第三章 微机继电保护基础ppt课件.ppt

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1、第三章微型机继电保护基础第一节微机保护装置硬件系统的构成原理第二节数字滤波的基本概念第三节微机电流保护算法第四节微机电流保护程序流程微机保护是指将微型机、微控制器作为核心部件构成的继电保护。1984年国内第一套微机距离保护样机经过试运行并通过鉴定后，经过20多年的研究、应用、推广与实践，现在新投入使用的高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品。微机保护在动作速度、动作性能及可靠性方面优于传统保护，已在电力系统中占据主导地位，代表了现代继电保护发展的方向。第一节微机保护装置硬件系统的构成原理一、数据采集系统二、数据处理单元三、开关量输入及输出接口电路四、通信接口五、电源微机保护硬件

2、系统按功能可分为如下五个部分：（1）数据采集系统。数据采集系统（或称模拟量输入系统）包括电压形成、低通滤波器、采样保持（S/H）、多路转换开关（MPX）以及模数转换（A/D）等功能块，完成将模拟输入量转换为微型机能够识别的数字量。（2）微型机主系统。微型机主系统包括微处理器（MPU）、只读存储器（ROM）或闪存内存单元（FLASH）、随机存取存储器（RAM）、定时器、并行接口以及串行接口等。微型机执行编制好的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析、处理，完成各种继电保护的测量、逻辑和控制功能。（3）开关量输入/输出系统。开关量输入/输出系统由微型机的并行接口（PIA

3、或PIO）、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号、外部触点输入、人机对话及通信等功能。（4）通信接口。通信接口包括多种通信接口电路以实现多机通信或联网。（5）电源。电源供给微处理器、数字电路、模数转换芯片及继电器所需的电力。图3-1为一种典型的微机保护装置硬件结构示意图。图3-1典型的微机保护装置硬件结构示意图目前，随着集成电路技术的不断发展，已有许多单一芯片将微处理器（MPU）、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、定时器、模数转换器（A/D）、并行接口（PIO）、闪存单元（FLASH）、数字信号处理单元（DigitalSignalPr

4、ocessor，DSP）、通信接口等多种功能集成于一个芯片内，构成了功能齐全的单片微型机系统，为微机保护的硬件设计提供了更多的选择。由于芯片内部资源丰富，因此无需通过数据总线、地址总线和控制总线，在外部扩展存储器，实现了“总线不出芯片”的设计，这种芯片的应用将有利于提高微机保护设备的可靠性和抗干扰性能。本章仅介绍除微机总主系统以外的各子系统的电路构成原理。一、数据采集系统（一）电压形成回路微机保护模拟量的设置应以满足保护功能为基本准则，输入的模拟量与计算方法结合后，应能够反应被保护对象的所有故障特征。以高压线路保护和三绕组变压器差动保护为例，由于高压线路保护一般具备了全线速动保护（

5、如高频保护或光纤电流纵联差动保护）、距离保护、零序保护和重合闸功能，所以模拟量一般设置为、、、、、、、共8个模拟量，其中、、、、、、用于构成保护的功能，为断路器的另一侧电压，用于实现重合闸功能；对于三绕组变压器的差动保护，至少应该接入三侧的三相电流，共9个模拟量。在微机保护中，通常根据模数转换器输入范围的要求，将输入信号变换为±5V或±10V范围内的电压信号。因此，一般采用中间变换器来实现以上变换。交流电压信号可以采用电压变换器；而将交流电流信号变换为成比例的电压信号，一般采用电流变换器将电流信号变换为电压信号。电流变换器最大优点是只要铁芯不饱和，则其二次电流及并联电阻上的二次电压

6、的波形可基本保持与一次电流波形相同且同相，即它的传变可使原信息不失真。这点对微机保护是很重要的，因为只有在这种条件下作精确的运算或定量分析才是有意义的。至于移相、提取某一分量或抑制某些分量等，在微机保护中，根据需要可以容易地通过软件实现。电流变换器的缺点是在非周期分量的作用下容易饱和，线性度较差，动态范围也较小，这在设计和使用中应予以注意。图3-2电流变换器的连接方式采用电流变换器时，连接方式如图3-2所示。图中Z为模拟低通滤波器及A/D输入端等回路的综合阻抗，在工频信号条件下，该综合阻抗的数值可达以上；为电流变换器二次侧的并联电阻，数值为几欧到十几欧，远远小于Z。因为与Z的数值差

7、别很大，所以由图3-2可得（3-1）于是在设计时，相关参数应满足下列条件（3-2）上两式中，—并联电阻；—电流变换器的变比；—电流变换器一次电流的最大瞬时值；—A/D转换器在双极性输入情况下的最大正输入范围，如A/D的输入范围为±5V，则＝5V。通常，在中间变换器的一次和二次之间，应设计一个屏蔽层，并将屏蔽层可靠地与地网连接，以便提高交流回路抗共模干扰（作用在装置对引线端子和机壳之间的干扰）的能力，如图3-3（a）所示。在存在共模干扰情况下的等效电路如图3-3（b）所