第二十二讲微机保护概要.ppt

作业与思考题 1、简述微机保护的构成，并说明各组成部分 的作用。 2、简述采样定理。 3、简述微机保护的抗干扰措施。 4、简述微机保护的特点。 * * 第二十二讲 微机保护简介 主要内容 1、了解微机保护的硬件构成及各元件的作用 2、了解微机保护的特点 3、了解微机保护的算法 4、了解微机保护的抗干扰措施 一、微机保护的应用和发展概况 20世纪60年代末，提出用小型计算机实现微 机保护的设想，开始的继电保护算法的研究为后来微 机保护的发展奠定了理论基础。20世纪70年代中、后 期，国外已有少量的样机在电力系统中试运行，微型 计算机保护趋于实用。 我国对微机继电保护的研究从20世纪70年代后半 期开始，从 20世纪 90 年代开始我国继电保护技术已 进入了微机保护的时代，到21世纪，微机保护已成为 继电保护的主要形式。 二、微机保护的基本构成 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 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。 四、微机保护的硬件框图简介 微机保护原理系统框图 1、数据采集系统 ①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下图1（a）、（b）和（a）所示，（d）是电抗变换器的原理结构图。 变换器原理图 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加以离散化。其过程如图2(a)(b)(c)所示。模拟量连续加于采样器的输入端，由采样控制脉冲控制采样器，使之周期性的短时开放输出离散脉冲。采样脉冲宽度为TC，采样脉冲周期为TS。采样器的输出是离散化了的模拟量。 继电保护算法是多输入而且要求同时采样，再依次顺序送到公用的A/D转换器中去的，微机保护中通常需要采样保持电路。 样保持过程示意图 目前，采样保持电路大多集成在单一芯片中，但芯 片内不设保持电容，需用户外设，常选0.01μF左右。 常用的采样保持芯片有LF198、LF298、LF398等。 采样保持电路 ③模拟低通滤波器（ALF） 滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时抑制 无用频率信号的电路。对微机保护系统来说，在故 障初瞬间，电压、电流中可能含有相当高的频率分 量(例如2kHz以上），为防止频率混叠，采样频率不 得不取值很高，从而对硬件速度提出过高的要求。 但实际上，在这种情况下可以在采样前用一个低通 模拟滤波器(ALF)将高频分量滤掉，这样就可以降低 采样频率，降低对硬件速度的要求。模拟低通滤波 器通常分为两大类。一类是无源滤波器，由RLC元件 构成； 另一类是有源滤波器，主要有RC元件与运算放 大器构成。目前，微机保护中，采样频率常采用 600Hz（即每工频周波采样12个点）、800Hz等。 ④模拟多路转换开关(MUX) 在实际的数据采集系统中，被模数转换的模拟 量可能是几路或十几路，利用多路开关MUX 轮流切 换各被测量与A/D转换电路的通路，达到分时转换 的目的。在微机保护中，各个通道的模拟电压是在 同一瞬间采样并保持记忆的，在保持期间各路被采 样的模拟电压依次取出并进行模数转换，但微机所 得到的仍可认为是同一时刻的信息（忽略保持期间 的极小衰减），这样按保护算法由微机计算得出正 确结果。 ⑤模数转换器(A/D) 模数转换器A/D是数据采集系统的核心，它的 任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以 便计算机进行处理、存储、控制和显示。A/D转换 器主要有以下各种类型。逐位比较（逐位逼近）型 、积分型以及计数型、并行比较型、电压频率（即 V/F）型等。 2、计算机主系统 微机保护的计算机主系统有中央处理器（CPU）、 只读存储器EPROM电擦除可编程只读存储器EEPROM、随 机存取存储器RAM、定时器等。 CPU执行控制及运算功能。 EPROM主要存储编写好的程序，包括监控、继电保 护功能程序等。 EEPROM可存放保护定值，