第二章 电力系统继电保护原理微机继电保护基本历程.doc

第二章微机继电保护基本历程 一、微机继电保护基础 §2.1 微机保护基本结构 微机保护的基本结构包括数据处理单元、模拟量输入系统、开关量输入输出系统、人机对话和外部通信系统四个部分,图2-1是微机保护系统方框图。 ㈠数据处理单元 一般由中央处理器（CPU）、存储器、定时器/计数器及控制电路等部分组成，并通过数据总线、地址总线、控制总线连成一个系统。继电保护程序在数字核心部件内运行，指挥各种外围接口部件运转、完成数字信号处理，实现保护 原理。 CPU是数字核心部件以及整个微机保护的指挥中枢，计算机程序的运行依赖于CPU来实现。存储器用来保存程序和数据，它的存储容量和访问时间也会影响整个微机保护系统的性能。定时器/计数器除了为延时动作的保护提供精确计时外，还可以用来提供定时采样触发信号、形成中断控制等作用。数字核心部件的控制电路包括地址译码器、地址锁存器、数据缓冲器、中断控制器等等，它的作用是保证微机数字电路协调工作。 ㈡模拟量输入系统 微机保护装置模拟量输入接口部件的作用是将电力传感器输入的模拟电量正确地变换成离散化的数字量，提供给数字核心部件进行处理。交流模拟量输入接口部件内部按信号传递顺序为：电压输入变换器和电流输入变换器及其电压形成回路 、前置模拟低通滤波器 、采样保持器 、多路转换器、模数变换器。前置模拟低通滤波器是一种简单的低通滤波器，其作用是为了在对输入模拟信号进行采样的过程中满足采样定理的要求。采样保持器完成对输入模拟信号的采样。 多路转换器是一种多信号输入、单信号输出的电子切换开关，可通过编码控制将多通道输入信号依次与其输出端连通，而其输出端与模数变换器的输入端相连。 模数变换器实现模拟量到数字量的变换。 ㈢开关量输入输出系统 开关量是指反映“是”或“非”两种状态的逻辑变量，如断路器的“合闸”或“分闸”状态、控制信号的“有”或“无”状态等。开关量输入接口部件的作用是为正确地反映开关量提供输入通道，并在微机保护装置内外部之间实现电气隔离，以保证内部弱电电子电路的安全和减少外部干扰。开关量输出接口部件的作用是为正确地发出开关量操作命令提供输出通道，并在微机保护装置内外部之间实现电气隔离，以保证内部弱电电子电路的安全和减少外部干扰。 ㈣人机对话和外部通信系统 微机保护人机对话接口部件通常包括以下几个部分：简易键盘、小型显示屏、指示灯、打印机接口、调试通信接口。 外部通信接口可分为两大类：第一类通信接口为实现特殊保护功能的专用通信接口，输电线路纵联保护；另一类通信接口为通用计算机网络接口，可与电站计算机局域网以及电力系统计算机远程通信网相连，实现更高一级的管理、控制功能，如数据共享、远方操作及远方维护等。 人机对话接口部件的作用是建立起微机保护装置与使用者之间的信息联系，以便对装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。 外部通信接口部件的作用是提供与计算机通信网络以及远程通信网的信息通道。 §2.2微机保护工作原理简介 常规微机保护实现继电保护功能主要有三个步骤： ①模拟量输入系统将从电力系统获得的模拟电量信号进行预处理转化为数字量，开关量输入系统将开关量输入信号也转变为数字量； ②数据处理单元对已转变为数字量电量信号进行数字滤波，从而获得微机保护算法所需要的数字信号序列； ③数据处理单元对已滤波的数字信号序列采用合适的算法并结合开关量输入信号综合判断，然后根据判断结果控制开关量输出系统和人机对话和外部通信系统的输出，实现闸、信号告警、数据记录等功能。 ㈠输入信号预处理 由电力系统输入到继电保护装置的模拟信号分类： ①来自TV(或TA)的交流电压(或电流)信号； ②来自分压器(或分流器)的直流电压(或电流)信号； ③自断路器、隔离刀闸等设备辅助接点以及其它继电器接点的开关量信号，或者来自别的微机保护或数字设备的数字量信号。 输入信号预处理过程的具体步骤为： 将电力系统输入到继电保护装置的模拟信号转换到与微型计算机相匹配的电平； 由前置模拟低通滤波削去其中的高频成分； 由采样环节将连续信号离散化； 由A／D转换器变为数字量。 具体步骤如图2-2所示。 图2—2 输入信号预处理流程框图 信号预处理中，还包括隔离和抑制随有用信号窜入的干扰，这对于提高保护装置的可靠性非常重要。 ㈡数字滤波 数字滤波器的优点： 滤波精度高。加长字长可以很容易提高精度。 可靠性高。模拟元器件很容易受环境和温度的影响，而数字系统受这种影响要小得多。 灵活性高。数字滤波器改变性能只要改变算法或者某些系数，而模拟滤波器却十分麻烦。 便于时分复用。一套硬件系统可以完成各个通道的滤波任务，模拟滤波器则必须每个通道装一个滤波器。 数字滤波器的分类： 按算法实现方式不同可分为专用硬件组成的数字滤