基于ＤＳＰ的工频故障分量距离保护装置的设计(0720班陶晓丽)

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1、6基于ＤＳＰ的工频故障分量距离保护装置的设计陶晓丽，温阳东（合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽，合肥230009)摘要：本文介绍了基于DSP的工频故障分量距离保护装置的设计方案，该方案采用TI公司的TMS320F2812DSP芯片为核心，通过采样采集电压、电流等数据与微机保护的算法相结合进行数据运算，得到保护装置所需要的各种信息从而实现继电保护功能。同时介绍了工频故障分量距离保护的工作原理及其动作特性，以及DSP在继电保护中的硬件基本结构和系统软件流程。关键词：数字信号处理器；工频故障分量；距离保护；阻抗继

2、电器；微机保护DesignofDistanceProtectionDeviceUsingPowerFrequencyFaultComponentsTAOXiao-li,WENYang-dong(ElectricalandautomaticEngineeringinstitute,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract:Thispaperintroduceshowtodesignthedistanceprotectiondeviceusing

3、powerfrequencyfaultcomponents,ThisprojecttakesTMS320F2812chipascoretocarryouttherelayprotectionfunctionbycollectingvariousinformationandcombiningwithcalculatewayofmicrocomputerprotection.Itsprinciple,operatingcharacteristics,thehardwareframe,andthesoftwaref

4、lowofprotectionsystemarealsopresented.Keywords:DSP;powerfrequencyfaultcomponents;distanceprotection;impedancerelay;microcomputer-basedrelayprotection61.引言我国经济近些年来发展迅速，对电力系统的安全可靠运行提出更高的要求。距离保护作为输电线路的保护相对电流保护而言具有较少受系统运行方式影响的特点，所以在实际中获得广泛应用。而根据工频故障分量（又称为工频突变量）

5、原理的距离保护更具备对采样点要求较少，计算速度快，可靠性高等特点。相对于传统继电保护（整流型，集成电路型等）而言微机保护有许多优点,对提高电力系统供电的安全性和可靠性起了很大的作用。到目前为止，应用于我国电力系统的微机保护产品采用的CPU大多为８位或16位单片机,本文采用数字信号处理器（DSP）来代替单片机。DSP以数字计算的方法对信号进行处理,具有处理速度快，灵活，精确，抗干扰能力强，体积小等优点。本设计利用DSP的特点与基于工频突变量原理的距离保护相结合,使保护性能得到提高。2.工作原理及其特性由电流、电

6、压的工频故障分量构成，反映继电器工作电压（补偿电压）的距离保护装置，国内通常称为工频突变量（故障分量）阻抗继电器。2.1工频故障分量距离保护的工作原理以图1所示的双侧电源的电力系统为例进行分析。当图1（a）所示的电力系统在某种非故障状态下运行时，在k点发生金属性短路，故障点的电压降为0，这时系统的状态可用图1（b）所示的等值网络来代替，图中两附加电压源的电压大小相等，符号相反。假定电力系统为线性系统，则根据叠加原理，图1（b）6所示的运行状态又可以分解成图1（c）和图1（d）所示的两个运行状态的叠加。若令故障

7、点处附加电源的电压值等于故障前状态下故障点处的电压，则图1（c）就相应于故障前的系统非故障状态，各点处的电压，电流均与故障前的情况一致。图1（d）为故障引入的附加状态，该系统中各点的电压，电流称为电压电流的故障分量。(a)(b)(c)(d)图1故障系统及其等值网Fig.1Faultsystemanditsequalnet(a)故障后电力系统(b)故障后电力系统等值网络(c)电力系统正常运行网(d)故障分量网其中、分别为系统双侧的电源电势；、分别为系统正常运行时故障点处的电压以及故障附加状态的电动势、分别为系统

8、故障时保护安装处测量处的全电压及全电流；、分别为系统非故障运行时的电压及电流；、分别为电压故障分量及电流故障分量；由上述可知，电力系统发生故障时，故障系统可以看作是正常运行网与故障分量网的叠加，相应的故障电流，电压可看作是正常运行网中的工频分量和故障分量网中的工频分量和暂态分量的叠加。而由于微机保护中加入了数字滤波环节，利用的是电流电压的工频分量。因此在分析时，可将故障电流，电压量视作正常运行网中工