微机继电保护算法介绍

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1、第二节微机继电保护算法介绍这一节将要对微机保护算法进行简要概述，并介绍常见的几种算法。一、微机保护算法概述把经过数据采集系统量化的数字信号经过数字滤波处理后，通过数学运算、逻辑运算、并进行分析、判断，以决定是否发出跳闸命令或信号，以实现各种继电保护功能。这种对数据进行处理、分析、判断以实现保护功能的方法称为微机保护。二、常见微机保护算法介绍1.算法微机保护装置中采用的算法分类：（1）直接由采样值经过某种运算，求出被测信号的实际值再与定值比较。例如，在电流、电压保护中，则直接求出电压、电流的有效值，与保护的整定值比较。（2）依据继电器的

2、动作方程，将采样值代入动作方程，转换为运算式的判断。分析和评价各种不同的算法优劣的标准是精度和速度。2.速度影响因素（1）算法所要求的采样点数。（2）算法的运算工作量。3.算法的计算精度指用离散的采样点计算出的结果与信号实际值的逼近程度。4.算法的数据窗一个算法采用故障后的多少采样点才能计算出正确的结果，这就是算法的数据窗。算法所用的数据窗直接影响保护的动作速度。例如，全周傅氏算法需要的数据窗为一个周波（20ms），半周傅氏算法需要的数据窗为一个半周波（10ms）。半周波数据窗短，保护的动作速度快，但是它不能滤除偶次谐波和恒稳直流分量

3、。一般地算法用的数据窗越长，计算精度越高，而保护动作相对较慢，反之，计算精度越低，但是保护的动作速度相对较快。尽量提高算法的计算速度，缩短响应时间，可以提高保护的动作速度。但是高精度与快速动作之间存在着矛盾。计算精度与有限字长有关，其误差表现为量化误差和舍入误差两个方面，为了减小量化误关基保护中通常采用的A/D芯片至少是12位的，而舍入误差则要增加字长。不管哪一类算法，都是算出可表征被保护对象运行特点的物理量。5.正弦函数的半周绝对值积分算法假设输入信号均是纯正弦信号，既不包括非周期分量也不含高频信号。这样利用正弦函数的一些特性，从采

4、样值中计算出电压、电流的辐值、相位以及功率和测量阻抗值。正弦函数算法包括最大值算法、半周积分算法、一阶导数算法、二阶导数算法、采样值积算法(两采样值积算法、三采样值积算法)等。这些算法在微机保护发展初期大量采用，其特点：计算量小、数据窗短、精度不是很高，但信号必须为正弦信号。为了保证故障时参数计算的正确性，必须配备完善的数字滤波器，即数字滤波算法与参数计算相结合。（1）正弦函数的半周绝对值积分算法半周积分通过对正弦函数在半个工频周期内进行积分运算，由积分值来确定有关参数。特点：计算量小、速度快。适用：广泛应用在中低压保护。（2）算法描

5、述该算法的依据是一个正弦信号在任意半周期内，其绝对值积分(求面积)为一常数S。（3）算法描述积分值S与积分起始点的初相角a无关，因为画有断面线的两块面积显然是相等的。图13-26.周期函数的傅立叶级数算法数学中，一个周期函数满足狄里赫利条件，则可以将这个周期函数分解一个级数。最为常用的级数是傅立叶级数。假定被采样信号是一个周期性时间函数，除基波外还含有不衰减的直流分量和各整数次谐波。设该周期信号为x(t)，它可表示为支流分量、基波分量和各整倍数的谐波分量之和。主要内容：（1）全周波傅氏算法全周波傅氏算法是用一个连续周期的采样值求出的信

6、号幅值的方法。在微机保护中，输入的信号是经过数据采样系统转换为离散的数字信号的序列。（2）半周波傅氏算法半周波傅氏算法仅用半周波的数据计算信号的幅值和相角。半周波傅氏算法在故障后10ms即可进行计算，故使保护的动作速度减少了半个周期。缺点：半周波傅氏算法不能滤除恒定直流分量和偶次谐波分量，而故障后的信号中往往含有衰减的直流分量----半周波傅氏算法的计算误差较大。为改善计算精度，而又不增加计算的复杂程度，可在应用半周波傅氏算法之前，先做一次差分运算。这就是一阶差分后半周波半周傅氏算法。从滤波效果来看，全波傅氏算法不仅能完全滤除各次谐波

7、分量和稳定的直流分量，且能较好地滤除线路分布电容引起的高频分量，对随机干扰信号的反应也较小，而对畸变波形中的基频分量可平稳和精确地作出响应。半周波傅氏算法的滤波效果不如全波算法，它不能滤去直流分量和偶次谐波，适合于只含基波及奇次谐波的情况。两者都对按指数衰减的非周期分量呈现了很宽的连续频谐，因此傅氏算法在衰减的非周期分量的影响下，计算误差较大。当故障发生半周后，半波算法即可计算出真值，但精度差（数据窗只有半周）；全波算法在故障发生一周后才能计算出真值，速度慢但精度较半周好。在保护装置中可采用变动数据窗的方法来协调响应速度和精度的关系。

8、其做法是在启动元件之后，先调用半波傅氏算法程序。由于计算误差较大，为防止保护误动可将保护范围减小10%。若故障不在该保护范围内时，调用全波傅氏算法程序，这时保护范围复原。当故障在保护范围的0%~90%以内时，用半波算法计