变 电 所 监 控 及 其 网 络 系 统 的 设 计
为（60%～70%）Ue；对于需要自启动的电动机，Ulzd整定为50%Ue（Ue为电动机的额定电压）。
当三个线电压同时低于低电压整定值Ulzd并且没有PT断线时，如果低电压保护投入则保护经延时TL动作于跳闸。
当任一线电压大于过电压整定值Uhzd时，如果过电压保护投入则保护经延时Th动作于跳闸。
2）保护逻辑动作条件：
图2-7低电压、过电压保护逻辑框图
Uab Ubc Uca Uab Ubc Uca & ≥1 显示 跳闸 告警 低电压保护投入 过电压保护投入 ≥1 >Uhzd 3．零序电流保护： 1）为使系统中发生三相电流不平衡或接地故障时能使电动机开关跳闸和报警，本系统装设零序电流保护。 零序电流由专用的零序电流互感器引入。 零序保护压板投入时，满足Io>Iozd ，则保护经整定时间Tozd后动作，可设跳闸出口或信号出口 2）保护逻辑 IO 零序投入 告警 >Iozd & Tozd 出口 记录 图2-8 零序电流保护逻辑框图 4．控制回路断线报警： 1）动作条件： 通过监测断路器位置及控制回路电压来判断控制回路是否断线。 在合闸状态下判断跳闸回路是否有电压，若无电压则延时20s发告警信号，在分闸状态下判断合闸回路是否有电压，若无电压则延时20s发告警信号。 2）保护逻辑： 13 变 电 所 监 控 及 其 网 络 系 统 的 设 计 跳闸回路无电压 & 断路器位置 20s 20s 跳闸回路断线告警 显示、记录 合 分 & 合闸回路断线告警 显示、记录 合闸回路无电压 图2-9 控制回路断线报警逻辑框图 2.3.3 智能保护硬件框图 A B C JD 键盘显示电路 语 音报警电路 变换单元 电流互感器（CT） 6.3KV母线 GL 分合闸控制单元 PT 中间继电器 电源变压器 ＋15V直流稳压电源 ＋5V直流稳压电源 DL 状态监控 故障检测单元 变换单元 光电隔离 单元87C552单片机 驱动中间继电器 络通信单元 网 图2-10 系统硬件框图 14 变 电 所 监 控 及 其 网 络 系 统 的 设 计 将主控电路表示成接在控制母线上的控制图如图2-11所示： 图2-11主控制图 2.4 系统二次原理【4】【6】 在图2-12中，模拟量输入电流分为测量电流和保护电流，这主要是因为测量和保护的精度不同。本系统根据电网实际情况测量精度选用0.2级，保护精度3级。电流传感器额定测量电流选用5A，电压互感器额定电压选100V，额定频率50Hz。 在该图中，没有标注出开关量的输入、输出。在本系统中我们主要设置了有源输入量、功率输出、信号继电器输出等。其中，每个有源输入量可以单独设置防 图2-12数据采集的二次原理图 抖时限（1－200ms）。同时也可以为脉冲电能的计数提供输入通道。通信接口也没有标出，实际系统中应该有一个隔离的RS-485与上位机相连。 15 变 电 所 监 控 及 其 网 络 系 统 的 设 计 2.5 直流电源设计 图2-13为分别获取+15V和+5V直流电压的电路图： 图2-13 +15V、＋5V直流电源电路图 9V C5 0.337805 C6 1μ AC380V 18V C1 0.33C3 7915 7815 +15V C2 1μ C4 -15V +5V 电源设计采用78xx系列固定稳压器产生的正电源电路。其内部有完善的保护。如过流保护、工作区限制电路等，所以可靠性比较高。 2.6 功率因数角检测的实现方法 短路是电力系统故障的基本形式，对称三相系统可以取一相进行分析，检测功率因数角可以区分大小相同的短路电流和起动电流，因为前者COSφ＝0.9 ~ 1.0,φ=25.8° ~ 0°,后者COSφ＝0.35 ~ 0.4,φ=69.5° ~ 63.3°。 功率因数角检测电路见附图1： 由于电网的功率因数角φ为电网相电压与相电流的相位角。图中用电压互感器取电压信号Ua，用电流互感器取电流信号Ia。两个信号Ua和Ia分别进入两个电压比较器，比较器的输出为矩形脉冲U1和U2，由于比较器的灵敏度很高，矩形脉冲上升沿仅仅决定于输入信号由负变正这一过零点时刻，从而避免了因输入信号波形畸变所带来的误差。两比较器输出的脉冲信号U1和U2经光电偶合隔离后加到异或门的输入端。U1和U2经过异或门处理后形成一合成脉冲U3，合成脉冲U3的脉宽正好等于电压和电流的相位差。换句话说U3脉宽所对应的电角度即等于功率因数角φ，可用下式表示： φ = （ωt1－ωt2）/T *2π （2-6）(弧度) 其中： ωt1、ωt2分别为电网相电压与相电流由负变正这一过零点时刻的相位角； 16 变 电 所 监 控 及 其 网 络 系 统 的 设 计 T为电网相电压与相电流的周期； φ为功率因数角。 检测输出信号分别接到87c552的P1.0和P1.1引脚上，即T2捕捉0输入线和T2捕捉1输入线。设定P1.0引脚上为上升沿捕捉，P1.1引脚上为下降沿捕捉。只要将CT1和CT0中所储存的时间值相减即可得合成脉冲U3的时间。为了防止外部干扰信号对测量结果的影响，提高测量的准确性，对合成脉冲U3的时间值测量10次，然后将10次的测量结果取平均值作为测量的最后结果。 测量的结果只是合成脉冲U3的时间（单位μs）要得到电角度还必须经过中间转换。单片机主频若选用12MHZ，则U3脉冲的电角度为： 测量结果?360?320?10?? （2-7） (电角度) U3的波形见图2-14所示。即系统电压经过传感器和波形变换后得到周期为2π的方波信号，同样电流经过电流传感器和波形变换也是周期为2π的方波信号，只是电流方波滞后于电压方波，滞后角度为φ，这就是功率因数角。电压、电流方波经异或门逻辑处理，然后再经光电耦合，得到周期为π的脉冲序列，脉冲宽度即为要检测的功率因数角。检测时，查功率因数表即可得到当时的功率因数。 图2-14输入、输出信号波形 U3 U2 U1 Ia Ua ωt ωt ωt ωt ωt 功率因数角φ的范围为0～90?，功率因数值的转换采用查表法，见表2-3所示： 17