微机保护基础知识

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微机保护基础知识一、微机保护的特点传统的继电保护都是反应模拟量的保护，保护的功能完全依赖于硬件。微型机继电保护装置则是反应数字量的。它具有传统继电保护如整流型、晶体管型甚至集成电路型保护所无法比拟的优越性。微机保护的优点和特点可概括如下。

1二、微机保护硬件组成原理微机保护硬件主要由以下几大部分组成：1、模拟量输入系统（数据采集系统）（测量元件）：完成将模拟量输入信号准确地转换成所需的数字信号。2、CPU主系统（逻辑判断元件）：对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。3、开关量输入/输出系统（执行元件）：完成各种保护的出口跳闸、信号报警、外部接点输入及人机对话等功能。4、人机接口：人机接口部分主要包括打印、显示、键盘、各种面板开关等，其主要功能用于人机对话，如调试、定值调整等。5、电源部分：通常采用逆变稳压电源。一般地，集成电路芯片的工作电压为5V，而数据采集系统的芯片通常需要双极性的±15V或±12V的工作电压，继电器回路则需要24V电压。因此，微机保护装置的电源至少要提供5V、±15V（±12V）、24V几个电压等级，而且各级电压之间应不共地，以避免相互干扰甚至损坏芯片。6、通讯回路：完成保护之间通讯及远动的要求。

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3三、模拟量输入系统的方式：（1）逐次逼近式A/D转换（2）电压/频率变换（VFC）

43.2.1基于逐次逼近式A/D转换的模拟量输入系统1、电压形成回路（1）微机保护的交流输入来自被保护设备的电流互感器、电压互感器的二次侧经电流变换器（UA）、电压变换器（UV）变为适应模数转换器的转换要求的电平。（2）起着屏蔽和隔离的作用。。

52、采样（取样）保持（S/H）电路（1）采样（取样）：将连续的模拟信号变为离散的模拟信号1）采样周期：采样间隔TS称为采样周期。2）采样频率：fs=1/Ts为采样频率。（2）保持：为保证各通道采样的同时性，在等待模数转换的过程中，必须保持采样值不变。（3）采样保持电路要求：1）截获时间尽量短，特别是对快速变化的输入信号采样更应保证这一点；2）保持时间要长；3）模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的泄露电流要小

6阻抗变换1的输出阻抗小；阻抗变换2的输入阻抗大；

73、ALF和采样频率（1）采样定理：（乃奎斯特采样定理）为了使信号被采样后能够不失真还原，采样频率必须不小于两倍的输入信号的最高频率。。（2）ALF（低通滤过器）的作用：由于微机保护主要反应基波分量（或2次、5次谐波）故可以在采样之前使输入信号限制在一定的频带之内，即降低输入信号的最高频率，这样一方面可以降低对硬件的速度要求，另一方面也不至于产生频率混叠现象。如目前采样频率有600HZ、1200HZ）

84、模拟多路转换开关（MPX）作用：采用多路转换开关将各通道保持的模拟信号分时接通A/D变换器。5、模数转换器（ADC回路）模数转换器将采样保持回路输出的模拟量变为离散的数字量。（1）ADC的基本原理基准电压UR根据A/D转换的位数N，分成2N层基准电压，将输入的离散模拟量u*(t)与各层基准电压进行比较，层间按照四舍五入的原则，编成二进制代码的数字信号。（2）基本概念：1）分辨率：相邻两层间模拟量的1/2。2）基本量化单元；相邻两层间的数字量相差为LSB，称为基本量化单位，这里LSB=0013）量化误差：在量化过程中由于要进行舍入处理而产生的误差。（3）数模转换D/A（DAC）原理作用：是将数字量D转换成模拟量。（模拟参考量）

96、数据采集系统与微机接口为保证定时采样，数据采集系统与微机接口一般采用中断方式。实时时钟到达一方面向采样保持器发出采样保持信号，另一方面向CPU发出外部中断请求信号。CPU收到中断请求后，转入采样中断服务程序，并通过总线发出让多路转换开关MPX接通第一路采样通道的信号，同时起动AD转换。AD转换器完成模数转换后向CPU发出转换结束信号，CPU查询到转换结束信号后通过数据总线读取转换数据，并起动第二路的AD转换，直到所有通道的AD转换完成。

103.2开关量输入输出回路3.2.1开关量输入第一类接点：接点安装在装置面板上，例如各种工作方式开关，调试装置或运行中定期检查装置用的键盘接点，复位按钮及其它按钮等。第一类接点，与外界电路无联系，可直接接至微机的并行接口第二类接点：是从装置外部经过端子排引入装置的触点，如在运行中切换的各种压板、转换开关、隔离刀闸的辅助触点、以及其它保护装置和操作继电器的触点等。该类接点要外部开入电源，并经光隔接入微机保护。3.3.2开关量输出（1）跳闸出口以及本地和中央信号等。（2）开关量输出回路抗干扰的措施：1）要经过光电隔离。2）由软件使并行口的PB0输出“0”，PB1输出“1”，经与非门Y2输出低电平控制光隔。3）开出自检。

11（1）开关量输出经与非门Y1（用作反相器）及与非门Y2输出的原因：一方面是为了增强并行口的带负荷能力，另一方面是在采用了与非门后，要满足两个条件才能使K动作，从而增加了抗干扰能力。（2）PB0经一反相器，而PB1却不经反相器，这样接可防止在拉合直流电源的过程中继电器K的短时误动。

12开关量输入回路原理图(a)装置内接点输入回路(b)装置外接点输入回路

13小结1、微机保护硬件的组成及作用2、逐次逼近式A/D转换的原理3、采样定理；

14三、微机保护软件组成原理微机保护的软件主要是以硬件模件为基础，完成各种保护算法及方案，并提供丰富灵活的手段对保护装置进行整定监视维护。保护装置中各CPU系统软件采用模块化结构，根据机组容量及保护配置种类而定。但主要由三大模块组成，除继电保护功能程序各CPU不相同以外，其它程序模块是通用的。微机保护软件主要由以下三大部分组成：调试监控程序：运行监控程序继电保护功能程序

15(1)调试监控程序当装置运行在调试状态时，调试监控程序调试和检查微机保护装置的硬件电路，输入、修改、固化保护装置的定值；即提供丰富的测试手段，对装置进行全面的检查、测试、整定等。(2)运行监控程序当装置运行在运行状态时，运行监控程序可对装置进行自检，各种在线监视，打印机的管理等。(3)继电保护功能程序实现各种保护的原理框图。包括数据采集，数字滤波，电气参数的计算，各保护判据的实现以及出口信号输出等。

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17四、数字滤波所谓滤波器就广义来说是一个装置或系统，用于对输入信号进行某种加工处理，以达到取得信号中的有用信息而去掉无用成分的目的。有模拟滤波器和数字滤波器之分。模拟滤波器是由物理器件构成的。而数字滤波器不需要任何物理器件，它实质上只是一段计算程序，按着数字信号处理技术，设计一段程序，微机通过执行这一段程序以达到滤波的目的。因此数字滤波器不受物理条件的限制。实现起来比模拟滤波器要灵活得多。数字滤波器就是程序滤波，即通过编制程序滤掉小于采样频率一半的某些谐波（大于采样频率一半的谐波由模拟低通滤波器滤掉）。

18五、微机保护的基本操作1、保护的投、退操作有压板者操作压板；无压板者操作直流电源。2、定值修改运行人员主要是切换定值区（0~9）。定值修改则由继电保护人员在调试状态下完成。3、故障处理故障发生—观察现象（解除音响、闪光变平光等）—记录现象（汇报）—恢复信号—试运行------。

19一、EDCS-6000装置简介1、EDCS-6000II型装置正视图键盘操作区人机显示界面状态指示区

202、EDCS-6000II型装置后视图工作电源指示区工作电源开关工作电源接线端子Xa状态量接线端子Xb控制输出接线端子Xc通信接线端子位电流接线端子Xd电流/电压接线端子Xe报警/控制接线端子Xh控制输出接线端子Xf母线电压接线端子位

214、EDCS-6000I型装置正视图键盘操作区状态指示区人机显示界面

225、EDCS-6000I型装置后视图工作电源接线端子Xa工作电源开关工作电源指示区状态量接线端子Xb控制输出接线端子Xc电流接线端子Xd电流/电压接线端子Xe报警/控制接线端子Xh控制输出接线端子Xf