微机保护构成及数据采集系统.pdf

§2.1 微机保护系统构成 ² 微机保护是以电压、电流的采样值为输入量， 以微机为控制器，以电气设备的断路器为被控 对象的一个开环离散控制系统。 ² 微机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。 ² 微机保护由硬件和软件两部分构成。微机保护整套硬件通 常是用单独的专用机箱组装，包括数据采集系统、微型机 主系统、开关量输出、输入系统及外围设备等。 ² 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。 ² 微机保护的硬件系统包括以下五部分： ³ 1.数据采集系统 （或称模拟量输入系统）：包括 电压形成、采样保持、多路开关及数模转换。 ³ 2.微型机 （或微处理器）主系统：包括微处理器、 程序存储器 （ROM）、数据存储器 （RAM）、定时 器、并串接口等。 ³ 3.开关量输入输出系统：由微型机的并行接口、 光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成。完 成保护需要的外部触点接入、出口跳闸、人机对 话等功能。 ³4.通信接口。包括通信接口电路及接口以实现多 机通信或联网 ³ 5.逆变稳压电源 （5V ±15V、±24V） ² 微机保护硬件构成框图 （书） 2. 微机保护用硬件特点 ³ 集成微处理器 （MPU ）、只读存储器(ROM) 、 随机存取存储器(RAM) 、定时器、模数转换器 (AD) 、并行接口(PIO) 、闪存单元(FLASH) 、数字 信号处理器(DSP) 、通信接口等多种功能集成在 一个芯片内的单片机系统。 ³ 把所有总线连同单片机都集成在一个芯片内的总 线不出片技术。 ³ 不区分微机、单片机、微处理器 ² 微机保护的软件包括 1. 数字滤波器，如减法滤波器、加法滤波器 等。像有些不便于采用模拟滤波器的场 合，如傅立叶滤波、小波变换等; 2. 微机保护算法，像幅值和相位计算、选相 算法、滤序算法等; 3. 保护动作判据，保护基本原理的具体体现; 4. 逻辑输出，执行跳闸、告警等数字信号输 出。 n 为模数转换 （AD）做准备、转换模拟量为数字量 n 适应电力系统故障信号特点 ° 频谱分布宽广：从直流、衰减直流、工频基波分量到各次 谐波 （最高到数百千赫兹）在内的暂态信号 ° 动态范围宽广：从正常运行的几十安培到短路状态下的几 万安培甚至几十万安培 ° 微机保护常用的数据采集系统有两种： ° 一是采用逐次逼近原理的A/D芯片构成的数据采集 系统； ° 另一种是采用VFC芯片构成的压频变换式数据采集 系统 ² 对于中低压电力系统这两种方式都在使用，而 高压或超高压的保护装置我国大都采用VFC变 换方式。 ² ADC方式是将模拟量直接转变为数字量的方 法； ² VFC方式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法。 n 适应继电保护特点要求 ° 模拟量设置应满足继电保护功能要求为准则 ° 典型的高压线路保护需要：三相电流、零序 电流；三相电压、线路侧线间电压； ° 典型的三绕组变压器差动保护需要：每一绕 组侧的三相电流 因此，微机保护是一个多模拟量输入系统 包括电压形成电路、模拟低通滤波器、采样 保持、多路开关、A/D转换等部分 采集量的选择 以高压线路保护和三绕组变压器差动保护为例，由于 高压线路保护一般具备全线速动保护 （如高频保护 或光纤电流纵差保护）、距离保护、零序保护和重 合闸功能。所以模拟量一般设置为以下8个量 I ,I ,I ,3I ,U ,U ,U ,U a b c 0 a b c X 前7个量用于构成保护功能，最后的量为断路器的另 一侧电压，用于实现重合闸功能； 对于三绕组变压器的的差动保护，至少应该接入三侧 的三相电流，共9个模拟量。 1. 电压形成回路 ³ 继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感