电力系统继电保护 教学课件 作者 刘学军 - 副本第10章 微机继电保护基础.ppt

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1、电力系统继电保护刘学军编制教材配套电子教案第10章微机继电保护基础第10章微机继电保护基础10.1概述10.2微机继电保护装置硬件原理10.3数字滤波器10.4微机继电保护的算法10.5微机保护的软件10.6提高危机继电保护装置可靠性的措施第10章微机继电保护原理10.1概述10.1.1微机继电保护发展概况10.1.2微机保护的特点10.1.1微机继电保护发展概况微机计算机继电保护，简称微机保护，是数字式继电保护，是基于可编程数字电路技术和实时数字信号处理技术实现的电力系统继电保护。对于微机保护的一些基本概念

2、在第1章第3节中数字型的微机继电保护中已作了简要介绍。继电保护装置按其实现技术可分为机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和微机型五大类，虽然目前这五类保护在电力系统中都在使用，但微机保护装置在电力系统中已占主导地位，在发达国家，微机保护占现有保护的70%以上。目前，国内外已研制出以32位数字信号处理器为硬件基础的保护、控制、测量及数据通信一体化的微机保护综合控制装置。一些人工智能技术引入继电保护中，如用人工神经网络、模糊理论实现故障类型判别、故障测距、方向保护、主设备保护等新方法。用小波理论的数字手段分析故障

3、产生信号的整个频带信息并用于实现故障检测。这些人工智能技术不仅为提高故障判别精确度提供了手段，而且使某些基于单一工频信号的传统算法难以识别的问题得到解决。目前，微机继电保护正沿着微机保护网络化、智能化、自适应和保护、控制、测量、信号、数据通信一体化的方向发展。10.1.2微机保护的特点(1)维修调试方便(2)可靠性高(3)易于获得各种附加功能(4)灵活性大（5）保护性能易于改善(6)经济性好10.2微机保护装置的硬件原理1、数据采集系统2、计算机系统3、开关量输入输出系统4、外部通讯接口5、电源微机保护装置的

4、结构如图10-1所示：图10-1微机保护装置硬件原理框图10.2微机保护装置的硬件构成原理10.2微机保护装置的硬件原理微机保护装置的硬件结构如图10-1所示，由数据采集单系统，即模拟量输入部分；数据处理系统，即计算机系统；开关量输入/输出通道；外部通信接口和电源构成。（1）数据采集系统。模拟量输入通道为电流、电压信号，由于电流、电压为随时间变化的连续信号，而计算机只接收数字信号，因此，需要将这种类型的模拟信号转变为数字信号，完成模拟量到数字量的转换。包括电流、电压形成和模数转换模块，完成模拟输入量准确地转换

5、为数字信号的功能；（2）计算机系统。计算机系统包括微处理器、存储器、随机存储器、定时器及并行口等。微处理器执行存放在程序存储器中的保护程序，对由数据采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保护功能；10.2微机保护装置的硬件原理（3）开关量输入输出通道。微机继电保护装置通过数字量输出实现对断路器等控制。由若干并行接口、光电耦合器件及中间继电器等组成，完成各种保护出口跳闸、信号报警、外部触点输入及人机对话等功能；（4）通信接口。包括通信接口电路和接口，以实现多机通信或联网；（5）电源。电

6、源的作用是将220V或110V直流电源变换成供给微处理器、数字电路、模数转换芯片及继电器所需要的弱电电压，有±12V、±24V、±5V等。微机保护模数变换方式主要有两种，一种是ADC方式，另一种是VFC方式。对于中低压电力系统，这两种方式都在使用，而高压或超过高压的保护装置，我国目前采用VFC变换方式。ADC方式是将模拟量直接转换为数字量的方法，而VFC是将模拟量先转变为频变脉冲量，再通过脉冲计数变换为数字量的一种变换方式。ADC式数据采集系统如图10-12(a)所示。图10-2(a)ADC数据采集系统框图1

7、0.2.1数据采集系统比较式（ADC）数据采集系统VFC型数据采集系统示意图10-2模拟量输入回路框图a)ADC转换方式b）VFC转换方式压频转换式（VFC）数据采集系统1、电压形成回路交流电流变换一般采用电流变换器（UA），并在其二次侧并联电阻以取得微机保护装置硬件电路所需要的电压信号，只要铁心不饱和，其二次电流及并联电阻上电压波形就可保持与一次电流波形相同且同相，可以做到不失真变换。电流变换器在非周期分量的作用下容易饱和。其线性度变差，动态范围也变小。电压形成回路除了起电量变换外，还起到隔离作用，它使微机

8、保护装置在电路上与电力系统二次回路隔离，在变换器初级与次级绕组之间通常有接地的屏蔽绕组以防止来自高压系统的电磁干扰。ADC式数据采集系统1、电压形成回路图10-3输入变换及电压形成回路原理图（a）电流变换器UA；（b）电压变换器UV；（c）电抗变换器UX1、电压形成回路电抗变换器（UX）的优点是：线性范围大，铁芯不易饱和。有移相作用，它能抑制低频分量，放大高频分量，因此，二次侧电压波形在暂态时会发生