繼電保護(hù)課件

1、2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝1 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝2 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝3 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝4 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） 一、電壓形成回路一、電壓形成回路 1. 模擬量選取原則：以滿(mǎn)足保護(hù)功能為基本準(zhǔn)則模擬量選取原則：以滿(mǎn)足保護(hù)功能為基本準(zhǔn)則 2. 作用與方案比較作用與方案比較 n作用作用 n方案比較方案比較 n電抗變換器電抗變換器 n缺點(diǎn)：二次電壓波形將發(fā)生畸變?nèi)秉c(diǎn)：二次電壓波形將發(fā)生畸變 n優(yōu)點(diǎn)：線性范圍大、鐵芯不易飽和、有移相作用、抑制直流優(yōu)點(diǎn)：線性范圍大、鐵芯不易飽和

2、、有移相作用、抑制直流 n電流變換器電流變換器 n優(yōu)點(diǎn)：線性范圍內(nèi)，波形相同且同相優(yōu)點(diǎn)：線性范圍內(nèi)，波形相同且同相 n缺點(diǎn)：在非周期分量下容易飽和、線性度較差、動(dòng)態(tài)范圍小缺點(diǎn)：在非周期分量下容易飽和、線性度較差、動(dòng)態(tài)范圍小 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝5 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） 一、電壓形成回路一、電壓形成回路 2. 作用與方案比較作用與方案比較 3. 電流互感器應(yīng)用注意事項(xiàng)電流互感器應(yīng)用注意事項(xiàng) n變比的選擇變比的選擇 u2=rlhi2=rlhi1/nlh rlhi1max/nlh umax n屏蔽層的作用屏蔽層的作用 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基

3、礎(chǔ)，畢天姝6 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） 二、采樣保持電路和模擬低通濾波器 （一）s/h電路的作用及原理 1.s/h電路的作用 2.s/h電路的工作原理 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝7 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） （二）對(duì)采樣保持電路的要求 n使ch上電壓按一定精度（例如誤差小于0.1%）跟蹤 上usr所需要的最小采樣寬度tc（或稱(chēng)為截獲時(shí)間）， 對(duì)快速變化的信號(hào)采樣時(shí)，要求tc盡量短 n保持時(shí)間要長(zhǎng)。通常用下降率 來(lái)表示保持能力。 n模擬開(kāi)關(guān)的動(dòng)作延時(shí)、閉合電阻和開(kāi)斷時(shí)的漏電流 要小。 n分析討論ch的選值 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)

4、，畢天姝8 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） ch=0.01f （三）采樣保持電路的典型芯片 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝9 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） （四）采樣頻率的選擇和模擬低通濾波器 的應(yīng)用 1.采樣頻率的選擇 1)采樣頻率越高，要求cpu的速度越高 2)采樣頻率過(guò)低將不能真實(shí)地反映被采樣信號(hào)的 情況（采樣定理） n采用低通濾波器，可以消除頻率混疊問(wèn)題，從而降 低采樣頻率 n消除頻率混疊問(wèn)題后，采樣頻率的選擇基本取決于 保護(hù)的原理和算法。 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝10 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） （四）采樣頻率

5、的選擇和模擬低通濾波器 的應(yīng)用 2.低通濾波器 r=4.3k, c=0.1f 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝11 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） 三、模擬量多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) （一）模擬量多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的作用 （二）mpx的工作過(guò)程 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝12 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （一）模數(shù)轉(zhuǎn)換的一般原理和分類(lèi) 1.一般原理：將輸入的模擬量ua相對(duì)于模擬參考量ur轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量d輸出： 即： 假定數(shù)字量d是小于1的數(shù)，則： 2.分類(lèi)：積分型、逐次逼近比較型、并行和流水線型等 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，

6、畢天姝13 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （二）數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac或d/a轉(zhuǎn)換器） n作用 n工作原理 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝14 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 1413121 8 1 , 4 1 , 2 1 ,2iiiiiirui r 4 4 3 3 2 2 1 1 44332211 2222 bbbb r u ibibibibi r n n bbbd 222 2 2 1 1 d r u i r d r ru riu fr fsc （二）數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac或d/a轉(zhuǎn)換器） 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝15 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （三）逐次逼近法模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理 2021-5-11

7、 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝16 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （三）逐次逼近法模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理 n溢出問(wèn)題 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝17 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （三）逐次逼近法模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理 n雙極性模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝18 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （四）a/d轉(zhuǎn)換器舉例 ad7665是逐次逼近型的16位快速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，速度為500ksps n電源 ndvdd、dgng novdd、ognd navdd、agnd nref、refgnd n模擬量輸入usr n10v, 5v, 2.5v n0-10v, 0-5v, 0-2.5v 2021-5-

8、11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝19 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （四）a/d轉(zhuǎn)換器舉例 n方式選擇 nob/2 (output binary/2s complement) nwarp, impulse nser/ (serial/parallel) nbyteswap c rap 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝20 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 n控制信號(hào) nreset n (read), (chip select) n (start conversion) npd (power down) nbusy n并行輸出方式的數(shù)據(jù)信號(hào) ndata15-data0 cs rd cnvst 2021-5-11

9、微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝21 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 n串行輸出方式的接口信號(hào) nsync nsclk nsdout nrderror ndivsclk next/ ninvsync ninsclk nrdc/sdin int 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝22 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （五）模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微型機(jī)的接口 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝23 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝24 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （六）數(shù)據(jù)排隊(duì)與地址指針更新 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝25 四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （七）微機(jī)保護(hù)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要要求 n轉(zhuǎn)換

10、時(shí)間 tsn(tad+tr)+ty na/d轉(zhuǎn)換的位數(shù) n要求200倍的精度范圍 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝26 1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （模擬量輸入系統(tǒng)） 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 設(shè)一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖頻率為f，計(jì)數(shù)時(shí)間為t，則在 t內(nèi)加入計(jì)數(shù)器的脈沖數(shù)目為n： n= f t 被轉(zhuǎn)換電壓 控制t，使 t正比于u u-t（電壓 時(shí)間）變換型 被轉(zhuǎn)換電壓 控制f ，使f 正比于u u-f（電壓 頻率）變換型 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝27 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （一）vfc工作原理 1. 直流輸入的工作原理 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝

11、28 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （一）vfc工作原理 1.直流輸入的工作原理 1)當(dāng)輸入電壓usr為0v時(shí)，電容器c的電壓為0，單穩(wěn)觸發(fā)器沒(méi)有 輸出，電子開(kāi)關(guān)接到參考地的端子側(cè)； 2)當(dāng)輸入端usr剛施加了正的直流信號(hào)時(shí)，有ir=0, ic=ir-isr=-isr， 使得輸出電壓向負(fù)方向變化，零點(diǎn)指示器檢測(cè)到該趨勢(shì)后，觸 發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器，在u0端產(chǎn)生一個(gè)寬度為t0的脈沖； 3)在t0信號(hào)期間，電子開(kāi)關(guān)as切換到-er側(cè)，所以ic=ir-isr tii c tii c udtii c tu srr srr t csrrc 1 0 1 0 1 0 0 1 tii c tu srrc 2021-5-1

12、1 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝29 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （一）vfc工作原理 1.直流輸入的工作原理 4)當(dāng)t0信號(hào)消失后，電子開(kāi)關(guān)as又接到參考地的端子側(cè)，所以 ic=-isr titi c tii c tti c tudti c tu srr srrsr t csrc 0 00 0 0 1 11 1 uc(t)下降到0v時(shí)，立刻被零點(diǎn)指示器檢測(cè)出來(lái)，并開(kāi)始重復(fù)上 述過(guò)程 0 1 20 titi c tu srrc sr r i ti t 0 srvsr srr r r sr uku rte r ti i t f 00 1 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝30 （一）vf

13、c工作原理 1.直流輸入的工作原理 5)如果在一個(gè)采樣間隔ts內(nèi)對(duì)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行讀數(shù)，則計(jì) 數(shù)值為d=fts 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ss t srv t dtukfdtd 00 ss tt t srv tt t dtukfdtd 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝31 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2.交流輸入的工作原理 n雙極性信號(hào)需引入偏置ir/2=er/(2rr) 1)在0t0期間，as切換到-er側(cè)，有 r r sr sr e r r uu 2 max 偏 tuutu srsr 偏 t dtu cr t cr e t dtu rr e c udttu r i c tu

14、 t sr srr r t sr srr r t csr sr rc 0 0 0 1 0 11 0 11 t dtu cr t cr e tu t sr srr r c 0 0 00 1 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝32 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2)當(dāng)t0消失后，as切換到參考地的端子側(cè)，有 coscos sin 1 1 11 0 11 max 0 0 max0 0 0 0 0 0 0 0 t cr u t cr u t cr e t dtuu cr t cr e t dtu cr t cr e t dtu cr t cr e t dtu cr udttu rc tu sr

15、 sr srr r t sr srr r t sr srr r t sr srr r t t sr sr t t csr sr c 偏 偏 將函數(shù)cos(t+)在t0處展開(kāi)，并整理得： t cr u t cr u t cr e tu sr sr srr r c sin max 0 偏 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝33 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) sin 11 sin 1 max max 0 srv srr rsr uuk uur ter t 偏 偏 sin 1 maxsrv uuk t f 偏 將函數(shù)cos(t+)在任意處展開(kāi)，并整理得： tuktuktf srvsrv sin

16、 max s ss tt t srv t srv t dttuk dttukdttfd 00 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝34 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （一）vfc工作原理 3.vfc的分辨率與采樣頻率的關(guān)系 nvfc的最高頻率fvfc n采樣間隔ts和積分間隔nts s vfc svfc f f nntfd max 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝35 五、vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （二）vfc數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn) n低通濾波 n抗干擾能力強(qiáng) n位數(shù)可調(diào) n與微型機(jī)接口簡(jiǎn)單 n實(shí)現(xiàn)多微機(jī)共享 n易于實(shí)現(xiàn)同時(shí)采樣 n不適用于高頻信號(hào)的采集 2021-5-11 微型機(jī)

17、繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝36 1-3 開(kāi)關(guān)量輸入及輸出回路 一、光電耦合器 n概念 n分類(lèi) n光隔離器 n光傳感器 n光敏元件集成的功能塊 n光電耦合器在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 n特性 n工作方式 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝37 1-3 開(kāi)關(guān)量輸入及輸出回路 二、開(kāi)關(guān)量輸入回路 n安裝在裝置面板上的接點(diǎn) n人機(jī)對(duì)話的鍵盤(pán) n部分切換裝置工作方式 用的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) n從裝置外部經(jīng)過(guò)端子排 引入裝置的接點(diǎn) n壓板、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) n其他保護(hù)裝置和操作 繼電器的接點(diǎn) 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝38 三、開(kāi)關(guān)量輸出回路 （一）保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào) 1-3 開(kāi)關(guān)量輸入及輸出

18、回路 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝39 1-3 開(kāi)關(guān)量輸入及輸出回路 三、開(kāi)關(guān)量輸出回路 （一）保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào) n裝置正常、系統(tǒng)無(wú)短路 n設(shè)備異常 n系統(tǒng)發(fā)生短路 n出口回路自檢 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝40 三、開(kāi)關(guān)量輸出回路 （一）通信接口、打印機(jī)接口 1-3 開(kāi)關(guān)量輸入及輸出回路 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝41 1-5 網(wǎng)絡(luò)化硬件電路 一、問(wèn)題提出 n繼電保護(hù)的種類(lèi)很多，且由于受被保護(hù)對(duì)象的容量、模擬量 數(shù)量、跳閘對(duì)象和功能要求不同等因素影響，造成保護(hù)配置 多種多樣。希望采樣模塊化的思想。 n希望微機(jī)保護(hù)在更新?lián)Q

19、代后，保護(hù)裝置對(duì)外的連線基本保持 不變。 n保護(hù)功能插件（cpu插件）與開(kāi)入、開(kāi)出之間的連線受cpu插 件的空間限制，很難做到開(kāi)入、開(kāi)出數(shù)目的方便擴(kuò)展。 n在變壓器、發(fā)電機(jī)保護(hù)中，根據(jù)不同容量、不同主接線等情 況，保護(hù)的一個(gè)動(dòng)作邏輯有可能組成多個(gè)出口對(duì)象。 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝42 1-5 網(wǎng)絡(luò)化硬件電路 一、問(wèn)題提出 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝43 1-5 網(wǎng)絡(luò)化硬件電路 二、網(wǎng)絡(luò)化硬件電路 n標(biāo)準(zhǔn)模塊 ncpu插件 n開(kāi)入(di)插件 n開(kāi)出(do)插件 n通信網(wǎng)絡(luò)采用 can總線方式 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢天姝44 1-5

20、 網(wǎng)絡(luò)化硬件電路 三、三、can總線特點(diǎn)總線特點(diǎn) n采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯(cuò)效果采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯(cuò)效果 n采用差分信號(hào)的傳遞方式，有利于提高抗干擾性能采用差分信號(hào)的傳遞方式，有利于提高抗干擾性能 n每幀信息都有每幀信息都有crc校驗(yàn)和其它糾錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低校驗(yàn)和其它糾錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低 n節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的 操作不受影響操作不受影響 n采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)

21、先級(jí)較采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較 低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)， 大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間 n網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的 數(shù)據(jù)最多可在數(shù)據(jù)最多可在134微妙內(nèi)得到傳輸微妙內(nèi)得到傳輸 n為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn) 發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。 2021-5-11 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，畢