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在该系统中,上位机由一台PC机组成,通过MWE485-C转换器（该器件的详细说明及在本系统中的用法见4.3.2）将RS-232信号转换为RS-485信号或将RS-485信号转换为RS-232信号；同时下位单片机使用的是MAX-485芯片（见4.3.2）连接到RS-485总线上进行RS-485与TTL电平之间的转换；通信电缆采用屏蔽双绞线，抗干扰能力强，提高了系统运行的安全、可靠性。
2.3 电力系统故障简要分析及智能保护、监测【1】【3】【32】【33】【34】 2.3.1 电力系统简单不对称故障分析
短路故障中的三相短路为对称短路，分析较为简单。而实际的电力系统中的故障大多数是不对称的，为了保证电力系统和它的各种电气设备的安全运行，必须进行各种不对称故障的分析。简单不对称故障，是仅在电力系统中的一处发生不对称短路或断相的故障。对称分量法是分析计算不对称故障常用的方法。
对称分量法分析计算的主要思路是：当电力系统k点发生不对称故障时，相当于在该点接上三相阻抗不对称的故障电路。这时整个电力系统由两部分性质不同的电路组成，一部分是未发生故障前原来的三相阻抗对称的系统，另一部分就是三相阻抗不对称的故障电路。由于在应用对称分量法时，只有在三相阻抗相等的条件下才可以建立各序的独立序网络，因此可在k点把这两部分电路分开处理。对原来的三相对称系统，从k点看可以得到三个相互独立的对称分量序网和序网方程。从k点看故障电路可以得到三个故障条件，也就是对称分量之间的关系方程式，联解这六个方程式，就可以求出故障处的对称分量电压和电流。
应用对称分量法分析不对称故障，求解故障时各序电压和电流可分别用三个序网描述，它们的电压方程式如下：
??U??ZI?UD1D0D1D1???ZI?UD2D2D2
（2-1）
U ? D 0 ? ? Z D ? 0ID0
式中省去下标a，只要指明以a相为基准即可。分析简单故障时，取特殊相为基准最为方便。单相故障时，故障相为特殊相；两相故障时，非故障相为特殊相。
各种不对称短路的边界条件如表2-1所示，用对称分量表示的边界条件均以特殊相为基准。
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表2-1 各种不对称短路的边界条件
短路类型 单相接 地短路 两相 短路 实际电压,电流关系 各序电流关系 各序电压关系 UD1IDb ??0?IDc??ZI?UDafDa???I??I?ID1D2D0 ? ??U??UD2D0??3ZfID0???0.5ZfID1? ??0IDa??I??0IDbDc??U??ZI?UDbDcfDb??0ID1?ID2??0ID0? UD1??0.5ZI?UD2fD0??0UD0? ?0IDa????两相接地短路 UDb?ZfIDb?Zg?IDb?IDc???ZI???UDcfDc?Zg?IDb?IDc? UD1?ZfID1 ??I???i?D0ID1D2????ZI??UD2fD2???Z?3Z?I??UD0fgD0各种不对称短路的故障点正序电流和电压的计算公式可以统一用下式表示：
?UD(0)（2-2） ?ID1?ZD1??Z
??I??ZUD1D1（2-3）
式中，?Z如表2-2所示。
?和U?确定后，即可根据边界条件及式2－1或复合序网得ID1D1?，I?，U?，U?。 ID2D0D2D0各种短路的故障点短路电流有效值也可统一表示为:
ID?MID1
式中，系数M如表2-2所示，表中两相接地短路的系数是指金属性短路。
表2-2 各种短路的?Z和M
短路种类 单相短路 两相短路 两相接地 短路 三相短路 ?Z M3 ZD2?ZD0?3Zf ZD23 ?ZfD2Zf??Z?Zf??ZD0?Zf?3Zg?ZD2?ZD0 0?2Zf?3Zg31?xD2xD02?x1 D2?xD0? 9
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式2－2表示，电力网中某点发生不对称短路时，故障点的正序电流与在同一点经阻抗发生三相短路电流相等，如图2－5所示。这一规律称为正序等效定则，图2－5所示称为正序增广网络。因此，可以应用计算三相短路电流（周期分量）的方法来计算不对称短路的正序电流和电压。
图2-5 正序增广网络
对称分量法实质上是将abc三相不对称的电压或电流变换成三相分别对称的正序、负序、零序分量。三相abc分量与正序、负序、零序分量的关系如下矩阵所示：
式中：
???1?Fa????2?Fb???a?F???a?c??1aa2??1??Fa1???1?F??a2???1????Fa0?
（2-4）
013
a?ej120???j22
132a???j 22上式表明三组对称分量可以合成为三个不对称相量，即
??aF??a2F?F?abcFa1?3 ? 2 ? ?
F??a?aFb?aFcFa23??F??F?F?abc Fa0?3
??????（2-5）
上式表明三个不对称相量可以唯一地分解成三组对称分量。
应用对称分量法可以将原有电力系统分解为三个分别对称的正序系统、负序系统和零序系统，这样三个对称系统的分析计算只需要分析计算一相即可，即把一个不对称系统转化为三个对称系统来解决问题。
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2.3.2 终端主要功能配置及保护原理【34】【35】
在电力系统中就保护而言有很多，下面主要介绍电流保护、电压保护、负序及零序保护。
1．电流保护
电流保护是根据电力系统运行电流的变化而动作的保护，按照保护整定原则，保护范围和原理特点可分为：
1） 过负荷保护。电力系统中的重要电气设备要安装防止过负荷运行的安全保护装置，发电机、变压器的过负荷保护，是按照发电机和变压器的额定电流或限定的最大负荷电流来整定。当电气设备的负荷电流超过额定电流达到保护的整定电流时，在整定的时间内动作，发出信号。
2 ）过电流保护。是电力系统中的变压器和电力线路的重要保护。它能保护电气设备的全部和电力线路的全长，并作为相邻开关和电流速断保护的后备保护，是按躲开可能发生的最大负荷电流来整定（保护整定值要大于系统的负荷电流及最大电动机的启动电流和穿越性短路故障发生流过本线路的电流）。当保护装置中流过的电流达到保护的整定电流值时，继电器动作在整定时间内作用于断路器掉闸，切除故障，使系统中非故障部分继续运行。
3）电流速断保护。电流速断保护是电力系统和变压器的主要保护，当电力系统中被保护的线路和变压器发生严重短路故障时，以最短的动作时限迅速切除故障点。电流速断保护是最大运行方式条件下，躲开线路末端或变压器二次侧发生三相金属性短路时的短路电流来整定，当电流速断保护动作时，以零秒的时限使断路器掉闸切除故障，上下级开关用短路电流绝对值动作配合，来满足对故障电流的选择性。
2．电压保护
电压保护是电力系统发生故障异常运行时，根据电压变化而动作的保护，电压保护按其在电力系统中的作用和整定值不同可分为：
1）过电压保护。它是为了防止电力系统中出现过电压而使电气设备或线路损坏的一种保护。
2）低电压保护。它是为了防止电力系统中出现电压降低而使电气设备正常运行遭受破坏损失的保护。
3）零序电压保护。它是一种用于三相三线中性点绝缘的电力系统中为防止一相绝缘损坏造成单相接地故障的一种保护。
3．负序及零序保护
负序及零序保护是作为三相电力系统中发生不对称短路故障和接地故障的一种主要
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保护。
此外，还有温度保护、差动保护、方向保护、平衡保护、瓦斯保护、距离保护等各种保护。就本系统设计的智能终端的主要保护和测控功能配置如下：
一、功能配置
1. 主要保护功能配置
1）过负荷保护；2）低电压保护；3）过电压保护；4）零序电流保护；5）断路器控制回路监测。
2.主要测控功能设置
1）本地或遥控断路器分合闸；2）开入信号量的采集；3）相电压：Ua,Ub,Uc；线电压：Uab,Ubc,Uca；计量电流：Ia,Ib,Ic；保护电流：IaB,IbB,IcB；零序电流：I0B；零序电压：U0；功率因数：COSφ；频率: f；脉冲电度Pwh、Qvh等；4）信号量的输出；
外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，输入至87C552的P5口，转换成的数字量经CPU进行保护逻辑运算，构成各种保护，同时计算出各种遥测量显示在LCD上并能通过通讯线传送给上位机。
Ia、Ib、Ic为测量用CT输入， IaB、IbB、IcB、I0B为保护用CT输入，保护和测量输入量分开，从而保证了足够的测量精度。零序电流和零序电压由专用的零序电流互感器和零序电压互感器接入。
二、主要保护功能原理
1．过负荷保护 1）动作条件
在保护压板投入时，当任一相电流I大于整定值时，保护动作。一般该保护不设置跳闸出口，只发告警信号。
2）保护逻辑
图2-6过负荷保护逻辑框图
IaB IbB IcB 过负荷投入 ≥1 >Izd1 告警
& Tzd1 出口 显示
2．低电压、过电压保护 1）动作条件：
本单元预设置了电动机低电压保护。对于不需要或不允许自启动的电动机：Ulzd整定
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