第九章 微机保护概述

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1、第九章微机保护概述第一节微机保护系统简介一、微机保护的应用和发展概况英国剑桥大学的P.G.Mclaran及其同事就提出用计算机构成电力系统继电保护的设想，并发表了《SamplingTechniquesappliedtoderivationLetter》的文章。澳大利亚新南威尔士大学的I.F.Morrison预测了输电线路计算机控制的前景。美国西屋公司的G.D.Rockefeller发表年了《利用数字计算机实现的故障保护》的文章。1965年：1967年：1969年：国际电子电气工程师学会教育委员会组织了一次世界性的计算机继电保护研究班，对70年代以来的计算机保

2、护的研究成果进行了总结和交流。到80年代中期计算机保护在电力系统中获得广泛应用。美国西屋公司与GE公司合作研制成功一套输电线路的计算机保护装置。日本投入了一套以微处理机为硬件的控制与继电保护装置，全部代替了原有保护，大大减少了控制室的占地面积，并于1980年发表了试运行的结果。1977年：1972年：1979年：1984年4月，华北电力大学研究的以MC6809CPU构成的MDP—1型微机线路保护装置。这是我国研究成功的第一套微机线路保护装置。并在河北某电厂投入试运行。我国微机保护的发展从硬件上看大体可分为三个阶段以单CPU的8位微处理器构成的微机保护装置其主

3、要特点为：1采用8位微处理器MC6909CPU构成硬件系统。2数据、地址、控制总线须引出插件外部。3数据采集系统采用逐次逼近式A/D芯片构成。4存储器的容量较小。5保护的程序和定值都存在EPROM中，定值的修改十分不便。6仅有软件时钟，当直流电源消失后，时钟停止运行，直流电源恢复后须重新校时。无接受GPS的接口。7不具备数据远传功能。8所有保护功能均由一个CPU处理，可靠性低。9代表产品为WXB—01型微机保护装置。第一阶段：第二个阶段：以多个8位单片机组成的多微机系统。其主要特点为：1硬件为五个8位单片机组成的多微机系统。2数据、地址、控制总线不引出插件。

4、3数据采集系统为VFC系统。4保护装置的定值存在EEPROM中，定值修改十分方便。5设有硬件时钟电路，装置直流电源消失后，依靠备用电池可使时钟继续运行。6设计了与上位机通信的串行接口电路。7具有液晶显示电路。调试方便。8保护功能分散在各CPU中，可靠性高。9代表产品为WXB—11微机保护装置。其主要特点为：1硬件是以16位单片机构成的多微机系统。（80C196KB、M77）。2以日本三菱公司的M77芯片构成的微机系统，可以做到总线不引出芯片。3保护装置的硬件设计除了有硬件时钟外，装置还具备接受GPS全球定位系统的秒脉冲的接口。4数据采集系统为VFC方式，最高

5、转换频率为4MHZ。（VFC110）5时钟芯片和EEPROM芯片均为串行方式。6具备较完善的通信网络，可应用于变电站综合自动化系统中。7具有友好的人机接口界面。第三阶段以多个16位单片机组成的多微机系统。8采用多层印刷电路板和表贴技术，增强了抗干扰能力。9保护装置具备录波功能。其代表产品为CSL系列微机保护装置和LFP-900系列微机保护装置。二微机保护的现状硬件方面：1采用32位DSP数字信号处理器或嵌入式系统构成的多微机系统。2大屏幕液晶彩色显示，可显示汉字和图形。3多层印刷电路板，表贴技术、后插拔方式。软件方面：1支持高级语言编程。人机界面采用WING

6、DONS系统2自适应保护，智能体应用于保护中。3人工神经网络在保护中的应用研究。4模糊识别在继电保护中的应用研究。5小波分析方法在继电保护中的应用研究。二、微机保护的基本构成微机保护是将被保护设备输入的模拟量经模数转换器后变为数字量，再送入计算机进行分析和处理的保护装置。微机保护由硬件和软件两部分构成。其整套硬件通常是用单独的专用机箱组装，包括数据采集系统、CPU主系统、开关量输出、输入系统及外围设备等。微机保护的软件由初始化模块、数据采集管理模块、故障检出模块、故障计算模块与自检模块等组成。三、微机保护的特点1.易于获得附加功能2.微机保护具有灵活性3.微

7、机保护具有高可靠性4.维护调试方便5.保护性能得到很好改善6.良好的经济性第二节微机保护的硬件框图简介微机保护装置硬件系统按功能可分为：1)数据采集单元。2)数据处理单元。3)开关量输入/输出接口。4)通信接口。5)电源。一、数据采集系统1.电压形成回路在微机保护中通常要求输入信号为±5V或±10V的电压信号，取决于所用的模数转换器的型号。电压变换常采用小型中间变换器来实现。电流变换器、电压变换器和电抗变换器的原理图分别如图9-2（a）、9-2（b）和9-2（a）所示，9-2（d）是电抗变换器的原理结构图。2.采样保持电路采样就是将连续变化的模拟量通过采样器

8、加以离散化。其过程如图9-3(a)(b)(c)所示。