[发明专利]一种带方向的距离保护硬件电路及其实现方法

摘要

本发明公开了一种带方向的距离保护硬件电路及其实现方法，属于计算机应用领域。本发明利用大规模可编程专用集成电路(ASIC)技术对芯片进行设计，该距离保护方法包括四个部分：1)利用硬件电路求得各相电压和相差电压的正序分量；2)利用硬件电路对正序电压进行判断(是否是三相短路)产生控制信号，根据控制信号对电压正序分量锁存处理并输出；3)利用硬件电路完成带方向的距离保护阻抗计算模块(包括相间和接地距离保护)；4)利用硬件电路完成距离保护继电器动作模块，这四部分共同实现了带方向的距离保护算法模块。本发明智能电器专用芯片采用一片FPGA芯片(EP3C400240C8)，通过在FPGA上的硬件仿真和对实际保护单元的测试，验证了方向距离保护的正确性及可行性。

主权项

1.一种带方向的距离保护硬件电路，其特征在于，包括数据采集模块、数据处理模块、距离保护算法模块和继电器模块；其中，数据采集模块，用于采集电抗变压器的输入输出三相电压电流信号，并将采集的电抗变压器的输入输出三相电压电流信号作为数据处理模块的数据输入；数据处理模块，用于对输入三相电压电流信号进行滤波运算，并将滤波运算后的结果作为距离保护算法模块的输入；距离保护算法模块，用于对数据处理模块输入的电压电流信号进行距离保护设计，将最终动作信号作为继电器的输入；继电器模块，用于根据距离保护算法模块输入的信号进行动作，若输入信号为高，则继电器闭合；若输入信号为低，则继电器断开；其中，距离保护算法模块包括正序电压计算模块、控制信号及电压锁存输出模块、接地/相间距离保护阻抗计算模块和方向距离保护继电器动作模块；其中，正序电压计算模块，用于通过数据采集模块测得三相电流和电压，并通过数据处理模块对三相电流和电压经过滤波算法，得到三相电流和电压的实部虚部值，正序电压计算模块根据三相电流和电压的实部虚部值最终完成三相电压正序分量实部虚部值及对应相差电压正序分量实部虚部值的计算；控制信号及电压锁存输出模块，用于通过判断是否三相短路，即利用比较器对正序电压计算模块输出的正序电压分量进行判断输出控制信号，如果控制信号为1，则输出正序电压前一周期的值直到控制信号变为0；如果控制信号为0，则直接实时输出正序电压值；接地/相间距离保护阻抗计算模块，用于根据电压锁存输出模块得到的三相电压正序分量实部虚部值及对应相差电压正序分量实部虚部值、三相电压电流的实部虚部值以及整定阻抗的实部虚部值，依据相位比较的方向圆距离保护动作方程，通过计算阻抗，判断距离保护是否动作，若计算结果的实部小于0，则置动作标志为1；方向距离保护继电器动作模块，用于将接地/相间距离保护阻抗计算模块输出的动作标志赋值给动作变量，将最终动作信号作为继电器的输入。