摘 要

继电保护可以维护电力系统的正常运行，能在电力系统发生任何故障时及时切除故障，确保电力系统稳定工作，线路继电保护更是电能输送过程中的必要保证。

本文以四方继保公司的CSD-211装置为基础，首先了解继电保护装置的基本构成，学习了微机保护的保护原理，根据实际66KV线路的电压等级和故障量对硬件进行了配置，然后分析最为常见的短路故障，主要针对三段式电流保护和距离保护进行了保护逻辑搭建，画出保护的逻辑原理图，用C语言编写了对应的逻辑算法，完成了66KV及以下线路保护装置部分软件设计。此外，通过在公司装置的实验操作，验证了微机保护，以及对参数进行了整定。

关键字：继电保护；微机原理；软硬件实现；自动化系统

Abstract

Relay protection can maintain the normal operation of the power system, in the event of any fault in the power system in time to remove the fault, to ensure stable operation of the power system, line relay protection is the necessary guarantee in the process of energy transmission.

Based on the CSD-211 device of the company, we first understand the basic structure of the relay protection device and learn the protection principle of the microcomputer protection. The hardware is configured according to the voltage level and the fault quantity of the actual 66KV line, The most common short circuit fault, mainly for the three-stage current protection and distance protection protection logic to build, to protect the logic of the schematic diagram, written in C language corresponding to the logic algorithm to complete the 66KV and below part of the line protection device software design. In addition, through the experimental operation of the company's equipment, verify the computer protection, and the parameters were set.

Key words:relay protection;microcomputer principle;hardware and software implementation; automation system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 继电保护的意义 1

1.2 继电保护的要求 1

1.3 继电保护的分类 2

1.4 线路保护的现状 2

1.5 本文研究意义与目的 3

第2章 保护实现基本原理 5

2.1 保护实现原则 5

2.2 主要保护原理 5

2.2.1 三段式电流保护 5

2.2.2 距离保护 8

2.3 本章小结 9

第3章 线路保护装置插件设计 10

3.1 硬件设计思路 10

3.2 总体框图设计 11

3.3 各模块设计 12

3.3.1 交流模块 12

3.3.2 CPU模块 12

3.3.3 逻辑模块 16

3.3.4 跳闸模块 17

3.3.5 对时模块 17

3.3.6 MMI（人机交互）模块 18

3.3.7 电源模块 18

3.4 本章小结 19

第4章 线路保护逻辑分析与设计 20

4.1 低压元件 20

4.1.1 低压元件原理 20

4.1.2 逻辑分析 20

4.1.3 实现算法 21

4.2 方向元件 21

4.2.1 方向条件 21

4.2.2 逻辑判断 23

4.2.3 实现算法 23

4.3 三段式过流保护 23

4.3.1 三段式过流分析 23

4.3.2 逻辑判断 24

4.3.3 实现算法 24

4.4 反时限过流保护 25

4.4.1 反时限 25

4.4.2 逻辑分析 27

4.5 三段式零序过流保护 27

4.5.1 零序电流 27

4.5.2 逻辑分析 27

4.6 手合过流加速保护 28

4.6.1 手合过流加速原理 28

4.6.2 逻辑分析 28

4.7 零流后加速保护 29

4.7.1 后加速保护原理 29

4.7.2 逻辑分析 29

4.8 分散式低频减载 29

4.9 两种特殊的算法实现 30

4.9.1 延时模块 30

4.9.2 最小二乘法 31

4.10 本章小结 31

第5章 实验验证 32

5.1 设备配置 32

5.2 实验验证 34

5.3 本章小结 36

6 总结和展望 37

6.1 总结 37

6.2 对缺点的完善和展望 37

参考文献 38

致谢 40

第1章 绪论

1.1 继电保护的意义

在经济高速发展的今天，人们对电力的需求量越来越大，电力供应也开始出现紧张，很多地方甚至出现了供电危机，为了缓解电力供应的紧张，有时都不得不采取限电、停电等措施，这对工业生产、居民用电、用电安全都或多或少的带来了负面的影响，在如此严峻的形式下，电力系统的安全维护工作便逐渐变得重要起来，而继电保护是电力系统维护工作的重中之重。

继电保护在电力系统的维护中是十分有意义的，电力系统的各项工作正常运行都离不开继电保护。

第一，只有继电保护正常运行了，电力系统才能够安全、稳定的运行。继电保护以其自身的特点，能在电力系统发生故障或者异常时，在最短和最小的区域内，自动从系统中切除故障设备，同时也可以发出信息给电力监控警报系统，提醒电力维护人员及时解决故障，这样，继电保护不仅可以有效的防止故障发生处设备的损坏，还可以降低由于该故障使的相邻地区供电遭受的二次伤害^[1]。继电保护的正常运行能够有效的防止电力系统在各种故障的影响下其稳定性的逐渐下降甚至崩溃。

其次，继电保护的正常运行可以提高电网质量，降低一些由于电力故障所引起的电能资源的浪费，使得电力资源能够更多更好的应用在真正有需求的地方，保证了社会生活秩序的正常化，提高了经济生产的正常化，确保了社会生活和经济的正常运转，维持了社会运行的稳定，保证了人们生命财产的安全^[2]。在电力系统不够完善的以前，由于电力故障造成的社会经济损失，生命财产受到威胁的事件不在少数，其中“北美8.14停电大事件”是我们继电保护的“前车之鉴”，其不可小觑的影响至今谈及起来也是骇人听闻^[3]。