本科毕业设计（论文）基于虚拟仪器的三段式距离保 护研究燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院 系级教学单位：电气工程系 学 号061203031103学生 姓名韩国祥专 业 班 级电气工程及其自 动化题目名称基于虚拟仪器的三段式距离保护题目性质1.理工类：工程设计 （ ） ；工程技术实验研究型（ ） ；理论研究型（ ） ；计算机软件型（ ） ；综合型（ ）2.管理类（ ） ；3.外语类（ ） ；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题 目题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主 要 内 容1.较全面的熟悉继电保护方面的知识，掌握三段式距离保护的工作原理。2. 学习一种计算机编程语言 LabVIEW，能过进行较复杂的编程。3. 研究设计虚拟继电保护实验系统的系统构成、功能结构、可视效果等。4. 开发三段式距离保护软件模块。基 本 要 求1. 遵守毕业设计期间的纪律，按时答辩。2. 独立完成设计，培养基本的科研能力。3. 设计说明书一份（不少于万字） ，A1 图纸一张；英文资料翻译不少于 3 千字；说明书要求条理清晰、文笔通顺，符合毕业设计撰写规范的要求；论文、图纸中的符号符合国家现行标准。4. 完成相关仿真，并反映在论文中，以附件的形式给出编写的程序清单。 参 考 资 料1.继电保护相关教材2.在校园期刊网上查阅有关文献 10 篇以上，外文文献 1 篇以上。周 次 第 1 4 周第 5 8 周第 9 12 周 第 1316 周第 1718 周应 完 成 的 内 容查阅文献，熟悉选题的相关知识，对所选题目建立总体认识。学习与选题有关的必要知识；完成设计内容的前两部分任务完成设计任务的第三部分。完成设计任务的第四部分。撰写毕业论文准备答辩。指导教师：杨秋霞 职称：副教授 09 年 12 月 25 日系级教学单位审批：09 年 12 月 27 日摘要I摘要继电保护对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。继电保护是电力系统运行中不可或缺的重要二次设备，其作用是对发电机、变压器、输配电线路等电气设备可能发生的故障实施监事和保护。对出现的故障进行及时和正确的处理，从而防止人员伤亡和设备损坏，保证电能质量，所以继电保护装置在电力系统运行中的作用也就尤为重要。虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)是仪器技术与计算机技术深层次的结合。它是运用应用程序将计算机与功能化模块硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面来操作这台计算机，利用计算机来管理仪器、组织仪器系统，最终达到取代传统电子仪器的目的。虚拟仪器实际上是软硬件结合、虚实结合的产物，它充分利用最新的计算机技术实现并扩展了传统仪器的功能。本文就将虚仪器技术应用于电力系统继电保护中，介绍继电保护技术以及如何使用虚拟仪器开发三段式距离保护实系统，包括其系统组成、功能结构、可视效果等。实验结果表明该系统具有以下功能：故障类型的判别、区段判别、算法程序。此外，该系统在减低设备成本的同时，还具有人机界面友好，维护方便和功能扩充容易的优点。该系统在电力系统试验中充分体现了方便、快捷、实用等优势。关键词：关键词：电力系统；距离保护；虚拟仪器；LABVIEW燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractThe relay protection plays an important role in the power system security. Power system relay protection is an indispensable operation of secondary equipment, Its role is to generators, transformers, transmission and distribution lines and other electrical equipment failures that may occur to implement supervisor and protection. On the breakdown of timely and accurate processing, thereby preventing casualties and damage to equipment, to ensure power quality, so protection devices in power system operation also particularly important role. The virtual instrument is the deeply combination of the instrument technology and the computer technology. It combines computer with the functional module hardware using application program. User can not only manipulate the computer through friendly graphical interface, but also manage instrument control and organization instrument system. It can finally achieve the goal of substitution tradition electronic instrument. In fact, the virtual instrument is the union of software and hardware, and the union of virtual and actual. It fully uses the newest computer technology to complete and expand the function of traditional instrument. This virtual instrument technology will be used in Power System Protection in this paper. This paper introduces how to use the virtual relay technology and instrument development from the protection of real three-stage system .Including the system composition, function and structure, visual effects. Experimental resultS show that the system has the following features: fault type of discrimination,algorithm procedure. In addition, the system while reducing equipment costs, but also has friendly interface, easy maintenance and functional advantages of easy expansion. The system in power system fully embodies the easy, fast and practical advantages.Keywords：Power system,Distance protection,Virtual instruments,LabVIEWIII目 录摘要 .I Abstract.II第 1 章 绪论.1 1.1 课题背景.1 1.2 继电保护概述.1 1.3 虚拟仪器概述.4 1.3.1 虚拟仪器概念4 1.3.2 国内外发展状况5 1.3.3 虚拟仪器技术的意义6 1.4 本课题研究的意义.6 1.5 本课题的研究内容.7 第 2 章 电网的距离保护.8 2.1 距离保护的基本概念.8 2.1.1 距离保护的时限特性.8 2.2 阻抗继电器9 2.2.1 阻抗继电器的接线方式.11 2.2.2 相间短路阻抗继电器的“0”接线方式.11 2.2.3 死区及消除死区的方法.13 2.3 距离保护的整定计算原则14 2.4 距离保护应用中的相关辅助措施152.5 本章小结15 第 3 章 LabVIEW 基础知识.17 3.1 LABVIEW 简介.17 3.2 LABVIEW 的特点.17 3.3 LABVIEW 的组成.19 3.4 基于 LABVIEW 的虚拟仪器设计方法23 3.5 本章小结23 第 4 章 距离保护软件系统开发.24IV4.1 距离保护的组成24 4.2 系统软件设计25 4.2.1 流程图.25 4.2.2 傅里叶算法模块.26 4.2.3 故障类型判别程序.28 4.2.4 阻抗继电器模块.30 4.2.5 区段判别程序.30 4.2.6 动作逻辑模块.31 4.3 可视化效果设计.32 4.4 本章小结33 结论.34 参考文献.35 致谢.37 附录.38第 1 章 绪论 1第 1 章 绪论1.1 课题背景随着时代的不断发展人们对电能的需求不断提高也对电能的质量要求也越来越高。因此，作为一个电力行业的人我们的职责就是不断满足广大人民的日益增长的需求，为他们提供安全、可靠地电能满足其生活和生产。继电保护对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。所以要更加注重对继电保护的学习，尤其是三段式距离保护以其显著的优点在电力系统中得到的广泛的应用，在对电网的保护中起着至关重要的作用。因此，学习和掌握三段式距离保护的有关知识是我们必须做到的。目前微机保护在国内外电力系统中得到了广泛的应用。有很多公司开发了微机保护实验装置。就传统实验装置而言，其仪器繁多，连线复杂，占地面积大，仪器的更新换代需要大量的资金。倘若用虚拟仪器代替传统仪器，将其应用在实践中，则不仅能克服上述传统仪器的缺点，还有易于实现技术更新，易于网络化，能充分利用现有的软硬件资源，自动化、智能化程度高，功能齐全，价格相对便宜等优点。本课题将距离保护与虚拟仪器结合在一起，不仅有利于对距离保护知识的更加深入的学习，而且也有助于我们掌握虚拟仪器的应用。1.2 继电保护概述 电力系统由发电机、变压器、母线、输配电线路及用电设备组成。各电气元件及系统整体一般处于正常运行状态，但可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。可能产生严重的后果如：由于电流很大会使故障元件损坏，或者缩短他们的使用寿命；部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解。在电力系统中，除采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以燕山大学本科生毕业设计（论文）2外，故障一旦发生，必须迅速而又有选择性的切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚 至百分之几秒。，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能 满足这个要求。这个装置知道目前为止，大多由单个继电器或继电器与其附 属配置的组合构成，故称为继电保护装置。在电业部门常用继电保护一词泛 指继电保护