微机保护课程设计
微机保护算法课程设计
微机保护算法课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解微机保护的基本原理和算法的重要性；2. 掌握常见的微机保护算法，如过流保护、距离保护等；3. 了解微机保护算法在实际工程中的应用和操作流程；4. 掌握微机保护设备的调试、校验和维护方法。
技能目标：1. 能够运用所学算法，分析和解决实际电力系统中的保护问题；2. 能够正确操作微机保护设备，进行调试和校验；3. 能够运用相关软件进行微机保护算法的仿真和分析；4. 能够撰写实验报告和总结，展示学习成果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力系统保护工作的兴趣和责任感；2. 增强学生的团队合作意识和沟通能力；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯；4. 提高学生面对工程问题的解决能力和创新精神。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课，结合理论教学和实验操作，旨在培养学生的实际操作能力和工程素养。
学生特点：学生已具备一定的电力系统基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的实践操作能力和问题解决能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 教材章节：第二章 微机保护原理及算法内容列举：- 微机保护的基本概念和原理- 常见保护算法的原理与实现- 微机保护装置的结构与功能- 保护算法的数字化实现2. 教学大纲安排：- 课时：16课时- 进度安排：第1-4课时：微机保护的基本概念和原理第5-8课时：过流保护、距离保护等常见保护算法的原理与实现第9-12课时：微机保护装置的结构与功能，操作流程及注意事项第13-16课时：保护算法的数字化实现，实验操作与仿真分析3. 教学内容组织：- 理论教学：以教材为基础，结合PPT和案例分析，讲解微机保护原理及算法；- 实践操作：组织学生进行微机保护装置的调试、校验，开展实验操作和仿真分析；- 讨论与总结：引导学生针对实际问题进行讨论，总结所学内容，提高问题解决能力。
微机过电流保护课设整定计算
4、保护2电流Ⅰ段整定计算。
（1）动作电流 。按躲过最大运行方式下本线路末端（即d2点）三相短路时流过保护的最大短路电流来整定，即
(2)动作时限。
第Ⅰ段为电流速断，动作时间为保护装置的固有动作时间，即 。
（3）灵敏系数校验。
在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为：
则 满足要求
在最小运行方式下是保护范围为
则 满足要求
综上，保护1只有Ⅰ、Ⅱ段保护，即电流速断保护、限时电流Ⅱ段动作电流为1.0A 动作时间为0.5s.
保护2装设电流速断保护，动作电流为0.85A 动作时间为0s.
线路末端（d3点）短路时，要求保护3动作，而保护1、保护2不动作，所以保护3动作电流整定为0.7A，动作时间0s.
在最小运行方式下是保护范围为
则 满足要求
2、保护Ⅰ的Ⅱ段整定计算。
（1）动作电流 按与相邻线路保护Ⅰ段动作电流相配合的原则来整定，即
（2）动作时限。应比相邻线路保护Ⅰ段动作时限高一个时限级差 ,即
（3）灵敏系数校验。利用最小运行方式下本线路末端发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验灵敏系数，即
满足要求
3、保护1电流Ⅲ段整定计算。
（1）动作电流 。按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即
(2)灵敏系数校验。
作近后备保护时，利用最小运行方式下本线路末端（d1点）发生两相金属性短路时流过保护装置的电流来校验灵敏系数，即
不满足要求
作远后备保护时，利用最小运行方式下相邻线路末端（d2点）发生两相金属性短路时流过保护装置的电流来校验灵敏系数，即
五、整定计算
设线路阻抗为 则 。
1、保护1电流Ⅰ段整定计算。
（1）动作电流 。按躲过最大运行方式下本线路末端（即d1点）三相短路时流过保护的最大短路电流来整定，即
电力系统微机继电保护课程设计
电力系统微机继电保护课程设计一、绪论为了提高电力系统运行的可靠性和安全性，保护措施是不可或缺的一部分。
在电力系统中，继电保护是其中最重要的一种保护措施。
继电保护的核心是电路保护，主要包括潮流保护和差动保护两大类。
然而，由于电力系统的复杂性，基于传统继电保护的方法难以满足当前电力系统的保护要求。
因此，微机继电保护的出现，为电力系统保护和安全稳定运行提供了新的技术手段。
二、微机继电保护原理微机继电保护是电力系统中采用电子技术实现的高速、准确地检测故障和定位故障位置的自动化设备。
其原理是在故障的瞬间，通过采集电力系统中的各种信号，并对其进行快速的计算和分析，最终实现对电力系统有序、快速、准确的保护。
其中，微机继电保护的核心是数字信号处理器（DSP）和程序控制器，通过高速计算和分析电力系统中各种数据，最终实现对电力系统的保护。
三、课程设计任务1. 设计任务设计一台基于微机继电保护的电路保护系统，实现对电力系统中的故障进行快速的检测和定位，并保障电力系统的安全稳定运行。
2. 设计内容本次课程设计主要涉及以下内容：1.潮流保护的设计2.差动保护的设计3.基于DSP的高速计算技术4.程序控制器的设计3. 设计思路本次课程设计的思路是：在故障的瞬间，通过采集电力系统中各种信号（如电压、电流等），并通过潮流保护和差动保护等方式对其进行分析，最终实现电力系统的保护。
同时，电路保护系统通过DSP和程序控制器的协同控制，实现对电路保护过程的快速问题诊断。
本次课程设计的关键技术是程序控制器和DSP技术。
四、设计实现步骤1. 选题本次课程设计选题为电力系统微机继电保护课程设计。
2. 分工合作在确定选题之后，按照小组成员的各自特长和兴趣分配任务，各自完成设计和编程任务。
3. 设计和编程根据选题确定设计思路，开始进行电路保护系统的潮流保护和差动保护的设计和编程。
4. 单元测试设计和编程完成后，进行单元测试，分别测试各个模块的功能是否正常。
距离微机保护课程设计
距离微机保护课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握距离微机保护的基本原理，理解其工作流程及关键参数设置。
2. 学会运用距离保护的特点和适用范围，对不同故障情况进行分析。
3. 了解距离保护与其他保护方式的区别与联系，提高综合应用能力。
技能目标：1. 培养学生运用距离微机保护相关软件进行故障分析的能力。
2. 能够根据实际案例，独立设计并调整距离保护方案，提高解决问题的实践能力。
3. 提高学生团队协作和沟通能力，通过小组讨论、展示等形式，分享观点和经验。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力系统保护工作的兴趣，激发学习热情和积极性。
2. 增强学生责任感，认识到距离微机保护在电力系统中的重要性，提高职业素养。
3. 引导学生树立正确的价值观，关注社会热点问题，为我国电力事业的发展贡献自己的力量。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在让学生在掌握距离微机保护基本知识的基础上，提高实际操作和综合应用能力，同时注重培养学生的学习兴趣、责任感及团队协作精神，为我国电力行业培养高素质的技术人才。
二、教学内容1. 距离保护原理：讲解距离保护的基本原理，包括阻抗特性、动作特性、方向特性等，结合教材第二章内容，让学生深入理解距离保护的机理。
2. 距离保护设备与参数设置：介绍距离保护装置的组成、功能及参数设置方法，参照教材第三章内容，让学生掌握实际操作步骤。
3. 故障分析：分析不同故障类型下距离保护的动作过程，结合教材第四章案例，培养学生分析问题、解决问题的能力。
4. 距离保护与其他保护方式的比较：阐述距离保护与过流保护、差动保护等保护方式的区别与联系，参考教材第五章内容，提高学生的综合应用能力。
5. 实践操作：组织学生进行距离保护软件操作，设计故障分析实验，结合教材第六章内容，锻炼学生的实际操作能力。
6. 距离保护方案设计：指导学生根据实际案例，设计距离保护方案，调整参数，优化保护性能，参照教材第七章内容，提升学生的实践能力。
单片机课程设计-基于MCS51单片机的微机保护装置模拟设计
3．2 软件设计 3．2．1 主程序流程图
-6 -
开始
8255控制方式初始化
开总中断开关 T0、T1下降沿触发
禁止外部中断0、 禁止外部中断1
启动A/D转换器 采样电压
采样值≥80H？
N
采样值≥66H？
N
采样值≥33H？
N
Y
N
I段是否拒动？
Y Y
I段保护动作
N
II段是否拒动？
II段保护动作
Y
Y
III段保护动作
关于拒动的设置，是用 8255 的 PC7、PC6 控制 I、II 段是否拒动。
3．1 硬件设计 3．1．1 硬件接线图
3．详细设计
图 2 硬件接线图
3．1．3 引脚连接详细说明
CS1
CS2、A0、A1
A3 区 CS3、A0、A1
ES598PCI P1.0、P1.1、P1.2
P1.4
/INT0、/INT1
ORG 0000H
图 4 主程序流程图
-7 -
Y
P1.0是否为0？
N
Y
P1.1是否为0？
N
Y
P1.2是否为0？
N
LJMP START
ORG 0003H
LJMP INT_0
ORG 0013H
LJMP INT_1
ORG 0030H START: MOV A,#10001000B ;8255 控制字,A、B 组工作方式 0，A 口输出,C 口高四位输入,B 口输出
1．2 设计要求
利用 STAR ES598PCI 实验仪的硬件资源设计一个“基于 MCS-51 单片机的微机保护装 置”。当被保护线路上发生短路故障时，要求模拟电流保护装置切除短路故障。当线路中 的电流 I 大于某一段电流保护的动作值时，该段保护将启动，并经过相应的动作时限后动 作于跳闸。各段电流保护可通过动作时限来获得选择性。
微机保护硬件原理教材课程
数据采集与处理
微机保护硬件可实时采集工业现 场的各种数据，进行处理与分析， 为工业自动化的监控与管理提供
有力支持。
故障预警与诊断
通过对工业现场数据的实时监测 与分析，微机保护硬件可实现故 障预警与诊断功能，及时发现潜 在故障并采取措施，避免生产事
故的发生。
微机保护硬件在工业自动化中的应用
设备保护与控制
数字信号处理技术
数字信号处理器（DSP）
专门用于进行数字信号处理的微处理器，可实现高速、实时的数 据处理。
保护算法
根据电力系统的特点和保护要求，设计相应的保护算法，如过流保 护、距离保护、差动保护等。
故障特征提取
利用数字信号处理技术提取故障时的特征量，如故障电流、故障电 压等，为故障识别和定位提供依据。
微机保护硬件原理教 材课程
目录
• 课程介绍与背景 • 微机保护硬件基础 • 微机保护硬件的核心技术 • 微机保护硬件的应用与实践
目录
• 课程介绍与背景 • 微机保护硬件基础 • 微机保护硬件的核心技术 • 微机保护硬件的应用与实践
目录
• 微机保护硬件的发展趋势与挑战 • 课程总结与展望
目录
• 微机保护硬件的发展趋势与挑战 • 课程总结与展望
控制技术
微处理器控制技术
利用微处理器实现各种复杂的控 制功能，如保护逻辑判断、定值 管理、自检和互检等。
开关量输入输出通
道
实现微机保护装置与外部设备的 开关量信号交换，如断路器、隔 离开关的状态信号输入和跳闸、 合闸命令输出。
人机交互技术
提供友好的人机界面，方便用户 进行参数设置、定值整定、故障 信息查询等操作。
通信技术
通信接口
数据传输
微机原理之低电压保护课程设计
基于8031的低电压保护系统前言本次微机原理设计是以单片机8031为核心，单片机又称微控制器（MCU），它无处不在，无处不有。
全世界单片机的年产量已近100亿片，在我国，年应用量约为6亿左右，而且还在不断的增长。
简单的应用玩具、家用电器，复杂的应用如仪器仪表、工业控制、汽车、军用设备等等，几乎每一项领域都可以看到单片机的应用，因此作为一名即将走向社会并且学习过微机原理的学生，进行微机原理课设是非常有意义的。
本课程设计的主要目的是提高实践能力，包括提高汇编等语言的编程能力及对接口等硬件的理解分析能力和设计接口电路能力，本组的设计也是力求在明白原理的基础上，着重掌握各个芯片的功能与各之个芯片之间的配合关系。
随着社会生产力的大力发展，电力需求的大幅增长。
当今的供电企业及用户也越来越关注电能质量。
低电压保护作为继电保护的一种方法也被广泛的运用于各类用电供电企业。
低电压保护的定义是指：当被测量点的电压低于规定值时执行相应保护动作的保护方式。
本次微机原理课程设计我们就将电压测量系统与微机保护相结合。
本次我组的设计思路基本如下：通过测量被测点的电压，再经过交流电压变送器，将电压互感器二次侧的100V的电压变成0—5V的电压，为了减小测量电压的干扰，在交流电压变送器的输出末端增加低通滤波器。
接着将滤波后的模拟量输入A/D转换器，将电压的模拟量变为数字量供CPU计算比较使用。
我组设计了键盘输入和显示部分，可以输入比较电压的值，并且显示当地点的电压。
并且通过设计软件子程序，达到出口报警，和延时跳闸。
在本次的编写过程中，参考和引用了单片机教材和专著中的一些内容。
对此表示深深的感谢！由于本小组成员学识水平有限，再加上时间较紧，设计中难免会有错误和不妥之处，恳请老师批评指正原理图1、CPU及其基本外围电路1.1 8031简介一、管脚功能介绍MCS-51 8031单片机为40引脚芯片，安琪引脚功能可分为三部分：①I/O口线：P0、P1、P2、P3、共4个8位口②控制口线：PSEN（片外取指控制）、ALE（地址锁存控制）、EA（片外存储器选择）、RESFT（复位控制）③电源及时钟：Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2其应用特性：①I/O口线不能都用作用户I/O口线，可完全用作用户使用的I/O口线只有P1口，以及作为多功能使用时的P3口。
继电微机保护课程设计
前言电系统的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。
但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。
继电保护（包括安全自动装置）是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。
许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。
因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。
因此，继电保护技术得天独厚，在几十年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
（1）机电式继电保护阶段。
（2）晶体管式继电保护阶段。
（3）集成电路式继电保护阶段。
（4）计算机式继电保护阶段。
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。
可以说从20 世纪90 年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
本次课程设计主要任务是通过对某简单电网进行继电保护系统设计，掌握继电保护的配置方法、基本原理和整定计算的基本方法，深化对线路、变压器、母线等元件的继电保护基本原理和装置结构的理解，掌握各种元件的保护配置和故障后的动作特性，掌握微机保护中各种保护的整定方法、接线方法。
掌握判定微机继电保护装置正确动作的方法。
第一章继电保护的配置按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-93）及《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》（GB50062-92）的要求，35kV及以上中性点非直接接地电力网的线路，对相间短路和单相接地，应按本节的规定装设相应的保护。
保护装置采用远后备方式。
对单侧电源线路，可装设一段或两段式电流速断保护和过电流保护。
对单相接地故障，应在发电厂和变电站母线上，装设单相接地监视装置，监视装置反映零序电压，动作于信号。
微机继电保护精品课件教材课程
大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。
大数据技术还可以用于对历史故障数 据进行挖掘和分析，找出故障发生的 规律和原因，为预防和解决故障提供 科学依据。
大数据技术还可以用于对电力系统的 运行状态进行实时监测和预警，及时 发现潜在的故障风险，提高电力系统 的安全性和稳定性。
详细描述
通信故障通常表现为通信指示灯不亮、通信数据异常等。这 可能是由于通信接口接触不良、通信线缆损坏或通信协议不 匹配等原因造成的。处理通信故障需要检查通信接口和线缆 是否正常，同时确保通信协议的一致性。
通信故障
总结词
通信故障是指微机继电保护装置与其他设备或系统之间的通 信出现问题，导致信息传输受阻或数据错误。
物联网技术在微机继电保护中的应用
物联网技术可以实现电力设备和 保护装置之间的信息交互和远程 控制，提高保护装置的自动化和
智能化水平。
物联网技术还可以用于对电力设 备的运行状态进行实时监测和预 警，及时发现设备的异常情况，
提高设备的可靠性和安全性。
物联网技术还可以用于实现电力 系统的远程管理和控制，提高电 力系统的运行效率和可靠性。
靠性。
距离保护
距离保护通过测量故障点到保护装 置的距离，判断故障位置，实现选 择性保护。
方向保护
方向保护通过比较故障电流的方向， 判断故障是否发生在被保护线路的 内部，实现选择性保护。
微机继电保护的软件算法
电流差动保护
电流差动保护通过比较线路两侧 电流的大小和相位来判断故障是 否发生，具有较高的灵敏度和可
大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。
微型机继电保护原理课程设计
微型机继电保护原理课程设计1. 简介随着技术的不断发展，电力系统的自动化程度不断提高，微型机在电力保护中的应用也越来越广泛。
在电力系统中，电力保护的作用十分重要，它能够及时检测电力系统中的故障并对其进行保护，保证电力系统的正常运行。
因此，在学习电气自动化技术时，掌握微型机继电保护原理是非常必要的。
微型机继电保护原理课程设计是针对电力系统自动化技术的一种教学方法，它将电力保护的理论知识与微型机技术相结合，提高电气自动化技术人才的综合能力。
本文将介绍微型机继电保护原理课程设计的主要内容，包括课程设计的目的、课程设计的内容和教学方法等。
2. 目的本次微型机继电保护原理课程设计的目的是为了让学生能够深入理解电力保护的基本原理，掌握微型机在电力保护中的应用技术，提高学生的理论知识和应用能力。
3. 内容微型机继电保护原理课程设计的内容主要包括以下方面：3.1 绪论介绍微型机继电保护原理课程设计的目的和意义，以及电力保护在电力系统中的作用和重要性。
3.2 电力系统的故障与保护主要介绍电力系统中可能出现的故障类型，以及常见的保护方式，如过流保护、欠压保护、过载保护等。
3.3 微型机应用技术介绍微型机在电力保护中的应用技术，如控制逻辑实现、故障检测、信号采集等。
3.4 微型机继电保护原理设计解析微型机继电保护原理的设计流程，包括硬件设计、软件设计、通信设计等。
3.5 模拟实验设计一个简单的仿真实验，让学生了解微型机继电保护原理的具体应用过程，并能够手动调试和控制其运行状态。
3.6 实际操作学生将在教师指导下，使用微型机控制某一电力设备的保护运行，熟练掌握课程设计中所学的理论知识和实践技能。
4. 教学方法微型机继电保护原理课程设计是一门实践性很强的课程，因此在教学过程中需要使用多种教学方法。
4.1 讲解理论知识通过讲解电力保护的原理知识，让学生了解电力系统中常见的故障类型和保护方式，并掌握微型机在电力保护中的应用技术。
变压器微机保护课程设计
变压器微机保护课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解变压器的基本工作原理及其在电力系统中的作用；2. 掌握微机保护的基本原理、组成及功能；3. 学会分析变压器故障类型及对应的保护方法；4. 了解变压器保护参数的整定原则及方法。
技能目标：1. 能够正确使用微机保护装置进行变压器的保护操作；2. 能够根据实际工程需求，设计合理的变压器微机保护方案；3. 能够通过相关软件对变压器微机保护系统进行仿真分析；4. 能够解决实际工程中变压器保护方面的问题，具备一定的故障排查能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力系统及变压器保护工作的兴趣，激发他们的学习热情；2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题；3. 增强学生的安全意识，认识到变压器保护在电力系统运行中的重要性；4. 引导学生树立正确的价值观，关注国家电力事业的发展，为我国电力工程贡献自己的力量。
课程性质：本课程为电气工程及其自动化专业高年级的专业课程，具有理论性、实践性和应用性。
学生特点：学生具备一定的电气基础知识，具有较强的动手能力和一定的工程意识。
教学要求：结合理论知识与实践操作，注重培养学生的实际应用能力和创新思维，提高学生解决实际工程问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际变压器保护工程中，为将来的职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 变压器的工作原理及其在电力系统中的作用；- 变压器的基本结构；- 变压器的运行原理；- 变压器在电力系统中的应用。
2. 微机保护原理及保护装置；- 微机保护的基本原理；- 微机保护装置的组成与功能；- 常见微机保护装置的介绍。
3. 变压器故障类型及保护方法；- 变压器的常见故障类型；- 各类故障的保护原理及方法；- 保护参数的整定原则及方法。
4. 变压器微机保护系统设计；- 变压器保护系统的设计原则；- 变压器保护装置的选择；- 变压器保护系统的接线及调试。
5. 变压器保护仿真分析；- 常用仿真软件的介绍；- 变压器保护系统的建模与仿真；- 仿真结果的分析与优化。
微机保护原理课程设计
微机保护原理课程设计一、教学目标本课程旨在通过微机保护原理的学习，使学生掌握微机保护的基本概念、原理和方法，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：•了解微机保护的基本概念、分类和特点；•掌握微机保护的硬件和软件组成；•理解微机保护的工作原理和保护逻辑；•熟悉微机保护的调试和维护方法。
2.技能目标：•能够分析微机保护系统的工作原理和保护功能；•具备设计和实现简单微机保护电路的能力；•能够进行微机保护系统的调试和故障排除。
3.情感态度价值观目标：•培养学生的团队合作意识和沟通能力；•培养学生对微机保护技术的兴趣和好奇心；•培养学生关注安全、责任感和职业道德。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括微机保护的基本概念、硬件和软件组成、工作原理、保护逻辑、调试和维护方法等。
具体安排如下：1.微机保护的基本概念和分类：介绍微机保护的定义、分类和特点，包括数字式保护、模拟式保护和混合式保护等。
2.微机保护的硬件组成：介绍微机保护硬件的各个组成部分，包括中央处理器、存储器、输入/输出接口、通讯接口等。
3.微机保护的软件组成：介绍微机保护软件的各个组成部分，包括保护逻辑、故障判断算法、数据显示和记录等。
4.微机保护的工作原理和保护逻辑：介绍微机保护的工作原理，包括信号处理、故障判断、保护动作等，以及常见的保护逻辑和算法。
5.微机保护的调试和维护方法：介绍微机保护系统的调试和维护方法，包括硬件检查、软件设置、故障排除和性能优化等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解和演示，向学生传授微机保护的基本概念、原理和方法。
2.讨论法：学生进行小组讨论，促进学生之间的交流和合作，培养学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用微机保护的知识和方法。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手进行微机保护系统的调试和故障排除，提高学生的实践能力。
微机保护算法课程设计
微机保护算法课程设计一、教学目标本课程的教学目标旨在帮助学生掌握微机保护算法的基本原理和实现方法，培养学生的编程能力和算法思维。
通过本课程的学习，学生将能够理解微机保护的基本概念、熟悉各种保护算法的设计和实现，并能够运用所学知识解决实际工程问题。
1.掌握微机保护的基本原理和分类；2.熟悉各种保护算法的设计方法和实现技巧；3.了解微机保护算法的应用领域和发展趋势。
4.能够运用编程语言实现简单的保护算法；5.能够分析和解决实际工程中的保护问题；6.具备一定的创新能力和团队合作精神。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学精神和批判性思维；2.增强学生对微机保护算法的兴趣和热情；3.培养学生对工程实践的尊重和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括微机保护的基本原理、保护算法的设计和实现、以及保护算法的应用。
具体包括以下几个部分：1.微机保护的基本原理：介绍微机保护的概念、分类和原理，包括电流保护、电压保护、差动保护等。
2.保护算法的设计和实现：讲解各种保护算法的设计方法和实现技巧，如模拟算法、数字算法、算法等。
3.保护算法的应用：介绍保护算法在电力系统中的应用领域和实例，如继电保护、故障诊断、状态估计等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。
具体包括以下几种方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握微机保护算法的基本原理和实现方法。
2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队合作精神和批判性思维。
3.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生更好地理解和应用所学知识。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲手编程实现保护算法，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《微机保护算法》等。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《电力系统保护》、《计算机算法》等。
3.多媒体资料：制作课件、教案等多媒体资料，以图文并茂的形式呈现教学内容。
微机保护电子教案
1、作用：模拟值 数字量（二进制）
注意： （1）编码的位数取决于ADC。 （2）由于编码的位数是有限的， 因而对连续的模拟量用有限长位数 的二进制表示时不可避免地存在误 差。 ADC的位数越多，数值越细， 所引入的量化误差越小，或称为分 辨率越高。
2、 A/D 种类：VFC型和逐位逼近型
位Q1直接相连，而12位数据输出线并联后接至CPU的8位数据总线。 AD574A的三根基本控制线 (CS· 、CE、R／C)采用标准接法，因而可以 用CPU对地址XXXX写和读的指令来启动转换和读取数据。转换完成后 的信息由 AD574A的状态线STS经并行口 PB0送给CPU。
多路开关7506的四根路数选择线分别接至并行口的PA0～PA3 ，因 而CPU可以通过给PA0～PA3赋值的指令控制多路开关的切换。各采样 保持器芯片(LF398)的逻辑输入端并联后接至定时器的脉冲输出端。定时 器在再次发出采样脉冲的同时向CPU请求中断，以通知CPU来控制数据
五、模数转换器（A/D或称ADC）
（2） 逐位逼近型模数转换器
开始转换时，SAR首先将其最高位置“1”并送给D／A转换器，如果D／A转换器的 输出小于模拟量输入值，则 SAR 寄存器的最高位保留为“ 1” ；反之，则最高位清 “0”。将SAR寄存器次高位置“l”，再与输入模拟量进行比较，以决定SAR寄存器 的次高位应是“ 1”还是“ 0” 。这样直到最后一位完成后， SAR 寄存器中的数码就 是所求的数字量
（1） VFC型模数转换器
数字脉冲波 二进制 数字量 总线
u in
电压 形成
VFC
计数器
CPU
VFC型模数转换器将电压形成回路得到的电压模拟量线性地变换为数字脉 冲，计数器对脉冲计数，再由CPU每隔一个TS读取计数器的脉冲计数值， 并根据比例关系算出输入电压Uin对应的数字量，从而完成了模数转换。 VFC型模数转换器优点： 1）工作稳定，线性好，电路简单。 2）抗干扰能力强。 3） VFC的工作可以不需CPU控制，与CPU的接口简单。 4）可以方便地实现多CPU共享一套VFC变换。
电机微机保护设计
山东科技大学本科毕业设计论文题目交流异步电动机微机保护设计学院名称信息与电气工程学院专业班级电气工程及其自动化07-3学生姓名马懿学号0701101220指导教师于群摘要本文分析了国内外异步电动机各类保护装置及保护算法的发展现状，借助现代集成电路技术和微电子技术的迅速发展，一改传统电机自动保护模式，以电动机安全可靠运行为中心，在电动机继电保护系统中采用单片机(MCU)设计开发了一种电机继电保护装置。
装置可以实时采集电机中电压、电流信号，对采样数据进行保护算法计算，监视当前电动机的工作状态，一旦有故障发生，则进行相应保护动作，并分析出保护原因。
论文首先分析电动机主要故障特点并基于Matlab/simulink进行了仿真，然后论述了继电保护装置的软件、硬件设计以及保护算法的选择与实现。
在保护算法的软件设计中，选择均方根采样算法和数字滤波器来实现快速、准确获取电动机的运行参量，选择对称分量法来实现故障的快速判断。
基于MCS-51系列单片机设计出了基本的硬件电路，并且绘制了基本的程序框图。
关键词：电动机保护，simulink仿真，单片机AbstractThis paper analyzes the domestic and foreign various protection device and asynchronous motor development present situation, the protection algorithm by means of modern integrated circuit technology and microelectronics technology rapid development, change traditional motor automatic protection mode to motor for the center, safe and reliable operation of the relay protection system in motor adopts single-chip microcomputer (MCU) design developed a motor relay protection device. Device can real-time data acquisition machine, voltage, current signal of sampled data protection algorithm, monitoring the current motor working state, once a fault occurs, then corresponding protection movement, and analyze the protection reasons.Thesis firstly analysis based on the main malfunctions characteristics and motor simulink.this simulation, then discusses the relay protection device and the design of hardware and software of the selection and realize protection algorithm. In the design of software protection algorithm, choose RMS sampling algorithms and digital filters to achieve rapid, accurate obtain motor running parameter, the choice method to realize symmetric component fault fast judgment. Based on MCS - 51 series microcontroller out the basic hardware circuit and mapped the basic program diagram.Keywords: motor protection, simulink, microcontroller目录1 绪论 (1)1.1 异步电机保护的意义 (1)1.2 异步电动机保护的发展情况 (1)2 异步电机故障分析及仿真 (5)2.1异步电动机的常见故障类型 (5)2.2异步电动机的常见故障仿真 (6)2.3 本章小结 (15)3 异步电机保护判据和方法 (16)3.1电流速断保护 (16)3.2 过负荷保护 (16)3.3 启动时间过长保护 (19)3.4 堵转保护 (19)3.5 零序保护 (20)3.6 负序过流保护 (21)3.7 低压保护 (21)3.8 本章小结 (22)4 异步电机微机保护算法 (24)4.1 计算方法的选择 (24)4.2 数字滤波器的选择 (29)4.3负序及零序电流的计算 (35)4.4 本章小结 (38)5 异步电机微机保护硬件设计 (40)5.1 硬件总体设计思想 (40)5.2 微机电动机保护装置整体介绍 (40)5.3 数据采集模块 (41)5.4 CPU模块 (46)5.5 人机接口电路及其他电路 (51)5.7 电源选取 (59)6 异步电机微机保护软件设计 (60)6.1 主程序框图 (61)6.2 中断处理程序 (62)6.3 人机对话程序 (64)总结与展望 (67)参考文献 (69)致谢 (71)附录一中英文翻译 (72)附录二电动机微机保护系统硬件原理接线图（另附） (82)1 绪论1.1 异步电机保护的意义异步电机因其结构简单、成本低，运行维护方便和较好的机械特性而在工业控制与各种电气传动系统有着广泛的应用，低压电动机主要应用于工农业和其它国民经济各部门，作为拖动机床、水泵、起重机、卷扬机、轻工业和农副业加工设备以及其它一般机械的动力；它是各种电动机中应用最广，需求量最大的一种电机。
微机保护设计
微机保护设计基于单⽚机的B站微机电流速断保护设计摘要：电⼒作为⼀种⾼级、清洁、⽅便的能源利⽤形式，正越来越⼴泛地应⽤于经济社会的各个⽅⾯。
电⼒系统运⾏的安全性是形成系统威胁的主要问题，然⽽电⼒系统中的故障却是不可避免的。
为确保系统安全稳定运⾏，增强供电的可靠性和连续性，就需要⼀个优质的故障诊断分析系统。
输电线路，它连接着电源和各种⽤电设备，实现电能的传输任务。
当输电线路发⽣短路故障时，短路电流⽐正常⼯作电流⼤许多倍，产⽣巨⼤的热效应和⼒效应。
这不仅危及线路的本⾝的运⾏，⽽且给整个电⼒系统的安全稳定运⾏带来了隐患。
继电保护（包括安全⾃动装置）是保障电⼒设备安全和防⽌及限制电⼒系统长时间⼤⾯积停电的最基本、最重要、最有效的技术⼿段。
本⽂是针对BC段线路的电流保护设计，对采⽤单⽚机构成结构简单，成本低，使⽤⽅便的三段式电流保护装置的硬件结构、软件设计进⾏了研究，设计了⼀种基于MCS-51单⽚机的输电线路电流保护装置，并且进⾏了电流保护整定值的计算和灵敏度教研，完成了芯⽚选型及外围电路设计，给出了软件流程图。
关键词：微机保护；电流保护；继电保护；单⽚机；输电线路中图分类号：TM77A Deisign of Microcomputer Current Protection based on MCS-51Class2113,Institute of electrical and mechanical , Anhui Polytechnic University Abstract:The electric power took one kind of senior, clean,convenient energy use form, is more and more widely applied i n economic society in evry aspect.The security movement of electrical power system is the main question form the system t hreat, however breakdown in the electrical power system is inevitable actually. For guarantees the system safe stable move ment, the enhancement power supply reliability and the continuity, need a high quality breakdown diagnostic analysis syste m. Transmission network, it joins power source and the various transmission tasks that realize electrical energy with electri cal equipment. When transmission network occurs the fault of short circuit short-circuit current than normal working curre nt a lot of times, produce huge fuel factor and force effect. This not only dangerous operation of the of line has also brought hidden trouble to the safely steady operation of entire power system. Relay protection (including security automatic device) is the guarantee electric power equipment safety and to prevent and limit of power system blackouts for a long time the most basic, most important, the most effective technological means.This article is aimed at the BC section of line current protection design, to use single chip has simple structure, low cost, convenient to use the three-step current protection device of hardware structure and software design are studied, designed a MCS - 51 single chip microcomputer based transmission line current protection device, and the current protection setting value calculation and sensitivity of the research, completed the chip selection and peripheral circuit design, software flow chart are given.Key words: The microcomputer protection; Current protection; Relay protection; Single chip microcomputer; Transmission line.1 引⾔1.1 ⼀次接线图图1 ⼀次接线图微机线路保护实验装置的⼀次接线图如图所⽰，电源电压105V ，最⼤运⾏⽅式下系统阻抗13Ω，最⼩运⾏⽅式下系统阻抗10Ω，正常运⾏⽅式下系统阻抗16Ω。
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课程设计（论文）题目10kv干式配电变压器微机保护设计学生姓名学号班级指导教师评阅教师完成日期2014 年12 月 5 日10kv干式配电变压器微机保护装置设计引言随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平的不断提高，城乡用电负荷不断增加，在电力紧缺的情况下，无油、防火、寿命长、低噪、维修简单、安全可靠的10kv干式配电变压器得到越来越广泛的应用。
本文将通过对变压器微机保护原理的阐述和分析，以10kv干式变压器为对象设计一套微机保护装置，包括了与微机保护相配合的主接线形式、主要电器设备及保护配置方式的选择，并对保护装置的信号、开关量输入输出、时钟、数据存储、数据通信等功能模块进行选型设计，使之具有对变压器电压、电流、温度实时监控，反映故障并对故障信息进行存储和与计算机进行通信等功能。
关键字：10kv 干式变压器微机保护目录1 绪论---------------------------------------------------------------------------------------------- 42 微机保护系统组成、特点及其功能 ------------------------------------------------------ 42.1 硬件部分 ------------------------------------------------------------------------------- 42.2 软件部分 ------------------------------------------------------------------------------- 62.3 微机保护的功能 ---------------------------------------------------------------------- 63 变压器微机保护配置 ------------------------------------------------------------------------ 74 微机保护功能模块设计 -------------------------------------------------------------------- 84.1 信号处理模块设计 ------------------------------------------------------------------- 84.2 开关量输入/输出模块设计--------------------------------------------------------- 94.3 实时时钟模块和数据存储模块设计 -------------------------------------------- 105 变压器微机保护演示装置硬件电路设计--------------------------------------------- 105.1 键盘输入电路 ----------------------------------------------------------------------- 115.2 输出模块 ----------------------------------------------------------------------------- 116 软件设计-------------------------------------------------------------------------------------- 136.1 单片机软件编程 -------------------------------------------------------------------- 136.2 部分程序流程图 -------------------------------------------------------------------- 136.2.1 数据采集程序流程图------------------------------------------------------ 136.2.2 键盘显示程序--------------------------------------------------------------- 14 6.2.3 LCD显示程序 -------------------------------------------------------------------------- 156.3 主程序流程图如下 ----------------------------------------------------------------- 167 总结-------------------------------------------------------------------------------------------- 16 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------- 161 绪论伴随着我国电力行业的迅猛发展，对电力系统中各类重要的电气设备的保护措施也得到了长足的发展。
变压器作为电力系统中重要的电气设备，它能否正常运行对整个电力系统的正常运作有着重要的意义。
相对于高压配电变压器，中低压（110KV 及以下）配电变压器广泛应用于城市居民用电和工业配电场合，同时由于农村及偏远地区不断扩大的用电需求，对这些地区的变压器安装安全可靠的微机保护装置就显得极为重要。
本文选择1250KVA/10KV 干式变压器作为对象设计微机保护。
设计变压器一次侧主接线形式、主要电器设备及保护配置方式的选择，并对保护装置的信号、开关量输入输出、时钟、数据存储、数据通信等功能模块进行选型设计，使之具有对变压器电压、电流、温度实时监控，反映故障并对故障信息进行存储和与计算机进行通信等功能。
2 微机保护系统组成、特点及其功能微机保护主要由硬件和软件两大部分构成，硬件部分包括微处理器（单片机），输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。
软件部分主要包括用汇编语言编写的计算机初始化程序、针对保护原理而设计的测量和判断故障的程序、数字铝箔程序、计算机硬件和软件的自检程序等。
2.1 硬件部分硬件部分主要包括数据采集单元、微机主控单元、开关量（数字量）输入、输出电源、人机接口单元和通信接口单元。
图2-1为硬件系统的总体框图：图2-1微机保护硬件系统总体框图（1）数据采集单元数据采集单元是将从被保护元件的电流互感器、电压互感器或其他变换器上取得的二次模拟电量，变换成微机主控单元能够处理的数字量。
图2-1-2表示了常用的数据采集单元的框图。
图2-1-1数据采集单元框图（2) 微机主控单元微机主控单元时微机保护装置的核心部分，其典型组成如图2_3所示：图2-1-2微机主控单元框图 （3）人机接口单元人机接口单元主要是由打印机、键盘、液晶显示器或数码管组成，完成打印，整定值得设定、修改及显示，装置功能设置，状态显示和指令设置等人机交互任务。
（4）开关量（数字量）输入/输出单元微机保护装置输入的开关量经过光耦隔离接入微机主控单元；保护装置发出的跳闸命令和中间信号等经过光电隔离器件带动中间继电器，最后由中间继电器的触点带动输出继电器执行相应的功能。
（5）通信接口单元近年来随着变电站综合自动化的逐步实现，对保护装置的通信要求越来越高。
在综合自动化的分层系统中，微机保护装置除完成保护功能外，还要向站主机传送其动作信息、时间记录和故障报告等信息。
在变电站无人值班时，调度所可通过站内主机对微机保护实现远方控制，如软件投退、修改定值等。
2.2 软件部分软件部分可分为两大组成部分：监控程序和功能程序。
监控程序主要实现微机系统的初始化、硬件部分的自检、人机对话等；功能程序应完成整个保护及数据记录功能，一般包括数据采集、数字滤波、数值计算、动作判断和出口、发信及通信功能等。
2.3 微机保护的功能变压器微机保护系统应完成完成的功能：（1）通信功能各保护单元必须设置有通信接口，除了与微机监控系统通信外，还包括通过监控系统和控制中心的数据通信。
（2）故障记录功能当被保护对象发生事故时、能自动记录保护动作前后有关的故障信息，包括短路电流、故障发生时间和保护出口时间等，以利于分析故障。
对于电压等级较高或非常重要的变电站还单独设置故障录波装置。
（3）统一时钟对时功能，以便准确记录发生故障和保护动作的时间。
（4）存储多种保护整定值（5）当地显示与多处观察和授权修改保护定值除了在各保护单元上要能显示和修改保护定值外，考虑到无人值班的需要，通过当地的监控系统和远方调度端，应能观察和修改保护定值。
（6）故障自诊断，自闭锁和恢复功能。
每个保护单元应有完善的故障自诊断功能，发现内部有故障，能自动报警，并能指明故障部位，以利于查找故障和缩短维修时间；对于关键部位故障，例如，转换器故障或存储器故障，则应自动闭锁保护出口；如果是软件受干扰、造成“飞车”的软故障，应有自启动功能，以提高保护装置的可靠性。
3 变压器微机保护配置变压器的不正常工作状态主要有过负荷、外部短路引起的过电流，外部接地短路引起的中性点过电压，油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高，变压器的过励磁故障等。
针对以上情况，变压器一般采用以下几种保护方式：（1）变压器瓦斯保护：反映变压器油箱内部各种故障和油面降低。
0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。
当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。
带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。
（2）纵联差动保护或电流速断保护：反映变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。
保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。
①对 6.3MVA以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。
②对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。
③对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重纵联差动保护。
④对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护。