昆明电厂微机继电保护教材..doc

第一章 微型机继电保护基础 §1-1 概 述 一、微型机继电保护的特点 随着电子技术和计算机技术的发展，微机在电力系统继电保护方面的应用在近几年也得到了飞速发展。这主要是由于微机保护与传统保护相比存在着如下几个优点。 1．性能好、精度高 由于微机保护的动作由程序决定，易于实现某些复杂形状的动作特性；同时利用计算机的记忆功能，能够自适应系统的运行状态，保留事件记录，有利于故障后保护动作行为的分析；另外，由于采取数字运算方式处理电气量，避免了传统保护电气、机械元件引起的各种误差，提高了保护精度。 2．可靠性好 由于计算机本身具有自检功能，可以对保护的主要部件连续不断地进行检测，能够及时发现并消除大多数随机故障，避免保护装置的误动和拒动；对于某些不能自动消除的故障也能及时报警。 3．经济灵活 由于计算机是一种可编程装置，通过更换EPROM芯片，可以很方便地修改程序、变换保护特性、改善保护功能，以适应运行情况变化的需要。同时，由于各种不同保护仅由程序来区分，使通用硬件增多、所需备件减少、经济性较好、维护方便。 二、微机保护的基本构成 微机保护的基本构成如图1-1所示。 图1-1 微机保护基本构成图 1．辅助变换器 它的作用是将TV、TA传递过来的二次电压、电流变换成满足模/数（A/D）变换器量程要求的电压。通常采用的都是电磁感应原理的变换器，以便在电气上将电力系统与数集系统相隔离，并兼有安全隔离的作用。另外，电力系统的过电压往往对数据采集系统有干扰作用，所以在这一环节上也要采取一定的过电压防护措施和于扰抑制措施。 2．模拟式低通滤波器（ALF） 微机保护中使用模拟式低通滤波器，完全是为了满足采样定理的要求，使模拟信号中被滤除的高频成分的截止频率低于采样频率的1/2，保证采样获取的离散信息能真实地表达连续输入的模拟量，否则会因频域的折叠现象引起频率的混叠而产生波形上的误差。 3．采样保持器（S/H） 微机保护中采样保持器有两方面的作用。首先是保证在 A/D变换过程中输入模拟量保持不变，其次是各通道模拟量同步采样，保证各通道模拟量的相位关系经过采样后保持不变。由于A/D变换器价格昂贵，一般微机保护都采取多路通道共用一片A/D变换器，在每路通道各用一个S/H芯片，在同一时刻对各路模拟量进行采样并保持下来。然后，通过多路转换开关，依序将各通道采样量输入A/D变换为数字量供 CPU处理。采样保持器何时采样、何时保持，均受来自微机的控制信号脉冲的管理。如图1-2所示，图中TC为脉冲宽度，T0为采样间隔时间（即采样周期）。 图1-2 采样保持过程示意图 （a）模似信号；（b）采样脉冲；（c）采样信号；（d）采样和保持信号 4．模拟多路开关 多路开关实际上就是电子式的单刀多投开关。根据译码驱动器的控制，每次只有一路输入量被接通。多路开关的重要特点，是要求“先断后合”，只有这样才能保证相邻通道不会产生不允许的串通。 5．模数变换器（A/D） A/D变换器的作用是将通道中已离散化的信号变换为计算机所需的数字量。按其工作原理，分有逐次逼近型、计数器型和积分型。 （1）逐次逼近型 A/D变换器工作原理。如图1-3。开始转换时，逐次逼近寄存器（SAR），首先将最高位（MSB）置“1” 并送给数模变换器（DAC），如果DAC输出小于模拟量输入，则SAR最高位保留为“1”，反之则清0；然后，SAR将次高位置“1”，再进行比较，以决定次高位的值。如此直至最低位，SAR中的数码即为所求数字量。由于逐次逼近型 A/D变换器难以达到高精度高分辨率的要求，因CPU的接口复杂，很难多CPU共享数据。因此，另一类计数器型A/D变换器在微机保护特别是线路保护中得到了广泛应用。 （2）VFC型模数变换器工作原理。如图1-4。VFC芯片的功能是将输入电压变换成一串频率正比于输入电压瞬时值的等幅脉冲。由于VFC不能直接反映双极性信号，所以在电路上需先对输入信号进 行偏置，产生单极性信号，然后再由VFC进行压频转换。然后，以固定的时间间隔和宽度对脉冲序列 图1-3 逐次逼近型 A/D原理图 进行计数，从而产生对应于模拟输入的数宇量。采用VFC型模数变换器，不仅克服了逐次逼近型A/D 变换器的上述缺点，而且减少了低通滤波器（ALF）、采样保持器（S/H）、多路开关（MPX）等部件。另外，由于可以很方便地在每个VFC输出端和计数器输入端之间接入一个光电隔离器，从而实现了CPU电源与VFC电源的完全隔离，提高了抗干扰能力。 图1-4 采用VFC的微机保护系统 6．微型计算机 对于经A