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文檔簡介
1、繼電保護基礎知識和微機保護主要內(nèi)容主要內(nèi)容l繼電保護基礎l繼電保護的基本原理、構成和分類l微機保護基礎l微機保護裝置的硬件原理l微機保護裝置的軟件結構l惠煉繼電保護系統(tǒng)Power system繼電保護基礎繼電保護基礎發(fā)電變電輸電用電一次設備:生產(chǎn)、輸送、分配、消耗電能的設備。包括發(fā)電機、變壓器、斷路器、母線、輸電線路、電動機等。 二次設備:對一次設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視、測量、控制和保護的設備。 根據(jù)電力系統(tǒng)在不同運行條件下的系統(tǒng)與設備的工作狀況,電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)分為正常工作狀態(tài)、不正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。1. 1. 正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)l電力系統(tǒng)正常運行的約束條件電力系統(tǒng)正常運行的約束條
2、件l等式約束條件:等式約束條件:0SLjGiPPP0SLjGiQQQ1. 1. 正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)l電力系統(tǒng)正常運行的約束條件電力系統(tǒng)正常運行的約束條件l等式約束條件等式約束條件:0SLjGiPPP0SLjGiQQQ1. 1. 正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)l電力系統(tǒng)正常運行的約束條件電力系統(tǒng)正常運行的約束條件l等式約束條件等式約束條件:0SLjGiPPP0SLjGiQQQ1. 1. 正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)l電力系統(tǒng)正常運行的約束條件電力系統(tǒng)正常運行的約束條件l不等式約束條件不等式約束條件:max.kkSSmax.min.iiiUUUmaxminfffmax.ijijII2 2 不正常工作狀
3、態(tài)及其危害不正常工作狀態(tài)及其危害常見的不正常狀態(tài)及其危害:常見的不正常狀態(tài)及其危害:過負荷:因負荷超過電氣設備的額定值造成過負荷:因負荷超過電氣設備的額定值造成 的電流增大;的電流增大;危害危害:造成載流導體的熔斷或加速絕緣材料的老化和損壞從而導致故障;造成載流導體的熔斷或加速絕緣材料的老化和損壞從而導致故障;頻率降低:系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起;頻率降低:系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起;危害:危害:1)影響產(chǎn)品質(zhì)量;)影響產(chǎn)品質(zhì)量; 2)降到)降到4748HZ以下會引起頻率崩潰;以下會引起頻率崩潰; 3)使電壓下降可能引發(fā)電壓崩潰。)使電壓下降可能引發(fā)電壓崩潰。 所有的等式約束條件均滿足,部
4、分的不等式約所有的等式約束條件均滿足,部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常不正常運行狀態(tài)。運行狀態(tài)。2 2 不正常工作狀態(tài)及其危害不正常工作狀態(tài)及其危害常見的不正常狀態(tài)及其危害:常見的不正常狀態(tài)及其危害:過電壓:發(fā)電機突然甩負荷而產(chǎn)生;過電壓:發(fā)電機突然甩負荷而產(chǎn)生;危害:危害:造成絕緣擊穿導致短路。造成絕緣擊穿導致短路。系統(tǒng)振蕩:因系統(tǒng)受到擾動而失去功率平衡。系統(tǒng)振蕩:因系統(tǒng)受到擾動而失去功率平衡。危害:危害:系統(tǒng)振蕩時,電流和電壓周期性擺動,嚴重影響系統(tǒng)的正常運行;系統(tǒng)振蕩時,電流和電壓周期性擺動,嚴重影響系統(tǒng)的正常運行; 所有的
5、等式約束條件均滿足,部分的不等式約所有的等式約束條件均滿足,部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常不正常運行狀態(tài)。運行狀態(tài)。 3. 3.故障狀態(tài)和故障類型故障狀態(tài)和故障類型常見的十種短路類型常見的十種短路類型縱向不對稱故障(斷線)縱向不對稱故障(斷線)最常見且最危險的故障是各種類型的短路最常見且最危險的故障是各種類型的短路 復雜故障:復雜故障:在電力系在電力系統(tǒng)的不同地點(兩處統(tǒng)的不同地點(兩處或兩處以上)同時發(fā)或兩處以上)同時發(fā)生不對稱故障的情況生不對稱故障的情況 短路的后果短路的后果l數(shù)值很大的短路電流通過短路點將燃起電弧,使故數(shù)值
6、很大的短路電流通過短路點將燃起電弧,使故障設備損壞;障設備損壞;l短路電流通過故障設備和非故障設備時,產(chǎn)生熱和短路電流通過故障設備和非故障設備時,產(chǎn)生熱和電動力的作用,致使其絕緣遭到損壞或使設備縮短電動力的作用,致使其絕緣遭到損壞或使設備縮短使用壽命;使用壽命;l電力系統(tǒng)中大部分地區(qū)的電壓下降,使大量電能用電力系統(tǒng)中大部分地區(qū)的電壓下降,使大量電能用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品;戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品;l破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性,引起系統(tǒng)振蕩,破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性,引起系統(tǒng)振蕩,甚至造成整個電力系統(tǒng)瓦解。甚至造成整個電力系統(tǒng)瓦解。 繼電保護的概念及作用繼電保護的概念及作用
7、l繼電保護技術繼電保護技術包括電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護原理及設計、配置整定、運行維護及調(diào)試等技術。l繼電保護裝置繼電保護裝置 能反應電力系統(tǒng)中電氣設備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài),并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護的概念及作用繼電保護的概念及作用二、繼電保護的作用l自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除,使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞,保證無中切除,使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞,保證無故障部分迅速恢復正常運行。故障部分迅速恢復正常運行。l反應電氣元件的不正常運行狀態(tài),并根據(jù)運行維反應電氣元件的不正常運行狀態(tài),并根據(jù)運行維護條件,而動
8、作于發(fā)出信號或跳閘。護條件,而動作于發(fā)出信號或跳閘?;驹瓌t:基本原則:找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征或非電氣量的變化特征1 1 繼電保護的基本原理繼電保護的基本原理1 1 繼電保護的基本原理繼電保護的基本原理 20argIU正常運行時:正常運行時: 線路正方向線路正方向三相短路:三相短路:8560argIUIUZ 1 1 繼電保護的基本原理繼電保護的基本原理正常運行時:負荷阻抗正常運行時:負荷阻抗 短路時:短路阻抗短路時:短路阻抗測量阻抗變小I = 01 1 繼電保護的基本原理繼電保護的基本原理正常運行時:流入電流流出電流正常運行時:流入
9、電流流出電流 內(nèi)部故障時:流入電流內(nèi)部故障時:流入電流流出電流流出電流I = Id1 1 繼電保護的基本原理繼電保護的基本原理正常運行時:只有正序分量正常運行時:只有正序分量 發(fā)生不對稱故障時:有負序、零序分發(fā)生不對稱故障時:有負序、零序分量出現(xiàn)量出現(xiàn)兩相短路時有兩相短路時有負序負序分量出現(xiàn)分量出現(xiàn) 接地短路時有接地短路時有零序零序分量出現(xiàn)分量出現(xiàn) 2 2 繼電保護的分類繼電保護的分類l按被保護的對象分類按被保護的對象分類 輸電線路保護、輸電線路保護、 發(fā)電機保護、發(fā)電機保護、 變壓器保護、變壓器保護、 母線保護、母線保護、 電動機保護等。電動機保護等。 l按保護原理分類:按保護原理分類: 電
10、流保護、電流保護、 電壓保護、電壓保護、 距離保護、距離保護、 差動保護、差動保護、 方向保護、方向保護、 零序保護等。零序保護等。 2 2 繼電保護的分類繼電保護的分類l按保護所反應故障類型分類按保護所反應故障類型分類 相間短路保護、相間短路保護、 接地短路保護、接地短路保護、 匝間短路保護、匝間短路保護、 斷線保護、斷線保護、 失步保護、失步保護、 失磁保護及過勵磁保護等失磁保護及過勵磁保護等l繼電保護測量值與整定繼電保護測量值與整定值的關系分類值的關系分類: 過量保護:過量保護:(測量值整定值)(測量值整定值) 欠量保護:欠量保護:(測量值整定值)(測量值整定值)主保護主保護反映被保護元
11、件本身的故障,并以盡反映被保護元件本身的故障,并以盡可能短的時限切除故障的保護;可能短的時限切除故障的保護;2 2 繼電保護的分類繼電保護的分類l按保護所起的作用分類:按保護所起的作用分類: 主保護、后備保護、輔助保護等。主保護、后備保護、輔助保護等。后備保護后備保護主保護或斷路器拒動時用來切除故主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。又分為障的保護。又分為近后備保護近后備保護和和遠遠后備保護。后備保護。 2 2 繼電保護的分類繼電保護的分類l按保護所起的作用分類:按保護所起的作用分類: 主保護、后備保護、輔助保護等。主保護、后備保護、輔助保護等。近近后備保護后備保護在本元件處裝設兩套保護,當
12、主保護拒在本元件處裝設兩套保護,當主保護拒動時,由本元件的另一套保護動作;動時,由本元件的另一套保護動作;2 2 繼電保護的分類繼電保護的分類l按保護所起的作用分類:按保護所起的作用分類: 主保護、后備保護、輔助保護等。主保護、后備保護、輔助保護等。遠遠后備保護后備保護當主保護或斷路器拒動時,由上一級相鄰電當主保護或斷路器拒動時,由上一級相鄰電力設備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。力設備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。輔助保護:輔助保護:為補充主保護和后備保護的性能或當主保護為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護。和后備保護退出運行而增設的簡單保護。2 2 繼電保
13、護的分類繼電保護的分類l按保護所起的作用分類:按保護所起的作用分類: 主保護、后備保護、輔助保護等。主保護、后備保護、輔助保護等。l 電力系統(tǒng)繼電保護的工作配合低壓母線保護區(qū)變壓器保護區(qū)高壓母線I保護區(qū)線路保護區(qū)發(fā)電機保護區(qū)高壓母線II保護區(qū)高壓母線保護區(qū)選擇性、速動性、靈敏性、可靠性選擇性、速動性、靈敏性、可靠性選擇性選擇性 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護裝置僅將故障元件切除,而使非故障元件仍能正常運行,以盡量縮小停電范圍。 例例: 當當k1點短路時,保護點短路時,保護1、2動動跳跳1QF、2QF 有選擇性有選擇性 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護裝置僅將故障元件切除,而使非故障元件仍
14、能正常運行,以盡量縮小停電范圍。 例例: 當當k2點短路時,保護點短路時,保護5、6動動跳跳5QF、6QF 有選擇性有選擇性選擇性選擇性 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護裝置僅將故障元件切除,而使非故障元件仍能正常運行,以盡量縮小停電范圍。 例例: 當當k3點短路時,保護點短路時,保護7、8動動跳跳7QF、8QF 有選擇性有選擇性選擇性選擇性 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護裝置選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護裝置僅將故障元件切除,而使非故障元件仍能正常僅將故障元件切除,而使非故障元件仍能正常運行,以盡量縮小停電范圍。運行,以盡量縮小停電范圍。 例例: 當當k3點短路時,若保護點短路時,
15、若保護7拒動或拒動或7QF拒動,拒動,保護保護5動(遠后備)動(遠后備)跳跳5QF 有選擇性有選擇性 選擇性選擇性 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護裝置選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護裝置僅將故障元件切除,而使非故障元件仍能正常僅將故障元件切除,而使非故障元件仍能正常運行,以盡量縮小停電范圍。運行,以盡量縮小停電范圍。 例例: 當當k3點短路時,若保護點短路時,若保護7正確動作和正確動作和7DL跳跳閘,保護閘,保護5動動跳跳5DL,則越級跳閘,則越級跳閘(非選擇性非選擇性) 停電停電選擇性選擇性 小結:小結:選擇性就是故障點在區(qū)內(nèi)就動作,選擇性就是故障點在區(qū)內(nèi)就動作,區(qū)外就不動作。當主保護
16、未動作時,由區(qū)外就不動作。當主保護未動作時,由近后備或遠后備切除故障,使停電面積近后備或遠后備切除故障,使停電面積最小。最小。選擇性選擇性 速動性是指速動性是指盡可能快地切除故障。盡可能快地切除故障。其主要原因如下:其主要原因如下: 提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性;提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性; 減少用戶在低電壓下運行的時間;減少用戶在低電壓下運行的時間; 降低設備的損壞程度;降低設備的損壞程度; 避免故障進一步擴大。避免故障進一步擴大。 速動性速動性 QFPRttt故障切除時間故障切除時間:一般為一般為0.060.060.12s0.12s,最快,最快0.010.010.04s0.04s。一般為一般為0.060.0
17、60.15s0.15s,最快,最快0.020.020.06s0.06s。PRt保護動作時間;斷路器動作時間;QFt速動性速動性 靈敏性是指在規(guī)定的保護范圍內(nèi),靈敏性是指在規(guī)定的保護范圍內(nèi),對故障情況的反應能力。對故障情況的反應能力。滿足靈敏性要滿足靈敏性要求的保護裝置應在區(qū)內(nèi)故障時,不論短求的保護裝置應在區(qū)內(nèi)故障時,不論短路點的位置與短路的類型如何,都能靈路點的位置與短路的類型如何,都能靈敏地正確地反應出來。敏地正確地反應出來。 靈敏性靈敏性 靈敏性用靈敏性用靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)來衡量,并表示為來衡量,并表示為K Ksensen。 對反應于數(shù)值上升而動作的過量保護(如對反應于數(shù)值上升而動作的過量保
18、護(如過電流保護)過電流保護) setksenIIKmin.保護的動作參數(shù)故障參數(shù)的最小計算值保護區(qū)內(nèi)金屬性短路時靈敏性靈敏性 靈敏性用靈敏性用靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)來衡量,并表示為來衡量,并表示為K Ksensen。 對反應于數(shù)值下降而動作的欠量保護(如對反應于數(shù)值下降而動作的欠量保護(如低電壓保護)低電壓保護) max. ksetsenUUK故障參數(shù)的最大計算值保護區(qū)內(nèi)金屬性短路時保護的動作參數(shù)靈敏性靈敏性 可靠性是對繼電保護性能的最根本可靠性是對繼電保護性能的最根本要求。包括要求。包括安全性安全性和和信賴性。信賴性。安全性:安全性:在不該動作時,可靠不動作,在不該動作時,可靠不動作,即不發(fā)生誤
19、動作。即不發(fā)生誤動作。 信賴性:信賴性:當發(fā)生了屬于它該動作的故障當發(fā)生了屬于它該動作的故障時,可靠動作,即不發(fā)生拒動;時,可靠動作,即不發(fā)生拒動;可靠性可靠性 上述四個基本要求是分析研究繼電保護性能的基礎。在它們之間既有矛盾的一面,又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。例如強調(diào)快速性時,有時會影響可靠性、選擇性和靈敏性,強調(diào)選擇性時又會影響快速性和靈敏性。繼電保護的科學研究、設計、制造和運行的絕大部分工作是圍繞著如何處理好這四個基本要求之間的辨證統(tǒng)一關系而進行的。 19011901年年 19081908年年 19101910年年 19201920年年 19271927年年 過電流保護過電流保護差動保護
20、差動保護 方向電流保護方向電流保護 距離保護距離保護 高頻保護高頻保護 微波保護微波保護 行波保護行波保護 繼電保護的發(fā)展繼電保護的發(fā)展微機化微機化網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化智能化智能化保護、控制、保護、控制、測量、通信一測量、通信一體化體化微機型微機型 機電型機電型( (電磁型、感應型)電磁型、感應型)整流型整流型 6060年代年代晶體管型晶體管型 5050年代年代7070年代年代8080年代年代集成電路型集成電路型 9090年代年代裝置發(fā)展裝置發(fā)展5050年代年代 7070年代年代 微機保護基礎微機保護基礎我們熟悉的計算機系統(tǒng)我們熟悉的計算機系統(tǒng)世界公認的第一臺通用電子數(shù)字計算機:1946年由美國賓夕法
21、尼亞大學莫爾學院的莫奇利和??颂仡I導的科研小組建造的。計算機的發(fā)展經(jīng)歷了四代。 第一代電子計算機(19461958年)主要特征:采用電子管作為基本邏輯元件。存儲器早期采用水銀延遲線,后期采用磁鼓或磁芯。 第二代電子計算機(19581964年)主要特征:是采用晶體管作為邏輯元件。內(nèi)存主要采用磁芯存儲器,外存開始使用磁盤。 第三代電子計算機(19641974年) 主要特征:采用半導體中小規(guī)模集成電路作為邏輯元件,半導體存儲器取代了沿用多年的磁芯存儲器。 第四代電子計算機(1974年以后) 主要特征:采用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件。計算機模型馮諾依曼型計算機 用來存放計算程序及用來存放計算程序及參與
22、運算的各種數(shù)據(jù)參與運算的各種數(shù)據(jù)。可以分為內(nèi)存儲器??梢苑譃閮?nèi)存儲器和外存儲器。和外存儲器。 用來實現(xiàn)算術、用來實現(xiàn)算術、邏輯等各種運算邏輯等各種運算 實現(xiàn)計算程序?qū)崿F(xiàn)計算程序和原始數(shù)據(jù)的和原始數(shù)據(jù)的輸入輸入 實現(xiàn)對整個運實現(xiàn)對整個運算過程的有規(guī)算過程的有規(guī)律的控制律的控制 實現(xiàn)計算結實現(xiàn)計算結果的輸出果的輸出 計算機用于現(xiàn)場工業(yè)控制的例子舉不勝舉計算機用于現(xiàn)場工業(yè)控制的例子舉不勝舉250 Kb/s, 16位, 16路高分辨率多功能數(shù)據(jù)采集卡 能夠提供隔離數(shù)字量輸入能夠提供隔離數(shù)字量輸入通道和隔離數(shù)字量輸出通通道和隔離數(shù)字量輸出通道道,隔離保護電壓可達到隔離保護電壓可達到2500VDC.它們是
23、要求采它們是要求采取高電壓隔離工業(yè)應用的取高電壓隔離工業(yè)應用的理想選擇理想選擇.此外此外,所有輸出所有輸出通道都提供高電壓保護通道都提供高電壓保護 8 通道隔離數(shù)字量輸入和 8 通道繼電器輸出卡 CAN總線總線接口卡接口卡 微機保護的構成微機保護的構成 測量部分測量部分邏輯部分邏輯部分執(zhí)行部分執(zhí)行部分定值定值測量部分是將保護對象的測量部分是將保護對象的有關電氣量經(jīng)互感器變換有關電氣量經(jīng)互感器變換輸送到繼電保護裝置,進輸送到繼電保護裝置,進行測量或計算,并與給定行測量或計算,并與給定的定值進行比較,得到用的定值進行比較,得到用于判斷保護是否該動作的于判斷保護是否該動作的一個結果,作為邏輯部分一個
24、結果,作為邏輯部分的一個輸入條件。的一個輸入條件。邏輯部分是將若邏輯部分是將若干個測量部分的干個測量部分的結果、出現(xiàn)的時結果、出現(xiàn)的時間順序并考慮其間順序并考慮其它一些特定的狀它一些特定的狀態(tài)按照一定的邏態(tài)按照一定的邏輯關系構成保護輯關系構成保護是否動作于跳閘是否動作于跳閘或發(fā)信號?;虬l(fā)信號。 執(zhí)行部分是保執(zhí)行部分是保護動作跳閘或護動作跳閘或發(fā)信號的執(zhí)行發(fā)信號的執(zhí)行機構,一般是機構,一般是繼電器的空接繼電器的空接點輸出,接于點輸出,接于變電站的直流變電站的直流操作回路,實操作回路,實現(xiàn)對斷路器的現(xiàn)對斷路器的控制??刂啤?定值是根據(jù)電力系統(tǒng)的定值是根據(jù)電力系統(tǒng)的結構、參數(shù)及運行條件結構、參數(shù)及運
25、行條件、整定計算的原則計算、整定計算的原則計算或根據(jù)運行經(jīng)驗給出?;蚋鶕?jù)運行經(jīng)驗給出。 對于一個具體的微機保護裝置,通常將對于一個具體的微機保護裝置,通常將硬件電路按功能分別布置在幾個硬件電路按功能分別布置在幾個PCBPCB板上板上稱為保護的稱為保護的“插件插件”,各插件安裝于一個,各插件安裝于一個機箱中,采用總線把各插件聯(lián)系在一起,構機箱中,采用總線把各插件聯(lián)系在一起,構成一套完整的保護裝置。成一套完整的保護裝置。 從結構上看,一個完整的微機保護包含從結構上看,一個完整的微機保護包含以下幾部分:機箱、插件、面板、總線;以下幾部分:機箱、插件、面板、總線; 1. 微機保護裝置的結構微機保護裝置
26、的結構微機保護裝置構成及其特點微機保護裝置構成及其特點l微機保護的構成框圖DAS保護微機系統(tǒng)(1n個)開入電源 繼電器開出開入管理微機系統(tǒng)GPS按鍵 LCD打印機逆變穩(wěn)壓電源至通信網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成把電壓互感器和電流互感器二次的電壓、電流信號變換為數(shù)字信號,供微機系統(tǒng)使用。保護微機系統(tǒng)實現(xiàn)具體的繼電保護功能,由不同的軟件實現(xiàn)不同的繼電保護功能。管理微機系統(tǒng)主要作為人機對話的手段。通常為外部繼電器的接點、保護屏上的投退壓板、操作把手的接點等,一般是經(jīng)光電隔離后輸入微機系統(tǒng)。保護系統(tǒng)通過開關量輸出驅(qū)動電路使繼電器動作。這些繼電器包括跳閘出口繼電器、信號繼電器、硬件故障的告警繼電器。l微機保護裝置
27、具有一般計算機系統(tǒng)共同的特點微機保護裝置具有一般計算機系統(tǒng)共同的特點1 1)計算)計算速度足夠快速度足夠快2 2)計算)計算精度足夠高精度足夠高3 3)存儲)存儲容量足夠大容量足夠大4 4)邏輯判斷)邏輯判斷5 5)硬件的通用性)硬件的通用性6 6)智能化)智能化程序化設計的結果程序化設計的結果7 7)通訊)通訊網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡接口微機保護與常規(guī)保護的比較微機保護與常規(guī)保護的比較1 開發(fā)與研制方面的不同開發(fā)與研制方面的不同 1)常規(guī)保護是布線邏輯的,保護的功能完全依賴于硬件,而微機保護裝置則除硬件外,還必須具備相應的軟件,因此微機保護可以實現(xiàn)智能化。 2)利用微機的智能特點,可以采用一些新原理,解
28、決一些常規(guī)保護難以解決的問題。例如,采用模糊識別原理判斷振蕩過程中的故障,利用波形對稱原理識別勵磁涌流,采用自適應原理改善保護的性能等。 3)對于同一類型的保護對象,微機保護裝置可采用相同的硬件結構,不同的保護功能體現(xiàn)在軟件上,便于生產(chǎn)和開發(fā)新產(chǎn)品。 4)常規(guī)保護的開發(fā)周期 一般比較長,而微機保護時間短。 5)在實驗方法上,微機保護較常規(guī)保護相比更具有可觀察性。2.運行與維護方面的不同運行與維護方面的不同 1)常規(guī)保護的完好性是依賴于定期檢驗時發(fā)現(xiàn)的,在正常運行時保護裝置的隱患不能及時發(fā)現(xiàn),一旦系統(tǒng)發(fā)生故障,將產(chǎn)生嚴重的后果,而微機保護裝置可利用程序?qū)ζ溆布M行在線自檢,一旦發(fā)現(xiàn)問題,可立即報
29、警。對于軟件的異常及干擾的影響,可自動識別并排除。因而,微機保護裝置的可靠性大大提高了。 2)與常規(guī)保護相比,微機保護具有調(diào)試維護方便的特點。例如,晶體管型集成電路型距離保護、高頻保護由于其復雜,調(diào)試工作量很大,而微機型保護裝置由于具備友好的人機界面,依靠軟件可在較短的時間內(nèi)完成調(diào)試工作,特別是某些保護具有專用的調(diào)試儀器,除交流變換器部分,可自動對保護的功能進行快速檢查。 3.功能方面的不同功能方面的不同 1)常規(guī)保護裝置的功能單一,僅僅是保護功能,而微機保護裝置除了能夠作到與常規(guī)保護完全相同的功能外,還可以提供一些附加功能,例如距離保護的故障類型判別,故障測距,故障錄波,事件記錄,零序電流方
30、向保護的開口三角電壓的極性判斷。電壓互感器的二次是否發(fā)生斷線等信息。 2)用一套微機保護裝置所實現(xiàn)的保護功能遠比一臺常規(guī)保護實現(xiàn)的保護功能多。 3)微機保護具有完善的網(wǎng)絡通信功能,可適應無人值守或少人值守的自動化變電站。 繼電保護發(fā)展的歷史繼電保護發(fā)展的歷史l電力系統(tǒng)繼電保護所研究內(nèi)容包括兩個方面: 一是指實現(xiàn)繼電保護的各種原理;其二是指組成繼電保護的各種裝置。l繼電保護原理的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而不斷發(fā)展的。由于電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大及電壓等級的提高,為了保證電力系統(tǒng)安全可靠的運行,必須有動作快速,靈敏度高,選擇性好的繼電保護裝置。因而繼電保護原理從簡單的電流保護逐步發(fā)展到復雜的距離保護和高
31、頻保護。l繼電保護裝置的發(fā)展則依賴于構成保護裝置的元器件技術的發(fā)展。繼電保護裝置發(fā)展的初期,主要是由電磁型、感應型繼電器構成的繼電保護裝置,60年代由于半導體二極管的出現(xiàn),出現(xiàn)了整流型繼電保護裝置,由于半導體技術的進一步發(fā)展,70年代出現(xiàn)了晶體管繼電保護裝置,由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),80年代又出現(xiàn)了集成電路型保護裝置。由于計算機技術和微型計算機的快速發(fā)展,到了80年代中期,出現(xiàn)了微機型繼電保護裝置。 l1946年誕生了世界上第一臺計算機l1965年,英國劍橋大學的P.G.Mclaran及其同事就提出用計算機構成電力系統(tǒng)繼電保護的設想,并發(fā)表了Sampling Techniques appli
32、ed to derivation Letter 的文章。l1967年澳大利亞新南威爾士大學的I.F.Morrison預測了輸電線路計算機控制的前景。l1969年美國西屋公司的G.D.Rockefeller發(fā)表了利用數(shù)字計算機實現(xiàn)的故障保護的文章。l1972年美國西屋公司與GE公司合作研制成功一套輸電線路的計算機保護裝置。這是世界上第一套比較完整的用于現(xiàn)場的計算機保護裝置,它具備了計算機保護的基本組成部分。該保護裝置是用小型計算機實現(xiàn)的。 自70年代初期出現(xiàn)大規(guī)模集成電路后,微處理器迅速發(fā)展,從簡單的4位微處理器發(fā)展為8位微處理器,例如英特爾公司的8080芯片,摩托羅拉公司的6800芯片等; 7
33、0年代中期出現(xiàn)了單片微型計算機,微處理器和單片機的出現(xiàn)使計算機應用于電力系統(tǒng)繼電保護更加現(xiàn)實。1977年日本投入了一套以微處理機為硬件的控制與繼電保護裝置,全部代替了原有保護,大大減少了控制室的占地面積,并于1980年發(fā)表了試運行的結果。 1979年,國際電子電氣工程師學會教育委員會組織了一次世界性的計算機繼電保護研究班,對70年代以來的計算機保護的研究成果進行了總結和交流。到80年代中期計算機保護在電力系統(tǒng)中獲得了初步應用。國內(nèi)微機保護的發(fā)展歷史國內(nèi)微機保護的發(fā)展歷史l國內(nèi)自國內(nèi)自1979年開始微機保護的研究工作,首先在年開始微機保護的研究工作,首先在各高等院校和一些科研單位開展了微機保護的
34、研各高等院校和一些科研單位開展了微機保護的研究工作。究工作。l1984年年4月,華北電力大學研究的以月,華北電力大學研究的以MC6809CPU構成的構成的MDP1型微機線路保護裝置在河北某電廠型微機線路保護裝置在河北某電廠投入運行,這是我國研究成功的第一套微機線路投入運行,這是我國研究成功的第一套微機線路保護裝置。保護裝置。 我國微機保護的發(fā)展從硬件上可分為三個階段 : 第一階段第一階段是以單CPU的8位微處理器構成的微機保護裝置。其主要特點為: 保護采用8位微處理器MC6809構成微機系統(tǒng),由于MC6908僅僅是一個CPU,因此需要在外部擴展許多硬件電路,所以總線必須引出插件,保護的存儲器容
35、量較小,程序和保護的定值均存放在EPROM中,定值的改寫十分不方便,保護裝置中僅有軟件時鐘,當直流電源消失后時鐘便停止運行,硬件不具備數(shù)據(jù)遠傳功能,由于僅有一個CPU,所有的保護功能只能集中由這個CPU處理,可靠性較低。其代表產(chǎn)品為WXB01微機高壓線路保護裝置。 第二個階段第二個階段是以多個8位單片機組成的多微機系統(tǒng)。其主要特點為:具有多個8位單片機,由于采用了單片機,需要外部擴展的硬件電路較少,因此可以作到總線不引出插件,保護裝置的定值存放在EEPROM中,定值的修改十分方便。設有硬件時鐘芯片,依靠備用電源的支持,裝置直流電源消失后,硬件時鐘可繼續(xù)運行,硬件上設計了數(shù)據(jù)遠傳的串行接口,由于
36、硬件由多個單片機系統(tǒng),因此一條輸電線路的多種保護的功能可分散于不同的單片機系統(tǒng),增加了保護裝置的可靠性。其代表產(chǎn)品為WXB-11系列微機保護裝置。 第三個階段第三個階段是以16位單片機構成的多微機系統(tǒng)。例如以英特爾公司的80C196KB構成的微機系統(tǒng)。有些單片機內(nèi)部資源豐富,具有較大容量的RAM和EPROM,因而可做到不需在芯片外部擴展存儲器,可以做到總線不引出芯片。例如 以日本三菱公司的M77芯片構成的微機系統(tǒng)。單片機內(nèi)部有24K的RAM容量,32120K的EPROM或閃爍存儲器和8個定時器,兩個串行口,因此不需要用總線擴展外部存儲器。保護裝置的硬件設計除了有硬件時鐘外,裝置還具備接受GPS
37、全球定位系統(tǒng)的秒脈沖的接口,具備較完善的通信網(wǎng)絡,可應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中,其代表產(chǎn)品為CSL系列微機保護裝置和LFP-900系列微機保護裝置。 微機保護裝置硬件原理微機保護裝置硬件原理 微機保護的硬件原理微機保護的硬件原理1.微機保護硬件功能結構劃分 一、微機保護按功能可劃分為三大部分: 1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2.微機主系統(tǒng) 3.輸入/輸出系統(tǒng)一般智能控制系統(tǒng)構一般智能控制系統(tǒng)構成均包含這幾部分成均包含這幾部分數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機主系統(tǒng)串行通信輸入/輸出系統(tǒng)來自電流互感器電壓互感器 微機保護硬件功能結構劃分將模擬信號轉(zhuǎn)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號換為數(shù)字信號對采集到的數(shù)據(jù)進對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處
38、理,以完行分析處理,以完成各種保護功能成各種保護功能完成各種保護的出口完成各種保護的出口跳閘、信號報警、外跳閘、信號報警、外部接部接 點輸入及人機點輸入及人機對話等功能;對話等功能;二、按照所采用的二、按照所采用的CPUCPU的多少來劃分:的多少來劃分:1.1.單單CPUCPU微機保護微機保護2.2.多多CPCPU U微微機機保保護護R-MR-M結構:一個結構:一個CPUCPU完成所有保護功能、單獨設置一管完成所有保護功能、單獨設置一管理理CPUCPU完成人機交互及通訊等功能。完成人機交互及通訊等功能。nRnR-M-M結構:將一套完整的保護功能分擔給多個結構:將一套完整的保護功能分擔給多個CP
39、UCPU分分別完成、設置一管理別完成、設置一管理CPUCPURR-MRR-M結構:由一個結構:由一個CPUCPU完成所有保護功能,設置同樣完成所有保護功能,設置同樣的的CPUCPU構成保護的雙重化、設置一管理構成保護的雙重化、設置一管理CPUCPURnRn-M-M結構:由多個結構:由多個CPUCPU協(xié)同工作共同完成保護的功能協(xié)同工作共同完成保護的功能,設置一管理,設置一管理CPUCPU單單CPU微機保護構成示意圖微機保護構成示意圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機主系統(tǒng)微機主系統(tǒng)串行通信串行通信I/OI/O系統(tǒng)系統(tǒng)來來自自電電流流互互感感器器電電壓壓互互感感器器R-MR-M結構結構R-MR-M結構:
40、一個結構:一個CPUCPU完成所有保護功能、單獨完成所有保護功能、單獨設置一管理設置一管理CPUCPU完成人機交互及通訊等功能。完成人機交互及通訊等功能。nRnR-M-M結構結構nRnR-M-M結構:將一套完整的保護功能分擔結構:將一套完整的保護功能分擔給多個給多個CPUCPU分別完成、設置一管理分別完成、設置一管理CPUCPURR-MRR-M結構結構RR-MRR-M結構:由一個結構:由一個CPUCPU完成所有保護功完成所有保護功能,設置同樣的能,設置同樣的CPUCPU構成保護的雙重化構成保護的雙重化、設置一管理、設置一管理CPUCPURnRn-M-M結構結構RnRn-M-M結構:由多個結構:
41、由多個CPUCPU協(xié)同工作共同完協(xié)同工作共同完成保護的功能,設置一管理成保護的功能,設置一管理CPUCPU一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電壓形成電壓形成電壓形成電壓形成LFLFS/HS/HMPXA/D. . . . . .變換器電 壓 形 成 回 路低 通 濾 波采 樣 保 持電 壓 形 成 回 路采 樣 保 持低 通 濾 波多路轉(zhuǎn)換開關存 儲 器總 線 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用與構成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用與構成1 1、作用、作用 將電流、電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,將電流、電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,以便保護分析計算,進而確定保護的動作行為。以便保護分析計算,進而確定保護的動作行為。2 2、數(shù)據(jù)
42、采集系統(tǒng)構成的兩種方式、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構成的兩種方式 1 1)采用逐次逼近原理的)采用逐次逼近原理的A/DA/D芯片構成的數(shù)據(jù)芯片構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);采集系統(tǒng); 2 2)采用)采用VFCVFC芯片構成的積分式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片構成的積分式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電壓形成電壓形成電壓形成電壓形成LFLFS/HS/HMPXA/D. . . . . .一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)二、二、電壓變換器電壓變換器 作用: 1)將電壓互感器二次的電壓變換為適合A/D芯片量程的信號 。 2)電磁隔離。 原理:和變壓器的工作原理相同 三、三、電流變換器電流變換器 作用: 1)將電流互感器二次的電流變換為適合A/D芯片量程
43、的信號 。 2)電磁隔離。 原理:類似電流互感器的工作原理 采樣保持器及其工作原理采樣保持器及其工作原理一、概述一、概述 模擬信號進行模擬信號進行A/DA/D轉(zhuǎn)換時,有以下實事轉(zhuǎn)換時,有以下實事 從啟動轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結束輸出數(shù)字量,需要一定的轉(zhuǎn)換時間。從啟動轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結束輸出數(shù)字量,需要一定的轉(zhuǎn)換時間。 在這個轉(zhuǎn)換時間內(nèi),模擬信號要保持不變。否則轉(zhuǎn)換精在這個轉(zhuǎn)換時間內(nèi),模擬信號要保持不變。否則轉(zhuǎn)換精度沒有保證,特別當輸入信號輸入頻率較高時,會造成很大度沒有保證,特別當輸入信號輸入頻率較高時,會造成很大的轉(zhuǎn)換誤差。的轉(zhuǎn)換誤差。 要防止這種誤差的產(chǎn)生,必須在要防止這種誤差的產(chǎn)生,必須在A/DA/D轉(zhuǎn)換
44、開始時將輸入轉(zhuǎn)換開始時將輸入信號的電平保持住,而在信號的電平保持住,而在A AD D轉(zhuǎn)換結束后又能跟蹤輸轉(zhuǎn)換結束后又能跟蹤輸 入信號的變化。入信號的變化。 能完成這能完種功能的器件叫采樣保持器。采樣能完成這能完種功能的器件叫采樣保持器。采樣保持器在保持階段相當于一個保持器在保持階段相當于一個“模擬信號存儲器模擬信號存儲器”。采樣保持器工作示意scusru采樣保持器器件舉例采樣保持器器件舉例LF398LF398lLF398LF398典型的參數(shù)如下:典型的參數(shù)如下: 運算放大器的輸出阻抗不大于運算放大器的輸出阻抗不大于6歐姆,歐姆, 輸入阻抗高達輸入阻抗高達10000兆歐姆兆歐姆 電壓下降率為電壓
45、下降率為2mV/s 電壓按誤差小于電壓按誤差小于0.1%的精度跟蹤輸入信號,截獲時間約為的精度跟蹤輸入信號,截獲時間約為20微秒。微秒。 多路轉(zhuǎn)換開關多路轉(zhuǎn)換開關模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分類模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分類 A/DA/D轉(zhuǎn)換器的性能指標轉(zhuǎn)換器的性能指標(1 1)分辨率)分辨率(2 2)轉(zhuǎn)換速率與轉(zhuǎn)換時間)轉(zhuǎn)換速率與轉(zhuǎn)換時間(3 3)量化誤差)量化誤差(4 4)線性度)線性度(5 5)量程)量程(6 6)其他指標)其他指標 1、逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、A/D型模數(shù)轉(zhuǎn)換器舉例型模數(shù)轉(zhuǎn)換器舉例數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構成的方式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構成的方式常識常識 在電力系統(tǒng)中,絕大多數(shù)的繼電保護裝置是反應多
46、個在電力系統(tǒng)中,絕大多數(shù)的繼電保護裝置是反應多個模擬信號的。例如:模擬信號的。例如: 輸電線路保護通常需引入模擬量:輸電線路保護通常需引入模擬量: 在有多個模擬量的系統(tǒng)中,每個采樣間隔中對所有信在有多個模擬量的系統(tǒng)中,每個采樣間隔中對所有信號的采樣時間如何安排,可有多種方式。號的采樣時間如何安排,可有多種方式。3 03 0abcabciiiiuuuu、 、 、 ; 、 、 、 ;二、二、VFC工作原理及其在微機保護中的應用工作原理及其在微機保護中的應用 基本原理:基本原理:用待轉(zhuǎn)換的電壓用待轉(zhuǎn)換的電壓V V控制計數(shù)控制計數(shù)脈沖的頻率,使脈沖頻率正比于電壓脈沖的頻率,使脈沖頻率正比于電壓V V,
47、而計數(shù)間,而計數(shù)間隔不變,則計數(shù)結果也代表輸入了電壓的大小。隔不變,則計數(shù)結果也代表輸入了電壓的大小。 這種模數(shù)轉(zhuǎn)換稱為電壓這種模數(shù)轉(zhuǎn)換稱為電壓- -頻率型(頻率型(V-FV-F型)型)模數(shù)轉(zhuǎn)換,簡稱模數(shù)轉(zhuǎn)換,簡稱VFCVFC。 VFC型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結構簡圖如下所示??梢娕c普通型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結構簡圖如下所示??梢娕c普通A/D型型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是不一樣的。的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是不一樣的。 VFCVFC(電壓(電壓- -頻率頻率ADAD轉(zhuǎn)換)型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換)型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) VFCVFC型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點:型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點: (1)有低通濾波的作用,可以大大抑制噪聲;)有低通濾波的作用,可以大大
48、抑制噪聲; 普通普通A/D轉(zhuǎn)換器是對模擬量瞬時值進行轉(zhuǎn)換,而轉(zhuǎn)換器是對模擬量瞬時值進行轉(zhuǎn)換,而VFC 型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對模擬量的連續(xù)積分,具有低通濾波作用,型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對模擬量的連續(xù)積分,具有低通濾波作用,并可大大抑制噪聲。并可大大抑制噪聲。 (2)抗干擾能力強,在)抗干擾能力強,在VFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出端和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出端和CPU主系統(tǒng)的計數(shù)器之間接入光電耦合器;主系統(tǒng)的計數(shù)器之間接入光電耦合器; (3)輸出數(shù)字量)輸出數(shù)字量D的位數(shù)可調(diào);的位數(shù)可調(diào); (4)與微型機的接口簡單;)與微型機的接口簡單; (5)可實現(xiàn)多微機共享數(shù)據(jù)采集;)可實現(xiàn)多微機共享數(shù)據(jù)采集; (6)易于實現(xiàn)同步
49、采樣;)易于實現(xiàn)同步采樣; (7)但不適用于高頻采樣。)但不適用于高頻采樣。器件舉例器件舉例AD654AD654微機保護的開關量輸入、輸出回路微機保護的開關量輸入、輸出回路1 光電耦合器件的作用及應用一、光電耦合器件及其作用 光電耦合器也稱為光電隔離器或光耦合器,有時簡稱光耦。 這是一種以光為耦合媒介,通過光信號的傳遞來實現(xiàn)輸人與輸出間電隔離的器件,可在電路或系統(tǒng)之間傳輸電信號,同時確保這些電路或系統(tǒng)彼此間的電絕緣。二、光耦器件的特點二、光耦器件的特點l隔離性能好,輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電隔離,其絕緣電阻高,絕緣耐壓一般能超過lkV,有的可達10kV以上。l光信號單向傳輸,輸出信號對輸入端無
50、反饋,可有效阻斷電路或系統(tǒng)之間的電聯(lián)系,但并不切斷他們之間的信號傳遞。l光信號不受電磁干擾,工作穩(wěn)定可靠。 l抗共模干擾能力強,能很好地抑制干擾并消除噪音。l光發(fā)射和光敏器件的光譜匹配十分理想,響應速度快,傳輸效率高。l易與邏輯電路連接。l無觸點、壽命大、體積小、耐沖擊。l工作溫度范圍寬,符合工業(yè)和軍用溫度標準。 三、光耦器件在微機保護中的應用三、光耦器件在微機保護中的應用 在微機保護中,光耦器件一般均作為具有開關特性的接口器件使用,包括: (1)開關量輸入電路 (2)開關量輸出電路 (3)打印機接口電路 (4)脈沖接口電路 (5)通信接口電路開關量輸入電路開關量輸入電路開關量輸出電路開關量輸
51、出電路4 45 56 69 91 11 18 81 12 24 43 32424V VVCVCC CP0P0P1P1繼電器輸出電路繼電器輸出電路數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)字處理系統(tǒng)又稱為微機保數(shù)字處理系統(tǒng)又稱為微機保護的主系統(tǒng)護的主系統(tǒng)是指除是指除I/O設備設備外的微機保護系統(tǒng)的核心部分外的微機保護系統(tǒng)的核心部分。 微機保護的主系統(tǒng)的作用微機保護的主系統(tǒng)的作用是:是: 進行數(shù)字運算、邏輯處理與進行數(shù)字運算、邏輯處理與I/O控制。控制。并行接口并行接口 處理器處理器EPROM RAM FLASHEEPROM 時鐘時鐘 譯碼邏輯譯碼邏輯 定時器定時器串行接口串行接口 在微機保護的主系統(tǒng)中,可以用在微機保護的主
52、系統(tǒng)中,可以用于存放保護的程序;于存放保護的程序; 在微機保護中,可以作為保護程在微機保護中,可以作為保護程序、波形或事件記錄的存儲器使用;序、波形或事件記錄的存儲器使用; 在微機保護中,在微機保護中,可用于存儲數(shù)據(jù)或運可用于存儲數(shù)據(jù)或運行程序;行程序; 在微機保護中可以用作保護的在微機保護中可以用作保護的定值存儲器;定值存儲器; 1.開關量的輸入回路開關量即接點狀態(tài)信號,接通或斷開。開關量即接點狀態(tài)信號,接通或斷開。 對微機保護裝置的開對微機保護裝置的開關量輸入可以分為關量輸入可以分為2類:類: (1)安裝在裝置面板上的接點信號輸入;如用于人機對話的)安裝在裝置面板上的接點信號輸入;如用于人
53、機對話的鍵盤上的接點信號。這類信號可以直接接至微型機的并行口。鍵盤上的接點信號。這類信號可以直接接至微型機的并行口。 (2)從裝置外部經(jīng)過端子排引入的接點信號輸入;如保護屏)從裝置外部經(jīng)過端子排引入的接點信號輸入;如保護屏上的各種硬壓板、轉(zhuǎn)換開關等。為了抑制干擾,這類接點必須上的各種硬壓板、轉(zhuǎn)換開關等。為了抑制干擾,這類接點必須要經(jīng)過光電耦合器進行電氣隔離,然后接至并行口。要經(jīng)過光電耦合器進行電氣隔離,然后接至并行口。三、 開關量輸入/輸出接口 2.開關量的輸出回路需要輸出的開關量(開出量):保護的跳閘信號、通信接口。 可用一個并行口來控制輸出數(shù)字信號。輸出回路中也加光電耦合器,提高抗干擾能力
54、。 將并行接口的PA口設置為輸出方式;將PB口設置為輸入方式。 在開關量輸出回路中加入光電耦合器,實現(xiàn)兩側電氣回路的電氣隔離,同時可以進行不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。并行接口側的電源電壓是5V,而右側輸入回路中電源電壓可以是24V或其它電壓等級。三、 開關量輸入/輸出接口微機保護的串行通信微機保護的串行通信1.1串行通信的基本概念一、串行通信與并行通信的對比 二、串行通信的傳輸制式二、串行通信的傳輸制式 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)流 半雙工 數(shù)據(jù)流 全雙工 A 發(fā)送器 B 接收器 A 發(fā)送器 接收器 B 發(fā)送器 接收器 A 發(fā)送器 接收器 B 發(fā)送器 接收器 (1)單工傳輸方式)單工傳輸方式(2)半雙工傳輸方式)半
55、雙工傳輸方式(3)全雙工傳輸方式)全雙工傳輸方式三、串行通信接口三、串行通信接口常見串行總線常見串行總線 串行通信的格式及約定(如:同步方式、通訊速串行通信的格式及約定(如:同步方式、通訊速率、數(shù)據(jù)塊格式、信號電平率、數(shù)據(jù)塊格式、信號電平等)不同,形成了多等)不同,形成了多種串行通信的協(xié)議與接口標準。種串行通信的協(xié)議與接口標準。 常見的有:常見的有: 通用異步收發(fā)器通用異步收發(fā)器(UART) 通用串行總線(通用串行總線(USB) I2C總線總線 CAN總線總線 SPI總線總線 RS-485,RS-232C,RS422A標準標準等等等等示例:利用示例:利用UART實現(xiàn)微機保護內(nèi)部多實現(xiàn)微機保護內(nèi)
56、部多CPU的通信的通信WXB11WXB11型微機保護裝置的內(nèi)部通信電路型微機保護裝置的內(nèi)部通信電路示例:利用示例:利用UART實現(xiàn)微機保護內(nèi)部多實現(xiàn)微機保護內(nèi)部多CPU的通信的通信LFP-900LFP-900系列微機保護裝置中采用的內(nèi)部通信電路系列微機保護裝置中采用的內(nèi)部通信電路 微機保護的人機接口電路微機保護的人機接口電路一、概述 微機保護的人機接口電路包括以下幾部分: 1)液晶顯示接口電路 2)鍵盤接口電路 3)打印接口電路 4)當?shù)匦盘栔甘倦娐?5)通信接口電路 人機接口電路的作用包括:完成微機保護的參數(shù)設置、狀態(tài)檢測、查詢、調(diào)試等功能二、液晶顯示電路二、液晶顯示電路 液晶顯示器具有體液
57、晶顯示器具有體積小、重量輕、功耗低、內(nèi)藏控制積小、重量輕、功耗低、內(nèi)藏控制器以及可直接與用戶器以及可直接與用戶CPUCPU通訊等優(yōu)點通訊等優(yōu)點,獲得廣泛應用。,獲得廣泛應用。 圖文式點陣液晶顯示器可以顯示圖形和文字規(guī)格圖文式點陣液晶顯示器可以顯示圖形和文字規(guī)格有有1281286464、160X128160X128等多種。等多種。 段式液晶顯示器功能簡單,可以直觀地顯示數(shù)字等段式液晶顯示器功能簡單,可以直觀地顯示數(shù)字等。主要用于儀表制造行業(yè)。主要用于儀表制造行業(yè)。 字符式點陣液晶顯示器主要用于既要求顯示字符和字符式點陣液晶顯示器主要用于既要求顯示字符和數(shù)字。字符式點陣液晶顯示器編程簡單,易于實現(xiàn)
58、人機對話數(shù)字。字符式點陣液晶顯示器編程簡單,易于實現(xiàn)人機對話。規(guī)格有。規(guī)格有6 6、2020、2424、4040位和一、二、四行。位和一、二、四行。 液晶顯示器可以分為三類:圖文式點陣、字符式點液晶顯示器可以分為三類:圖文式點陣、字符式點陣和段式液晶顯示器。陣和段式液晶顯示器。三、鍵盤接口電路三、鍵盤接口電路 鍵盤與液晶屏幕配鍵盤與液晶屏幕配合可完成人機交互的功能。合可完成人機交互的功能。早期的微機保護的鍵盤數(shù)量早期的微機保護的鍵盤數(shù)量為為2525個,現(xiàn)在多數(shù)已簡化為個,現(xiàn)在多數(shù)已簡化為4 4至至9 9個鍵。個鍵。 早期鍵盤的接口電路早期鍵盤的接口電路并并 行行口口或或?qū)S糜眯拘酒?120
59、12VCC現(xiàn)在微機保護鍵盤現(xiàn)在微機保護鍵盤數(shù)量少,一般直接數(shù)量少,一般直接與并行口直接相連與并行口直接相連并并行行口口VCVCC C鍵盤接口電路為不經(jīng)光電隔離的開關量輸入電路鍵盤接口電路為不經(jīng)光電隔離的開關量輸入電路早期鍵盤由于數(shù)量比較多,一般采用矩陣形式。早期鍵盤由于數(shù)量比較多,一般采用矩陣形式。四、打印機及其接口電路四、打印機及其接口電路早期的微機保護是沒有液晶顯示器的。早期的微機保護是沒有液晶顯示器的。打印機承擔著人機交互和打印動作報告的功能。打印機承擔著人機交互和打印動作報告的功能。 針式打印機是一種典型的擊打式打印機,按其打針式打印機是一種典型的擊打式打印機,按其打印精度(即針數(shù)多少
60、)可分為印精度(即針數(shù)多少)可分為9 9針打印機和針打印機和2424針打印機、按針打印機、按其輸出幅寬可分為寬行打印機和窄行打印機。如其輸出幅寬可分為寬行打印機和窄行打印機。如LQ9LQ9為窄為窄行打印機,行打印機,LQ1600KLQ1600K為寬行打印機。為寬行打印機。五、信號指示五、信號指示 信號是保護動作或有異常情況時,通知運行信號是保護動作或有異常情況時,通知運行人員的一種方式。人員的一種方式。 所以可以歸為人機交互功能。所以可以歸為人機交互功能。微機保護提供的信微機保護提供的信號分類號分類當?shù)匦盘?、中央信號當?shù)匦盘?、中央信號遠動信號、錄波信號遠動信號、錄波信號一般指示:一般指示:運行
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