学号_班级_武汉大学本科毕业论文输电线路微机距离保护装置的设计院（系）名称：专 业 名 称：学 生 姓 名：指 导 教 师：二一二年三月郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要本毕业设计的宗旨是为了系统地掌握电力系统继电保护原理电力系统、分析等课程中与本设计相关的知识，通过查阅微机型继电保护基础等参考资料，能够掌握微型机继电保护装置软件结构原理，并在此基础上设计了一套高压线路微机距离保护。本设计主要内容有：高压线路距离保护及特性、微机保护算法设计、微型机距离保护的软件设计、微型机可靠性设计、抗干扰等。本设计从微型机继电保护在电力系统实际应用出发，以微型机继电保护规程为依据，在设计中介绍了计算机保护几十年来的发展，微机保护的基本构成以及计算机保护的特点；高压线路距离保护原理及微机保护动作特性、整定方法和判别方程。设计了高压线路微机距离保护的软件程序及算法设计，并设计了提高微型机继电保护装置的抗干扰措施，从而设计出了一套基本功能完备的高压线路距离保护。关键词：距离保护；算法；软件；抗干扰；可靠性Abstract The aim of this paper is to master knowledge of some curriculums, for instance power system analysis，Power System Relay Protection etc associating with this paper, and master software based on microcomputer protection, through referring to references of the base of microcomputer protection and so on .Then a suit of distance protection based high voltage power system is designed.The main contents of This paper are composed of the distance protection and characteristic based high voltage power system、designed on hardware of microcomputer distance protection、designed on reliability of microcomputer etc.Based on the regulations of microcomputer based protection setting from actual application in power system, this paper introduce the development structure and characteristic of microcomputer protection distance protection based high voltage power system and operation characteristics turning method and discriminant equation of microcomputer protection software programme and design of an algorithm for high voltage power system protection are designed ,at one time ,this thesis recommend measure enhancing anti-interference for microcomputer protection, then a suit of self-contained distance protection based high voltage power system is designed.Key Words: distance protection hardware algorithm software anti-interference reliability.目 录第一章 绪论1.1 电力系统继电保护的作用和意义 71.2 距离保护的发展现状 81.3 输电线路微机保护的发展历史 91.4 线路微机保护发展趋势 10第二章 微机保护2.1 微机保护具有的特点 122.2 计算机保护的基本构成 14第三章 高压线路距离保护3.1 距离保护的作用原理 163.2 微机型阻抗保护特性分析 17第四章 计算机继电保护的算法设计4.1 概述 224.2 算法举例 22第五章 微型机距离保护的软件设计5.1 软件设计总框图 265.2 程序模块介绍 28第六章 提高微机保护装置可靠性设计6.1 总述 356.2 干扰源356.3 防止干扰进入微机保护装置的对策366.4 抑制窜入干扰影响的软、硬件对策 396.5 提高可靠性的其他措施 40致 谢 42参考文献43第一章 绪论1.1 电力系统继电保护的作用和意义电力系统在运行过程中常会出现故障和一些异常运行状态与故障状态，其中不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，各电气元件的运行参数偏离了正常允许的工作范围，但没有发生故障的运行状态。最为常见的不正常运行状态有：因电流超过供电元件的额定值引起的过负荷、发电机突然甩负荷引起的过电压运行、系统中有功缺额引起的频率降低、电气元件温度过高、系统震荡等。故障状态包括三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、发电机和电动机以及变压器绕组间匝间短路、单相断线、两相断电等，以及由上述几种故障组合而成的复杂故障。其中，最常见且最危险的是各种类型的短路故障。电力系统中由电气原件发生短路故障时，可能造成下列严重后果：故障点通过较大的短路电流，引燃电弧，使故障原件损坏或烧毁。比正常工作电流大许多的短路电流产生的热效应和电动力效应，使故障回路中的设备遭到损坏或缩短设备使用年限。部分电力系统的电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏，影响产品质量。破坏电力系统运行的稳定性，使系统产生震荡，甚至引起整个系统瓦解，造成大面积停电的恶性事故。而这些现象会发展成事故，使整个系统或其中一部分不能正常工作，从而造成对用户少送电，停止送电或电能质量降低到不能容许的地步，甚至照成设备损坏和人身伤亡。而电力系统各元件之间是通过电或磁建立的联系，任何一元件发生故障时，都可能立即在不同程度上影响到系统的正常运行，因此，切除故障元件的时间常常要求短到 1/10S 甚至更短，而这个任务靠人是不可能完成的，所以要有一套自动装置来执行这一任务。我们称之为继电保护。继电保护的基本任务是：当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行。当系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。反应不正常运行状态的继电保护装置，一般不需要立即动作，允许带一定的延时。综上所述，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小故障范围来提高系统运行一种重要的反事故措施。在现代化的电力系统中，如果没有继电保护装置，就无法保证电力系统的正常运行。1.2距离保护的发展现状1.2.1 国内继电保护现状1984 年原东北电力学院研制的输电线路微机保护装置首次通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路，在设备保护方面，关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定，至此，不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。到 90 年代，随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，因此，我国几点保护技术进入了微机保护时代。1.2.2 国外继电保护现状国外的继电保护已经走过一个多世纪的历程。上世纪 90 年代，随着微机保护的发展，不断有新的改善继电保护性能原理和方案出现，这些原理和方案同时也对微机保护装置硬件提出了更高的要求。由于集成电路和计算机技术的飞速发展，微机保护装置硬件的发展也十分迅速，结构更加合理，性能更加完善。近年来，与微机保护领域密切相关的其他领域的飞速发展给微机保护带来了全新的革命。国外微机保护发展了近 15 年，精力了三代保护设计上的更新换代，并以微机处理器技术与多种已被提出并被可靠证明和广泛应用的算法相结合为基础，不断为新型微机保护的开发和完善创造着良好的实现条件。1.3 输电线路微机保护的发展历史自 1901 年第一代机电型感应式过电流继电器在电力系统应用以来，继电保护技术的发展已历经一个多世纪。随着人们认识的不断深入，不同的保护原理相继提出，如差动保护（1908 年） 方向电流保护、（1910 年） 距离保护、（1923 年）、高频保护（1927 年）等。在继电保护原理研究不断取得进展的同时，继电保护装置的实现技术也发生了重大的变革，经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。计算机在继电保护领域里的应用是继电保护发展史上一个重要的里程碑。微机继电保护的研究始于上个世纪六十年代。1965 年初，英国剑桥大学的 P. G.McLaren 等提出利用采样技术实现输电线路的距离保护。随后，澳大利亚新南威尔士大学的 I. F. Morrison 等学者对计算机技术在保护和变电站控制领域的应用问题进行了探讨，并对相关保护算法进行了理论研究。1969 年前后，美国西屋公司的 G. D. Rockefeller 等开始进行具体装置的研制，并于1972 年发表该装置的试运行样机的原理结构与现场实验结果。但自从六十年代计算机保护概念提出开始，到七十年代末，由于受当时计算机技术水平