本科生课程设计（论文）
第1章 绪论
1.1 配电系统自动化概况
配电系统自动化是指以实时方式就地或远方对配电网进行数据收集，控制，调节和事故处理的技术。其目的在于保证配电网安全经济运行，改善电压质量，降低电能损耗，快熟处理事故，提高供电可靠性。配电系统自动化中包括变电所中的继电保护，当地自动化装置，调度中心之变电所的监控和数据收集系统，配电线自动化，用户自动化等内容。
20世纪50年代以前，配电网变电所中除继电保护装置外，设备的运行，操作和控制均由运行人员或值班人员来完成。之后逐渐发展出了一些自动化装置，但设备的运行和抄表工作仍由人工来完成。50年代后期，曾先后采用通过用电钟式和简易数学式远动装置，实现对远方变电所进行遥信，遥控和遥测。70年代，随着计算机技术的飞速发展，配电网中也开始采用以计算机为基础，在调度中心实现自动化，同时，自动化进一步推向配电线和用户，使配电系统自动化的功能和覆盖范围更加全面。
1.2 本文研究内容
变电站自动化是将变电站中的微机保护，微机监控等装置通过计算网络和现代通信技术集成为一体的自动化系统。我国在经历了以RTU为基础的变电站自动化系统的第一阶段和集中式变电站自动化系统的第二阶段后。90年代中期，随着计算机技术，网络技术及通信技术的飞速发展，同时结合变电站的实际情况，各类分散式变电站自动化纷纷研制成功并投入运行，本文通过分散式变电站的自身特性，着重研究现场单元部件中的保护部分，以及未来的发展趋势。
本次研究任务：
1. 实时分析出线运行运行状态； 2. 故障时启动保护电路； 3. 故障信息上传主站； 4. 接受主站发出的跳闸命令。
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第2章 保护现场单元硬件设计
2.1 电气主接线图
配电系统自动化在变电站中应用广泛，根据设计要求，变电站进线电压为110kV，出线电压为35kV，变压器的容量为5000kVA，监测一回35kV出线，其电气主接线图如图2.1所示。
图2.1 电气主接线图
2.2 保护现场单元总体设计方案
保护现场单元的主要功能为根据安装单位的继电保护装置完成保护功能，接受和执行保护定值修改，如图2.2所示。
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FPGA 自检装 置 模拟量输入 开关量输入 A/D转换器 主CPU 遥控输 出 闪存 通信接口 主站计算机系统
图2.2 保护现场单元总体设计框图
2.3 保护现场单元控制核心模块设计
保护现场单元控制核心由CPU模块，复位电路及时钟电路组成，当主站计算机系统发出修改指令后，CPU根据指令来执行相应的动作，完成遥控功能。
2.3.1 CPU的选择
CPU可以由89C51单片机芯片组成，也可以由PLC可编程控制器来代替，本文研究内容主要以89C51单片机芯片为例，其外形如图2.3所示，双列直插式，40引脚组成。
图2.3 AT89C51芯片外形图
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2.3.2 复位电路设计
当主站计算机系统发出整定命令后，89C51芯片需要进行复位过程，重新输入整定值，复位电路可以完成动作的整定和停止，其电路图如图2.4所示。采用电容与开关并联，再与电阻串联的方式，接AT89C51芯片的第九引脚。
图2.4 复位电路图
2.3.3 时钟电路设计
在接受主站计算机系统发出的延时命令后，核心芯片要根据给定的数值来进行延时动作，时钟电路图如图2.5所示，设计采用双电容并联方式，图中晶振片的频率为11.0592MHz。
图2.5 时钟电路图
2.3.4 保护现场单元控制核心模块原理图
保护现场单元控制核心模块主要由AT89C51芯片，时钟电路，复位电路组成，如图2.6所示，复位电路接在AT89C51的/RET引脚。
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图2.6 保护现场单元控制核心模块原理图
2.4 保护现场单元模拟量检测电路设计
保护现场单元模拟量检测回路，是由电压形成回路，低通滤波器，多路转换开关，A/D转换器组成，其电路图如图2.7所示。
图2.7 模拟量检测回路
2.5 保护现场单元电气设备运行状态检测电路设计
根据设计要求，保护现场单元部件开关量检测回路要具有自检功能，电路图如图2.7所示，其工作原理为：当QF断开时，光耦二极管发光，遥信量输出为
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