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微机保护中常用的VFC芯片有AD654、AD651等。AD654的最高输出频率为500kHz,它只能工作在单极性状态，且正负不同极性输入时所接的引脚也不同。若输入电压为双极性电压时，要加上相应的偏置电压。由于本次设计所涉及的是输电线路，所以应采用带有偏置电压的电压频率转换回路，接线图原理图如图3.3所示。图中7905是三端稳压管，其输入为-15V，输出可以稳定在-5V，这个电压用作偏置电压，与输入电压相加后一同加于AD654的负极性输入端引脚。
R1 0V
Uin
7905 RP1VFC 快速光耦 至计数器
RCRP2图3.3 加偏置后的VFC回路
3.3 开关量输入/输出回路设计
图3.4 开关量输入/输出
?5V?E5V4.7KS89C51PA0Y1PB0PB1& Y2& K ?E输入输出的原理图如图3.4所示。微机保护装置中，除了有模拟量输入外，还有大量的开关量输入和输出。所谓开关量，就是触点状态（接通或断开）或是逻辑电平的高低等。开关量输入大多数是触点状态的输入，可以分为：（1）安装在装置面板上
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的触点，例如各种工作方式开关，调试装置或运行中定期检查装置用的键盘触点，复位按钮及其他按钮等。（2）从装置外部经过端子排引入装置的触点，例如需要由运行人员不打开装置外盖而在运行中切换的各种压板，转换开关以及其他保护装置和操作继电器的触点等。
开关量输出主要包括保护的跳闸出口、合闸出口以及本地和中央信号等。一半采用并行接口的输出口来控制有触点继电器的方法，为了提高抗干扰能力，也要经过光电隔离。回路中的与非门Y1及与非门Y2输出，而不是将发光二极管直接同并行口相连，一方面是为了增强并行口的带负荷能力，另一方面是采用了与非门后，要满足两个条件才能使K动作，从而增加了抗干扰能了。PB0经以反相器，而PB1却不经过反相器，这样可以防止在拉合直流电源的过程中继电器K的短视误动。因为在拉合直流电源的过程中，当5V电源处于中间某一临界电压时，可能由于逻辑电路的工作紊乱 而造成保护动作，特别是保护装置的电源往往接有大量的电容器，所以拉合直流电源时，无论是5V电源还是驱动继电器K用的电源E，都肯能缓慢上升或下降，从而完全可能来得及使继电器K的触点短时闭合采用如图所示的接法后，由于两个反相器条件的仙湖制约，可以可靠的防止误动作。
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3.4 报警显示
此次课程设计显示电路是采用芯片进行译码输出，可显示不同的数字分别代表的不同的输电线路距。离保护的位置。通过P0口可以分别输送两路四位地址给译码器进行编译，显示不同的数字，以便用后了解。报警电路是采用蜂鸣报警电路，用P2.7口输出脉冲控制555振荡器再利用555振荡器产生振荡，可以使蜂鸣器发出声响，达到报警的作用。当有线路发生故障时就会触发报警电路发出蜂鸣声通知相关人员进行线路检修。其接线图如图3.5所示。
图3.5 显示报警电路
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第4章 系统软件设计
4.1 系统主流程图
N
距离保护具有三段相间距离和三段接地距离，有独立的选项元件。Ⅰ段，Ⅱ段可以由控制字选择经或不经振荡闭锁。其加速段包括：瞬时加速X相近阻抗段；瞬时加
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Ⅱ段跳闸 故障处理程序入口 调故障前一周电压同故障后电流比相 到TⅡ N 计算故障阻抗 Ⅱ段内 NYYI段内 NY跳闸 N相间故障 Y单向故障 Ⅲ段内 YYⅡ段内 N计算故障阻抗 到TⅡ NNⅢ段内 Y到TⅢ Y计算故障阻抗 Ⅲ段跳闸 Ⅱ段跳闸 到TⅢ YNⅢ段跳闸 其他保护动作 图4.1 系统主流程图
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速Ⅱ段，瞬时加速Ⅲ段；延时加速Ⅲ段。在振荡闭锁中，Ⅰ段，Ⅱ段闭锁，此时若有故障，可以有两部分出口：一是阻抗微分段跳闸，二是由Ⅲ段延时跳闸。单相故障时发出单跳令后，投入健全相电流差突变量元件，当突变量元件动作后经阻抗元件把关确认为发展性故障后补发三跳令。距离保护中的阻抗元件亦采用多边型特性。相见和接地距离的Ⅰ段到Ⅲ段的电阻分量的整定值都公用，但是有两个不同的整定值，即RL和RS，程序将根据不同的场合选用RL和RS。例如，在振荡闭锁状态下取RS，以提高躲振荡的能力，而在开放的时间内取RL，以提高耐弧能力。RL按躲开最大负荷时的最小阻抗整定，RS可以去12RL。
本保护各段阻抗元件的特性都带有偏移使各段在出口故障时均无死区。为了保证方向性，本保护专门设有一方向判别元件，该元件带有记忆性，以保证在出口三相故障时能正确判别方向。如果故障发生在Ⅰ段范围内，直接进入选项跳闸程序。在选跳程序中，查故障的类型，若是单相接地，则发选跳令，若是相间故障则发跳闸命令。Ⅰ段动作时间理论上是瞬时的，但无论是模拟保护还是微机保护，测量元件总有一固定时间。模拟保护Ⅰ段通常都有一定的反时限特性，而这种反时限特性正是所希望的，因为从稳定角度看，快速切除出口故障是十分必要的。单相接地故障不在Ⅰ段内，程序专向接地距离保护的Ⅱ段，Ⅲ段。首先判断是否在Ⅱ段内切Ⅱ段延迟时间是否达到，在Ⅱ段但是时间没有达到，则投入发展性故障判别元件，并确认为发展性故障。Ⅱ段延迟时间到后进行出口跳闸。若不在Ⅱ段内，将进入Ⅲ段程序，当Ⅲ段延时时间到后，Ⅲ段出口跳闸。当相间故障不在Ⅰ段内，将进入相间距离Ⅱ段，Ⅲ段程序。若在Ⅱ段内，当Ⅱ段延时时间到后，相间距离Ⅱ段出口跳闸；若不在Ⅱ段内但是在Ⅲ段内时，三段延时时间到后Ⅲ段出口跳闸。
4.2 参数有效值计算
参数的有效值计算是根据距离保护的基本原理来完成的。主要过程如下：假设各断路器处所装保护测量元件的输入不是电流，而是该处的母线电压和流过该线路上的
?之比为该处的测量阻抗?和流经该线路的电流I电流，则各母线处的母线相电压UmmZm，即
?UZm?m?Im（4-1）
??U?，I??I?，此时保护测量元件的阻抗为负荷阻抗ZL。 在正常情况下，Umwmw断路器1QF处负荷阻抗为：
?UZL?m?IL15
（4-2）
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