制流程图或逻辑图）第八天：仿真验证及分析。第九天：撰写说明书。第十天：课设

4、总结，迎接答辩。指导教师评语及成绩平常：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平常20%论文质量60%答辩20%以百分制运算随着时代的进步，电力系统的规模在不断扩大，用户对电能质量的要求也在不断提高。因此，对继电爱护装置本身的要求也越来越高，微机继电爱护具备了传统爱护所没有的优良特性。本设计第一简要介绍了电力系统微机继电爱护的进展、技术构成及其进展方向。其次对硬件、软件的结构做了分析，它的硬件结构核心由P89C51RD和DSP2181组成，CPU完成装置的总启动和人机界面及与外围设备的通信功能,CPU内设总启动元件，启动后开放出口继电器正电源,使得装置具有专门高的固有可靠性及安

5、全性。最后本文对装置进行了软件结构设计，对各个模块的功能作了具体介绍本文研究的IlOkv输电线路微机零序电流爱护原理分析与程序设计是由运算机实现的线路爱护装置，用三相一次自动重合闸重合方式，采纳后加速方式，适用于IlokV的输电线路。关键词：微型机爱护；IlokV输电线路;零序电流;重合闸第1章绪论11.1 零序电流爱护的概况11.2 本文要紧内容2第2章输电线路零序电流爱护整定运算32.1零序电流I段整定运算32.1.1零序电流I段动作电流的整定72.1.2灵敏度校验82. 1.3动作时刻的整定H1. 2零序电流II段整定运算112. 3零序电流HI段整定运算12第3章硬件电路设计133.

6、1IlOKV输电线路零序爱护的硬件133.2 CPlJ最小系统图143.3 数据采集系统153. 3.1电压形成回路153. 3.2采样保持和模拟低通滤波163. 3.3多路转换开关和模数转换173. 4开关量输入输出系统193. 4.1开关量输入输出模块193. 4.2开关量输入部分193. 4.3开关量输出部分213.5电源模块22第4章软件设计244.1程序总框图244. 2软件结构分析概述264. 3中断程序模块264.4各程序的子模块介绍274.4.1初始化274.4.2启动元件284.4.3零序方向电流爱护284.5微机爱护的算法294.5.1输入为正弦量的算法304.5.2突变量

7、电流算法314.5.3选相方法324.5.4傅里叶级数算法34第5章实验验证及分析37第6章课程设计总结39参考文献40第1章绪论1.1 零序电流爱护的概况与当代新兴科学技术相比，电力系统继电爱护是相当古老了，然而电力系统继电爱护作为一门综合性科学又总是充满青春活力，处于蓬勃进展中。之因此如此，是因为它是一门理论和实践并重的科学技术，又与电力系统的进展息息相关。它以电力系统的需要作为进展的源泉，同时又不断地吸取相关的科学技术中显现的新成就作为进展的手段。继电爱护装置是电力系统的重要组成部分，它在保证系统安全、稳固和经济运行等方面起着专门重要的作用。它在系统发生故障时切除故障设备，对系统安全运行

8、作出奉献，但假设不正常动作（包括拒动和误动），那么给系统造成的危害也是庞大的。因此对继电爱护装置的可靠性（包括安全性和信任性两个方面）要求专门高。信任性是指不应拒动，安全性是指不应误动。继电爱护装置除了在故障的专门短时刻内动作外，长期是不动作的，因而被喻为电力系统的无声警卫。因此装置的某些缺陷可能不被察觉，从而成为故障时不正确动作的隐患。微型机爱护能够实现自我监视和检测，大大提高了装置的安全性。传统的整流型或晶体管型继电爱护装置的调试工作量专门大，专门是一些复杂的爱护，例如超高压线路的爱护设备，调试一套爱护常常需要一周，甚至更长的时刻。究其缘故，这类爱护装置差不多上布线逻辑的，爱护的每一种功能

9、都由相应的硬件器件和连线来实现。为确定爱护装置是否完好，就需要把所具备的各种功能都通过模拟试验来校核一遍。微机爱护那么不同，它的硬件是一台运算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。换言之，它是用一个只会作几种单调的、简单操作的硬件，配以软件，把许多简单操作组合而完成各种复杂功能的。因而只要用几个简单的操作就能够检验微型机的硬件是否完好。或者说假如微型机硬件有故障,将会赶忙表现出来。假如硬件完好，关于已成熟的软件，只要程序和设计时一样，就必定会达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。微型机爱护装置具有自诊断功能，对硬件各部分和存放在EPROM中的程序不断地进行自动检

10、测，一旦发觉专门就会发出报警。通常只要给上电源后没有警报，就可确认装置是完好的。因此对微机爱护装置能够说几乎不用调试，从而可大大减轻运行爱护的工作量。本文要紧内容1.运算B母线、C母线、D母线处正序（负序）及零序综合阻抗Zl、ZOZo2 .运算B母线、C母线、D母线处发生单相或两相接地短路时显现的最大、最小零序电流。3 .整定爱护1、2、3零序电流I段的定值，并运算各自的最小爱护范畴。4 .当B母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定爱护1、2零序II定值，并校验灵敏度。5 .整定爱护1零序HI段定值，假定母线D零序过电流爱护动作时限为0.5s,确定爱护1、2、3零序过电流爱护的动

11、作时限，校验爱护1零序HI段的灵敏度。6 .用运算机实现线路爱护装置，用三相一次自动重合闸重合方式，采纳后加速方式。第2章输电线路零序电流爱护整定运算2.1零序电流I段整定运算系统接线图如图2.1所示:图2.1系统接线图利用大接地电流系统中发生接地短路时显现零序电流等的特点，能够构成反映零序电流大小的多段式零序电流爱护。零序电流一样为四段式，即零序电流爱护第I、II、山、Iv段。零序电流第I、II段为线路接地故障的主爱护，第IlI、Iv为线路接地故障的后备爱护。一、运算各母线处正序(负序)和零序综合阻抗Z|E、Zo(1)当Gi、TlG2、T2、%、均投入运行时：ZgiZtiaZiabbZibc

12、ZicdZg2Zt2图2.2GlKTl、G2、T2、T3、均投入运行时等值正序负序网络图如图2.2所示，ZGl与ZW串联后和ZG2和Z72的串联后并联，再和ZlA屋ZlBC，ZQ串联。如图2.3所示，Ztj与z,2并联后和Zoab与ZTyZr4的并联进行串联，再与ZOkZOa)串联。因此，综合阻抗运算如下：B母线：Zz=(Zl+Z7.1)(Zg2+Z2)+Z1=(16+10)/(16+10)+20=33Zqb=(Z71HZt2+Z0)/(Z0r3/Z0T4)=(10/10+40)/(60/60)=18C母线：Zec=Zg8+Zgc=33C+20。=53。ZOEC=Zz8+ZOBC=180+40

13、580D母线：Zid=Zic+Zicd=53+40=93ZqZD二ZoZCZocd=58800=1380(2)当Gl、TlG2、72、%投入运行时：如图2.4所示，ZGI和Zn串联与ZG2和Zn的串联并联，并与ZlmZlBc，ZIe串联。如图2.5所示，益和Zn串联与Zoab和Z73的串联并联，再与ZsZos串联。因此，综合阻抗如下所求：B母线：Zz=(Zc+Zri)(Zc2+Z7.2)+Z14=(16+10)/(16+10)+20=33Zqb=(Z71Zt2+Zoab)/Zt3=(10/10+40)/60=25.71C母线：Zic=Zize+Zlc=33+20=53Zoc=Zob+Zobc

14、25.71+40=65.71D母线：Zid=Zic+Zicd=5340=93Zod=ZOZC+Zoe。=65.71+80=145.71图2.4G-八、G2、T2、73投入运行时等值正序负序网络图图25GI、八、G2、72、八投入运行时等值零序网络图(3)当Gl、Tl、73、74投入运行时如图2.6所示,ZGl和Z7J串联，再与Z，Z15C，ZQ串联。如图2.7所示，Zri和Z(MB串联，与Zm和Zm的串联并联，再和ZosdZoe串联。因此，综合阻抗所求如下：ArBrCDZGlZTlZiabz,bcZIcD图26Gi、乙、73、74投入运行时等值正序负序)网络图图2.7G-八、73、74投入运

15、行时等值零序网络图B母线：ZE8=ZgI+Zr+Ziab=16+10+20C=46。Z0=(2r+Zoab)(Zo3/Z074)=(10+40)/(60/60)=18.75C母线：Zic=Zib+Zibc=46+20=66ZoEC=Z0+ZOBC18.75Q+40C=58.75CD母线：Zz0=Zc+Z8=66。+400=106。ZoEo=Zoc+Zocd=58.75+80=138.75(4)当Gl为、力投入运行时图2.8GivTiv二投入运行时等值正序负序网络图ZTlZABzBCZcD3ZT3i图2.9GivTix73投入运行时等值零序网络图如图2.8所示，Zg】和Zm串联，再与ZZ8cZ串

16、联。如图2.9所示，Zn与Zo和Z73的并联串联，再和Zosc，ZOe串联。其综合阻抗所求如下：B母线：Zz=Zci+Zr+Zl=16+10+20=46Zoz,=(Z7+ZoaJZ73=(1。+40)60=27.27。C母线：Zzc=ZE8+Z3c=C+200=66QZoc=Zob+Z0c=27.27+40=67.27D母线：Zid=Z1c+Zicd=66+40=106ZOZD=ZOZCZocd=67.27+80=147.27二、运算B、C、D母线处发生单相或两相接地短路时显现的最大、最小零序电流(1)当Gi、TiG2、T2、%、”均投入运行时B母线：7(11)1OKB7ES+2Zoe8=0.

17、962/C4F=0.790心2Z,8+ZogsC母线：/(LI)1OKC-74C纥+2Zzc=0.393心儡E=0.405/C42Zec+ZocD母线：/(i)1OKD7zD=OASOKA/必FS+2Zoz。U.ZUJAZl2Zgo+Zoe。(2)当Gl、Tl、G2、72、二投入运行时B母线：/(LD_tOKB7BES=0.786必/必-S-794,+2Zob2Zes+Z()z8C母线：P脚=0.360必/(O=ES=0.387A4次+22。江OKC2Zic+ZocD母线：P%=0.173KA7(1)=ES=0.200必7-+27乙IZD十乙乙OXo2ZidZod(3)当Gl、T3、74投入运

18、行时B母线：E小*=0.795KA/(I)_ES=0.599必2.2Z0okb2Zib+ZobC母线：E八%=0.362必/-ES=0.348KAc7+27乙c十乙乙OZC2ZicZocD母线：E%=0.173KA/_ES=0.189KADKn7+27乙IZD十N乙0DOKD2ZidZod(4)当Gl、Tl、73投入运行时B母线：小党=0.660必/(1)=ES=0.557KAZ4+2ZozbUK”,7乙乙IZR十乙OZBC母线：E强=三=0.331必F，-%=0.333XA(74-97乙IZC十乙乙OzCUKC”I7乙乙，C十乙OXCD母线：E/版=0.166KAF/J=0.185必Zw+2

19、Zz02ZidZod2.1.1 零序电流I段动作电流的整定一、爱护1零序电流I段(1)Gl、Tl、G2、T2、T3、74运行累儡取两相接地短路/IIZPlZT=0.3854A+，0八8+/73%丁4(2) G、Tl、G2、T2、73运行.陶%取两相接地短路I。B=I熄”,夸-=0.449M7Z2+40八8+最大运行方式为：G、八、G2、72、73运行爱护1的I段动作电流为：=K1rvl3Z=1.2X3X0.449=1.61MKA二、爱护2零序电流I段(1) G、Ti、G2、T2、“运行IcI品取单相接地短路I.c=/鼠=0405kA(2) G、Ti、G2、T2、73运行*/IcI枭取单相接地短

20、路/0C=I品=0387kA：.最大运行方式为：G、为、G2、八、八运行爱护2的I段动作电流为：/晨2=K23/OC=L2X3x0.405=1.458KA三、爱护3零序电流I段(1)Gl、Tl、G2、T2、73、74运行.IKDG2、72、73运行V/踽/必取单相接地短路Iqd=/%=0.200M最大运行方式为：G、Tl、G2、T2、73、74运行爱护3的I段动作电流为：/晨3=C/30o=1.2x3x0.205=0.738KA2.1.2灵敏度校验一、爱护1的最小爱护范畴运算Z设K=y（0KT3、74运行ZIEKl=ZGl+Z+Ziaki=30+20匕ZoE-=（Zm+ZaG（Z.+Z3Z,）

21、l+软）（7040占）/8Zzk.%取单相接地短路/Es115/6kb2Zx+ZOEK_2x（30+20占）+（1+4匕）（70-40匕）/8/一/Z。%.+Z73忆74_7-4Zl115/6oa,一版.Z+Z0AB+Zr3|Zr4-8-.-20占+70%+68.75.3/叫=几M=L5084必得，kl=33.7%15%满足灵敏度要求（2）GiTi、八运行ZlZKl=Z。+Z71+ZMKl=30+2。匕ZoZK=(Z为ZOg)II(Z+zn)=(l+秋)(IOo-40匕)/11z期Z%.西叫取单相接地短路/115/gKB2Ziji+Zoi2(3020Zr1)(1+41)(100-401)/

22、11/_y(l)ZoKl8-Z73_10-4l115/Q%kb，z,+ZoAB+Z73-H2x(30+20.)+(1+4K)(Ioo-40.)/11:3/%=.加=L5084KA得，ki=40.37%15%满足灵敏度要求依照、，最小运行方式为：G、Ti.T3、九运行爱护1的I段最小能够爱护线路AB全长的33.7%二、爱护2的最小爱护范畴运算Z设=，(0鼠Z”.喘1黑取单相接地短路E,11532Zi+Zoi2(50+20k2)18.75+40&3o,=(Lp2=l422K4得，A:2=26.66%15%满足灵敏度要求(2) G、Ti八运行ZIEK2=ZGl+Z71+iak2=50+20%2ZoE

23、K2=(ZTI+ZOA8)|%3+ZoBK227.27+40k2.cc取单相接地短路F_ /(O 上OK2 t OKC ”7zz2 + z0211532(50 + 20K2) + 27.27 + 407C23o/=/；卬2=1422KA得，kx=16%15%满足灵敏度要求依照、，最小运行方式为：G、TiT3运行爱护2的I段最小能够爱护线路BC全长的16%那么 ZlCK3 =W23,ZoeK3 = 80左3三、爱护3的最小爱护范畴运算设(0Zo,3,那么喘D取单相接地短路OKjl IoKD r 7ZZr IES1153i Zok, 2(70 40Z3 ) + 58.75 + 80自3/。曷=/晨

24、3=07272K4得，k.=46.97%15%满足灵敏度要求现在，Zi=88.788,Zoj,3=96.326,与ZzgZ0k,矛盾因此，ZIZKilVZOZKJ15%满足灵敏度要求(2) G、八、73运行ZlEKa=ZGl+Z7+Ziab+ZIBC+Z5=70+403ZoNKa=(Zn+ZOA8)忆丁3+Zobc+ZOCK；=67.27+80&假设ZLZO法，那么o/必取单相接地短路l二/二反_115/-心QKD-2Zij,+Zozk,-2X(70+40&)+67.27+80电30,=/晨3=7272K4得，&=41.65%15%满足灵敏度要求现在，i=86.66,Zo=100.59,与Z/

25、a矛盾因此，4ZoKJ15% 满足灵敏度要求依照（1）、（2）,最小运行方式为：G、Ti乃运行爱护3的I段最小能够爱护线路CD全长的34.68%2.1.3动作时刻的整定因为零序电流I段是无时限零序电流爱护，不必加延时元件,因此其整定的动作延时为O即，爱护1、2、3的动作时刻：Ul=622.2零序电流Il段整定运算爱护1的11段与爱护2的I段配合Ci=心/晨2%n，爱护1的分支系数L产然=J=2.51OABJU%=1.1x1.422/2.5=0.626必灵敏度校验：最小运行方式为Gd八、T3、74运行流过爱护1的最小零序电流0min = IliZ门-。=o2O96C4N11+NoA8+/丁3|/

26、74KL=3xft296=1,0051.3满足灵敏度要求/爆 0352因此，爱护1的II段动作电流：/；加=0.352KA爱护1的II段动作时刻与爱护2的II段动作时刻配合:4=+&+&=。+。5+0.5=1.052. 3零序电流III段整定运算爱护1的HI段与爱护2的II段配合Ci=K胃CkL=1.1x0.80/2.5=0.352口灵敏度校验：最小运行方式为Gl、八、T3、74运行作为近后备：=3x0,2096=1.791.3满足灵敏度要求IRQ0.352作为远后备：=3x0320=2.731.2满足灵敏度要求/爆0.352母线D零序过电流爱护动作时限为0.5s因此爱护1的HI段零序电流爱护

27、的动作时刻与爱护2的II段动作时刻配合:t,=瑞2+r=r+rr=0.5+0.5+0.5=1.550pIqj卬2第3章硬件电路设计3.111OKV输电线路零序爱护的硬件爱护的硬件构成由四部分组成：数据采集系统（或称模拟量输入系统）：数据采集系统包括电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模拟转换，其功能为完成将模拟输入量准确转换为所需的数字量。主系统:处理器（CPU）、只读储备器（ROM）或闪存内存单元（FLASH）、随机存取储存器（RAM）.定时器、并行以及串行接口等。其功能为执行编制好的程序，以完成各种继电爱护测量、逻辑和操纵功能。开关量（数字量）输入/输出系统，并行接口（PlA或PI0

28、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，其功能为完成各种爱护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话及通信等功能。电源模块：其功能为爱护装置提供工作电压。一样常采纳开关稳压电源或DC/DC电源模块。其提供数字系统5、24、+15、-15V电源。其构成图3.1所示:r,电压形成 LPF S/H采样脉冲人机对话开关量输入打印机!线S/H数据采集系统I微型机系统I输入/输出系统MPU模拟量输入(由TA和TV二次侧来串行接口电压形成多路转换开关(M P X)Z光电隔离H通信FLASH光电隔离出口电路一1开关，输出I （跳帼、信号）图3.1硬件机构图3. 2CPU最小系统图本设计中的89C51的最小

29、系统包括89C51单片机，6264可编程I/O接口，晶振电路，按键复位电路。CPU最小系统图如图3.2上 J上T-PH-UO 。_-I - SUdWSEzl 300PF-PMHZ Hkj-V 07V 06V 05V 04V 03 VO2 OI POOVCCCEGNI)图3. 2 CPU最小系统X1AL2 XlALlALEGND EA1 .复位电路：不管是在单片机刚开始接上电源时，依旧运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态复原到一个确定的初始值，并从那个状态开始工作。单片机的复位条件：必须使其RST引脚上连续显现两个（或以上）机器周期的高电平。单片机的复位形式：上电复

30、位、按键复位。上电复位和按键复位电路。2 .时钟电路单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号操纵下才能有序地进行，时钟电路确实是为单片机工作提供差不多时钟的。单片机的时钟信号通常有两种产生方式，内部时钟方式和外部时钟方式：内部时钟方式是在单片机XTALl和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，能够与单片机片内的电路构成一个稳固的自激振荡器。晶振的取值范畴一样为024MHz,常用的晶振频率有6MHz、12MHz11.0592MHz、24MHZ等。一些新型的单片机还能够选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳固频率的作用

31、一样选用2030pF的瓷片电容。外部时钟方式那么是在单片机XTALl引脚上外接一个稳固的时钟信号源，它一样适用于多片单片机同时工作的情形，使用同一时钟信号能够保证单片机的工作同步3. 3数据采集系统数据采集系统(模拟量输入系统)要紧包括电压形成、模拟滤波、采样保持(S/H)、多路转换(MPX)以及模数转换(A/D),其功能为完成将模拟输入量准确地转换为所需的数字量，如图3.3所示：图3.3数据采集系统3. 3.1电压形成回路本文研究的IlOKV输电线路零序电流爱护装置将由二次电流互感器转换来的电流信号通过如图3.4所示的电路转换为mA级的电流信号；将由二次电压互感器转换来的电压信号(100V

32、)通过如图3.5所示的电路也转换为可供模数转换部分时用的电压，如此做的优点是能够使得元件小型化。再讲mA级的电流信号通过如图3.3所示的电路，进行放大处理转换为电压信号，作为A/D转换的输入信号。图3.4电流输入信号电路图3.4中，电阻Z俩端电压u?也是电阻R/.”俩端电压，通过变比1：n,能够求出L，由欧姆定理可知，Q电压所求如公式：u，=R,/I=RuQ图3.5电压信号输入如图3.5,因为变比为n:l,因此业=EU213. 3.2采样保持和模拟低通滤波采样保持电路，又称S/H电路，其作用是在一个极短的时刻内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模拟一数字转换器进行转换的期间内保持其输出不变。

33、利用采样保持电路后，能够方便地进行多个模拟量实现同时采样。采样频率是指采样周期的倒数，对爱护系统而言，在故障刚发生时，电压、电流信号中可能含有较高的频率重量（如2KHz以上），为防止混淆，频率将不得不用的专门高，进而对硬件速度提出过高的要求。实际上，目前大多数的爱护反应的是工频量，在这种情形下，能够采纳一个前置的低通滤波器将高频重量滤掉，如此就能够降低频率，从而降低对硬件提出的要求,对频率高于二分之一的能够用简单的低通滤波器如图3.6所示）来滤除高频重量，而关于小于二分之一频率的重量能够用数字滤波器来3. 3.3多路转换开关和模数转换对反应俩个电气量以上的继电爱护装置，都要求对各个模拟量同时采

34、样，以准确地获得各个量之间的相位关系，因而要对每个模拟输入量设置一套电压形成、抗混淆低通滤波器采样保持电路。所有采样保持器的逻辑输入端并联后，由定时器同时供给采样脉冲，但由于模数转换器价格相对较贵，通常不是每个模拟量输入通道设一个A/D转换成数字量输入给装置。而是公用一个，中间是通过转换开关MPX切换，轮番由公用的A/D转换成数字量后输入给装置。模拟量1模拟量n 电压形成LPFS/H多路转换开关A/DCPU电压形成LPFS/H采样脉冲图3.7数模转换模数转换是微机爱护的重要元器件，要明白得它的工作原理需先了解数模转换器的原理。数字量是用代码按数位的组合起来表示的，每一位代码都有一定的权，即代表

35、一个具体数值。因此，为了将数字量转换成模拟量，然后将代表各位的模拟量相加,即可得到与被转换数字量相当的模拟量，完成了数模转换。如图3.8为一个4位数模转换器的电路图，更多位数的情形与此类似。输出电压为：Ut)=%鬻图3.8数模转换电路图可见，输出模拟电压正比于操纵输入的数字量D。对一样的A/D转换器来说,假如输入电压超过所承诺的最大值,就会显现平顶波,这种现象叫溢出，显现小部分平顶波溢出的危害并不是专门严峻，因为在装置得到采样值后，还能够通过数字滤波器来对平顶波进行修正，基波相位能够做到差不多不受阻碍，对电流爱护和阻抗爱护的阻碍较小。然而，应当指出：不应显现输入量超出承诺值时显现零值的现象，这

36、种现象对爱护的危害是致命的。假如电流信号显现这种溢出情形，那么出口短路可能会被运算成区外短路，导致拒动。幸免这种溢显现象的常用方法有：1,采纳类似于逐次靠近方式的A/D转换器2,在A/D转换器之前采纳预先措施3,调整模拟量回路的增益3. 4,1开关量输入输出模块开关量输入输出模块包括开关量输入回路和开关量输出回路，是微型机爱护装置的重要组成部分，是连接外部强电和内部弱电的要紧通道，其核心是状态信号的隔离输入回路和动作信号的隔离输出回路，要紧完成外部开关量引入装置进行处理和将装置内发出的开关信号引出到继电器插件，从而驱动相应的继电器跳闸或告警，达到爱护的功能。下面分别介绍开关量输入回路和输出回路

37、的设计。3. 4,2开关量输入部分在微机线路爱护装置中，通常需要采集断路器状态、隔离开关状态和外部分、合闸等状态信息，这些状态量的采集差不多上以光电隔离方式输入的，采纳光电隔离的要紧优点是：输入信号与输出信号在电气上完全隔离，抗干扰能力专门强；无触点，耐冲击，寿命长，可靠性高；响应速度快，易与逻辑电平配合使用。需要采集的输入开关量共8路，分为两组，一组为4路220V开关量输入，另一组为4路24V开关量输入。图3.9所示开关量通过光电隔离输入电路图。其工作原理是：当外部接点接通时，光电隔离的二极管导通，光电隔离的三极管也导通，其集电极输出低电位；当外部接点断开时，光电隔离的二极管不导通，因此三极

38、管截止，集电极输出高电位，软件读并行口该位的状态，即可明白外部接点的状态。图中二极管起爱护作用，用于防止开关量输入回路电源极性接反时将光电耦合器中的发光二极管反向击穿，另一方面二极管还能够加速继电器的返回。电容为抗干扰电容。如此，开关量通过光电耦合器后直截了当与爱护DSP相应的通用I/0口相连，光敏三极管的导通和截止完全反映外部接点的状态，带有电磁干扰的外部输入回路与微型机电路之间没有直截了当电的联系，各种干扰信号不能进入微型机电路部分，从而达到抗干扰的目的。图3.10是开关量输入电路的部分电路图（只画出220V的一路输入）。在整体电路中，上面4路为220V开关量输入电路，并配有两路220V开

39、关量监视电路；下面4路为24V开关量输入电路，配有两路24V开关量监视电路。监视电路能够实现8路开关量输入信号的开启与停止，从而达到省电目的；同时，配备有自检回路，通过4路开关量监视回路，能够实现8路开关量输入通道的自检功能。图3.10开关量输入回路（以220V的一路输入量为例）图3.10的原理为：6JA21为220V开关量操纵1端口。当该端口输入为1时，光电隔离器PTl中发光二极管发光，三极管导通，表现为低电平，可正确对220V开关量输入信号进行采集；当6JA21操纵端口输入为“0时，光电隔离器PT3中发光二极管不导通，同时三极管截止，表现为高阻状态，现在无法采集相应的开关量。如此，就能够将

40、装置的电源停掉，实现省电功能。自检测功能：220V开关量操纵2端6JB21输入为时，光电隔离器PT2中的发光二极管导通发光，三极管导通，220V正电源经导通的三极管，二极管D3进入开关量采集电路中，通过查询开关量输入6JB18的状态，用以判定开关量采集电路是否工作正常。3. 4.3开关量输出部分相关于开关量输入，开关量输出回路具有更加重要的地位。因为在微型机爱护装置中，所有的爱护功能最终是通过开关量输出部分来操纵继电器动作，驱动断路器跳闸或发出告警信号。如以下图为一简单的输出接线图。光电图3.11装置开关量输出回路接线图然而，由于开关量输出信号的正确与否关系到整个继电爱护装置的可靠性，因此,开

41、关量输出回路必须加上监视回路来监视开关量的状态。开关量输出部分要紧包括跳闸出口、重合闸出口以及各种信号出口等。开关量输出部分是对断路器实现操纵的出口通道，因此，开关量输出回路需要将CPU输出的小信号放大为大功率信号，从而驱动断路器。另外，为了防止断路器操作过程中产生的瞬时脉冲对微型机爱护装置的反馈干扰，还必须对出口通道进行隔离。通过采纳光电耦合器与继电器相结合的方法来实现出口信号的隔离与放大。为了提高开关量输出回路的可靠性，在数字输出和继电器之间选用了光电耦合器，提高了抗干扰能力。任何一路的输出均由两个信号通过与非门产生的操纵信号所操纵，如此就能够有效地抑制干扰产生的误动，可也以在装置显现故障的时候有效地实现闭锁。PBOPBl图3.12输出量光耦电路（只画出一路输出量光耦电路原理为：6JB24为输出总操纵端口，只用当该端口输入为0，与非门，UIA输出时，整个开关量输出电路才能正常工作，否那么，当该端口输入为时，各开关量输出端口经与非门后均为，光电耦合器不导通，回路被闭锁。在6JB24为”0的前提下，当跳闸输出端口6JB14输出为“1”时，经与非门输出为、0”,光电耦合器中发光二极