新教材-第二章繼電保護(hù)的硬件構(gòu)成資料

1、電力系統(tǒng)(din l x tn)繼電保護(hù)原理主講(zhjing)教師：劉青電自教研室共九十三頁(yè)繼電保護(hù)(j din bo h)的硬件構(gòu)成共九十三頁(yè) 2.1 繼電器共九十三頁(yè)1、繼電器的分類按照動(dòng)作原理分為： 電磁型、感應(yīng)型、整流型、電子型和數(shù)字型等；按照反應(yīng)(fnyng)的物理量可分為： 電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器和氣體（瓦斯）繼電器等；按照繼電器在保護(hù)回路中所起的作用分為： 啟動(dòng)繼電器、量度繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器和出口繼電器等；共九十三頁(yè)2、對(duì)繼電器的基本(jbn)要求：工作可靠，動(dòng)作過(guò)程具有“繼電特性”。3、繼電器的繼電特性：I 返回動(dòng)作繼電器的

2、動(dòng)作明確干脆不可能停留在某一中間位置(wi zhi)，這種特性稱為“繼電特性”。繼電器的動(dòng)作電流：使繼電器動(dòng)作的最小電流；繼電器的返回電流：使繼電器返回的最大電流；返回系數(shù)：(0.850.9)共九十三頁(yè)電磁(dinc)型電流繼電器3個(gè)力矩：電磁(dinc)力矩Mdc；彈簧力矩Mth；摩擦力矩Mm；動(dòng)作條件：返回條件：共九十三頁(yè) 2.2 微機(jī)繼電保護(hù)(j din bo h)簡(jiǎn)介共九十三頁(yè)計(jì)算機(jī)用于現(xiàn)場(chǎng)(xinchng)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)(shj)采集卡 能夠提供隔離數(shù)字量輸入通道和隔離數(shù)字量輸出通道,隔離保護(hù)電壓可達(dá)到2500VDC.它們

3、是要求采取高電壓隔離工業(yè)應(yīng)用的理想選擇.此外,所有輸出通道都提供高電壓保護(hù) 8 通道隔離數(shù)字量輸入和 8 通道繼電器輸出卡 CAN總線接口卡 共九十三頁(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(Computer Control System，簡(jiǎn)稱CCS)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)參與控制并借助一些輔助部件與被控對(duì)象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。輔助部件：輸入輸出接口(ji ku)、檢測(cè)裝置和執(zhí)行裝置等。與被控對(duì)象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系：可以是有線方式，如通過(guò)電纜的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系；也可以是無(wú)線方式，如用紅外線、微波、無(wú)線電波、光波等進(jìn)行聯(lián)系。控制目的：可以是使被控對(duì)象的狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)過(guò)程達(dá)到某種要求，也可以是達(dá)到某種最

4、優(yōu)化目標(biāo)。 共九十三頁(yè) 對(duì)于(duy)一個(gè)具體的微機(jī)保護(hù)裝置，通常將硬件電路按功能分別布置在幾個(gè)PCB板上稱為保護(hù)的“插件”，各插件安裝于一個(gè)機(jī)箱中，采用總線把各插件聯(lián)系在一起，構(gòu)成一套完整的保護(hù)裝置。 從結(jié)構(gòu)上看，一個(gè)完整的微機(jī)保護(hù)包含以下幾部分：機(jī)箱、插件、面板、總線 1.1.2 微機(jī)(wi j)保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)共九十三頁(yè)共九十三頁(yè)共九十三頁(yè)0.1.3微機(jī)(wi j)保護(hù)裝置構(gòu)成及其特點(diǎn)微機(jī)(wi j)保護(hù)的構(gòu)成框圖DAS保護(hù)微機(jī)系統(tǒng)（1n個(gè)）開(kāi)入電源 繼電器開(kāi)出開(kāi)入管理微機(jī)系統(tǒng)GPS按鍵 LCD打印機(jī)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(hào)變換為數(shù)

5、字信號(hào)，供微機(jī)系統(tǒng)使用。保護(hù)微機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具體的繼電保護(hù)功能，由不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的繼電保護(hù)功能。管理微機(jī)系統(tǒng)主要作為人機(jī)對(duì)話的手段。通常為外部繼電器的接點(diǎn)、保護(hù)屏上的投退壓板、操作把手的接點(diǎn)等，一般是經(jīng)光電隔離后輸入微機(jī)系統(tǒng)。保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路使繼電器動(dòng)作。這些繼電器包括跳閘出口繼電器、信號(hào)繼電器、硬件故障的告警繼電器。共九十三頁(yè)微機(jī)保護(hù)裝置具有(jyu)一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)共同的特點(diǎn)1）計(jì)算速度足夠快2）計(jì)算精度足夠高3）存儲(chǔ)容量足夠大4）邏輯判斷5）硬件的通用性6）智能化程序化設(shè)計(jì)的結(jié)果7）通訊網(wǎng)絡(luò)接口共九十三頁(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用(yngyng)的微機(jī)保護(hù)共九十三頁(yè)發(fā)電廠值班人員監(jiān)視機(jī)組(jz

6、)生產(chǎn)共九十三頁(yè)2.3 微機(jī)繼電保護(hù)硬件系統(tǒng)(xtng)的構(gòu)成共九十三頁(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)主系統(tǒng)串行通信輸入/輸出系統(tǒng)來(lái)自電流互感器電壓互感器2.3.1 微機(jī)保護(hù)硬件(yn jin)功能結(jié)構(gòu)劃分將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換(zhunhun)為數(shù)字信號(hào)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以完成各種保護(hù)功能完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)報(bào)警、外部接 點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話等功能；共九十三頁(yè)一、數(shù)據(jù)采集(cij)系統(tǒng)電壓形成電壓形成LFLFS/HS/HMPXA/D. . . . . .共九十三頁(yè)1. 電壓(diny)形成一、常識(shí)1.微機(jī)保護(hù)輸入的電氣量 1）交流電流：來(lái)自TA的二次側(cè)，額定電流為5A或1A 2）交流電壓：來(lái)自TV的

7、二次側(cè)，額定線電壓為100V 3）直流電壓：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓400-600V2.電力系統(tǒng)短路故障后電氣量的變化 1）電流升高，最大一次電流倍數(shù)可通過(guò)故障計(jì)算得出。 2）相電壓降低，最低可達(dá)到0V 3）零序電壓在發(fā)生不對(duì)稱接地短路時(shí)有輸出。3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理的一般都是電壓信號(hào)(xnho)，根據(jù)采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件不同，其輸入信號(hào)(xnho)范圍不同，如05V,010V,-2.5V+2.5v,-5V+5V,-10V+10V等。共九十三頁(yè) 4. 變換器的作用和分類 1）按變換的信號(hào) 電流變換器；電壓互感器；電流電壓雙用互感器 2）按用途分類 測(cè)量用電流、電壓變換器；錄波用電流、電壓變換器；保護(hù)用電流

8、、電壓變換器；作用：電流、電壓變換器除了電量(dinling)變換作用外，還起隔離作用， 使微機(jī)保護(hù)裝置在電路上與電力系統(tǒng)二次回路隔離。 共九十三頁(yè)舉例(j l)：保護(hù)用電壓變換器規(guī)格輸入電壓額定值（V）輸出電壓額定值（V）輸入電壓過(guò)載倍數(shù)非線性度空載電流（mA）工頻耐壓（V）比差（%）角差（分）57.7V/3.53V57.73.531.20.1100.52500100V/2.88V1002.881.50.1100.52500100V/3.53V1003.531.50.1100.52500共九十三頁(yè)電流(dinli)變換器規(guī)格輸入電流額定值(A)輸出電壓額定值(V)最大過(guò)載電流(A)最大過(guò)載時(shí)

9、輸出電壓（V）非線性度功率消耗(VA)工頻耐壓(V)比差(%)角差(分)20A/3.53V10.1765203.530.1100.1250020A/7.07V10.3535207.070.1100.1250050A/4V50.45040.1100.12500100A/3.53V50.17651003.530.1100.12500共九十三頁(yè)2.采樣保持（S/H）電路(dinl)及采樣頻率的選擇一、概述 模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，有以下(yxi)實(shí)事 從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出數(shù)字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間。 在這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，模擬信號(hào)要保持不變。否則轉(zhuǎn)換精度沒(méi)有保證，特別當(dāng)輸入信號(hào)輸入頻率較高時(shí)，會(huì)造

10、成很大的轉(zhuǎn)換誤差。 要防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)將輸入信號(hào)的電平保持住，而在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能跟蹤輸入信號(hào)的變化。 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(dāng)于一個(gè)“模擬信號(hào)存儲(chǔ)器”。共九十三頁(yè)采樣(ci yn)保持器工作示意共九十三頁(yè)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采樣保持器主要起以下兩種作用： (1) “穩(wěn)定”快速變化的輸入信號(hào)，以利于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，減小采樣誤差(wch)。 (2) 用來(lái)儲(chǔ)存多路模擬信號(hào)，這樣可使用多路開(kāi)關(guān)和一個(gè)AD實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的同步采集。 對(duì)采樣保持電路的要求 a）截獲時(shí)間（Tc）盡量短，以便采用很短采樣脈沖。 b）保持時(shí)間

11、長(zhǎng)，在保持期間(qjin)輸出電壓變化小。 c）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。共九十三頁(yè)采樣保持器器件(qjin)舉例LF398LF398典型的參數(shù)如下： 運(yùn)算放大器的輸出阻抗不大于6歐姆， 輸入阻抗高達(dá)10000兆歐姆 電壓下降率為2mV/s 電壓按誤差(wch)小于0.1%的精度跟蹤輸入信號(hào)，截獲時(shí)間約為20微秒。 共九十三頁(yè)3. 模擬(mn)低通濾波器ALF一、常識(shí)1）電力系統(tǒng)故障后的暫態(tài)信號(hào)的頻率成分 目前大多數(shù)保護(hù)原理是基于工頻分量的保護(hù)2）采樣頻率3）硬件能力 采樣頻率的高低受到CPU的速度、被采集的模擬信號(hào)的路數(shù)、A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送方式的制約

12、。 要求在一個(gè)采樣間隔內(nèi)完成對(duì)所有采樣信號(hào)的處理(chl)，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。 采樣頻率所含信號(hào)的最高頻率共九十三頁(yè) 短路瞬間電流、電壓中含有高頻率信號(hào)，為了防止混疊誤差，要求采樣(ci yn)頻率很高，勢(shì)必增加對(duì)硬件的要求。 實(shí)際上目前大多數(shù)微機(jī)保護(hù)原理是反映工頻量的，或反映某些高次諧波，故可以在采樣之前將最高信號(hào)波頻率分量限制在一定頻帶內(nèi)。 一般在采樣前用一個(gè)低通濾波器（ALF）將高頻分量濾掉。以降低采樣頻率，從而降低對(duì)硬件的要求。共九十三頁(yè)RC無(wú)源(w yun)低通濾波器電路二階RC模擬(mn)低通濾波器共九十三頁(yè)4. 模擬量多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)共九十三頁(yè)(1).模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分類(fn li

13、)5.模數(shù)轉(zhuǎn)換器（/D）共九十三頁(yè)(2).A/D型模數(shù)轉(zhuǎn)換的一般原理 模數(shù)轉(zhuǎn)換包括采樣(ci yn)、保持、量化和編碼四個(gè)過(guò)程。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以認(rèn)為是一種編碼電路。它可以實(shí)現(xiàn)將模擬的輸入量 相對(duì)于參考電壓 經(jīng)過(guò)一個(gè)編碼電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量D。用二進(jìn)制數(shù)表示為： 式中： 為二進(jìn)制數(shù)的0或1。其中(qzhng)D是一個(gè)小于1的數(shù)， 。從而，模擬信號(hào)可表示為： 共九十三頁(yè)工作(gngzu)原理 a.逐次逼近(bjn)型電路結(jié)構(gòu)框圖 1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只能完成1位轉(zhuǎn)換。n位轉(zhuǎn)換需要n個(gè)時(shí)鐘周期，故采樣速率不高,輸入帶寬也較低。 優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，適用于中速率而分辨率要求較高的場(chǎng)合第一次設(shè)定數(shù)碼： 1

14、0 0 0 URUO URUO URU0 UR 第四次設(shè)定數(shù)碼 1111 1101 1011 1001 0111 0101 0011 0001共九十三頁(yè)A/D型模數(shù)轉(zhuǎn)換器舉例(j l)1）AD574Complete 12-Bit A/D Converter with Reference and Clock8- and 16-Bit Microprocessor Bus Interface35 s Maximum Conversion Time共九十三頁(yè)AD7665與微型機(jī)的接口(ji ku)AD7665是一種逐次(zh c)逼近型的16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速率是500kSPS（Samples P

15、er Second），即進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間為1/500K=2uS。共九十三頁(yè)b.VFC式A/D型模數(shù)轉(zhuǎn)換 換一種思路，用待轉(zhuǎn)換的電壓V控制(kngzh)計(jì)數(shù)脈沖的頻率，使脈沖頻率正比于電壓V，而計(jì)數(shù)間隔不變，則計(jì)數(shù)結(jié)果也代表輸入了電壓的大小。 這種模數(shù)轉(zhuǎn)換稱為(chn wi)電壓-頻率型（V-F型）模數(shù)轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)稱VFC。 電壓頻率轉(zhuǎn)換器VFC（Voltage Frequency Converter）是另一種實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的器件，將模擬電壓量變換為脈沖信號(hào)，該輸出脈沖信號(hào)的頻率與輸入電壓的大小成正比。共九十三頁(yè)VFC工作(gngzu)原理輸出(shch)波形輸入電壓V為一負(fù)電壓，在其作用下

16、，電容器C充電，當(dāng)積分器的輸出電壓上升至零時(shí)，過(guò)零比較器發(fā)生跳變。觸發(fā)單穩(wěn)電路，使之產(chǎn)生一個(gè)寬度為to的脈沖，此脈沖控制開(kāi)關(guān)S，使其與+Vs電源接通to時(shí)間，C反充電，當(dāng)to結(jié)束時(shí)，S斷開(kāi)，在負(fù)的輸入電壓作用下，電容器C又充電，如此反復(fù)進(jìn)行下去，振蕩不止。于是可將輸入的模擬電壓變換為一串等幅脈沖輸出。顯然，其它參數(shù)不變時(shí)，當(dāng)輸入電壓越大，積分電容充電越快，從而使輸出脈沖的頻率越高。反之，輸入電壓越小輸出脈沖的頻率越低。單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈沖信號(hào)的寬度受RT和CT兩個(gè)參數(shù)的影響。在RT固定時(shí)，改變用戶接入的CT大小，可改變單穩(wěn)觸發(fā)器輸出脈沖信號(hào)的寬度。共九十三頁(yè)微機(jī)(wi j)保護(hù)中VFC型數(shù)據(jù)采

17、集系統(tǒng)的構(gòu)成浪涌吸收器：由RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，可吸收高頻干擾信號(hào)。電壓頻率變換器：由VFC芯片實(shí)現(xiàn)電壓到頻率的轉(zhuǎn)換(zhunhun)。將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。光電隔離器：由光電隔離芯片實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的隔離，具有抗干擾的作用。計(jì)數(shù)器：由可編程的計(jì)數(shù)器芯片構(gòu)成，通常為16位計(jì)數(shù)器。在單片機(jī)的干預(yù)下，在每次采樣中斷中，讀取計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。共九十三頁(yè) VFC型數(shù)據(jù)采集(cij)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示?？梢?jiàn)與普通A/D型的數(shù)據(jù)采集(cij)系統(tǒng)是不一樣的。共九十三頁(yè) VFC型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(xtng)的特點(diǎn)： （1）有低通濾波的作用，可以大大抑制噪聲； 普通A/D轉(zhuǎn)換器是對(duì)模擬量瞬時(shí)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而VFC

18、型數(shù)據(jù)(shj)采集系統(tǒng)是對(duì)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。 （2）抗干擾能力強(qiáng)，在VFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出端和CPU主系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器之間接入光電耦合器； （3）輸出數(shù)字量D的位數(shù)可調(diào)； （4）與微型機(jī)的接口簡(jiǎn)單； （5）可實(shí)現(xiàn)多微機(jī)共享數(shù)據(jù)采集； （6）易于實(shí)現(xiàn)同步采樣； （7）但不適用于高頻采樣。共九十三頁(yè)器件(qjin)舉例AD654共九十三頁(yè)二、 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)字處理系統(tǒng)又稱為微機(jī)保護(hù)(boh)的主系統(tǒng)是指除I/O設(shè)備外的微機(jī)保護(hù)(boh)系統(tǒng)的核心部分。 微機(jī)保護(hù)的主系統(tǒng)的作用是： 進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯處理與I/O控制。并行接口 處理器EPROM RAM FLASH

19、EEPROM 時(shí)鐘(shzhng) 譯碼邏輯 定時(shí)器串行接口共九十三頁(yè) 在微機(jī)保護(hù)的主系統(tǒng)(xtng)中，可以用于存放保護(hù)的程序； 在微機(jī)保護(hù)中，可以作為保護(hù)程序(chngx)、波形或事件記錄的存儲(chǔ)器使用； 在微機(jī)保護(hù)中，可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或運(yùn)行程序； 在微機(jī)保護(hù)中可以用作保護(hù)的定值存儲(chǔ)器；共九十三頁(yè) 1.開(kāi)關(guān)量的輸入回路開(kāi)關(guān)量即接點(diǎn)狀態(tài)信號(hào)，接通或斷開(kāi)（識(shí)別外部條件）。 對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)量輸入可以(ky)分為2類： （1）安裝在裝置面板(min bn)上的接點(diǎn)信號(hào)輸入；如用于人機(jī)對(duì)話的鍵盤上的接點(diǎn)信號(hào)。這類信號(hào)可以直接接至微型機(jī)的并行口。 （2）從裝置外部經(jīng)過(guò)端子排引入的接點(diǎn)信號(hào)輸入；如保護(hù)

20、屏上的各種硬壓板、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等。為了抑制干擾，這類接點(diǎn)必須要經(jīng)過(guò)光電耦合器進(jìn)行電氣隔離，然后接至并行口。三、 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出接口共九十三頁(yè)開(kāi)關(guān)量輸入(shr)電路共九十三頁(yè)需要(xyo)輸出的開(kāi)關(guān)量（開(kāi)出量）：保護(hù)的跳閘信號(hào)、通信接口。（一）通信接口（包括打印機(jī)接口） 可用一個(gè)并行口來(lái)控制輸出數(shù)字信號(hào)。輸出回路(hul)中也加光電耦合器，提高抗干擾能力。 將并行接口的PA口設(shè)置為輸出方式；將PB口設(shè)置為輸入方式。 在開(kāi)關(guān)量輸出回路中加入光電耦合器，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)電氣回路的電氣隔離，同時(shí)可以進(jìn)行不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。并行接口側(cè)的電源電壓是5V，而右側(cè)輸入回路中電源電壓可以是24V或其它電壓等級(jí)。共九十三

21、頁(yè)開(kāi)關(guān)(kigun)量輸出電路共九十三頁(yè)需要輸出的開(kāi)關(guān)量（開(kāi)出(ki ch)量）：保護(hù)的跳閘信號(hào)、通信接口。（一）通信接口（包括打印機(jī)接口） 可用一個(gè)并行口來(lái)控制輸出數(shù)字信號(hào)。輸出回路(hul)中也加光電耦合器，提高抗干擾能力。 將并行接口的PA口設(shè)置為輸出方式；將PB口設(shè)置為輸入方式。 在開(kāi)關(guān)量輸出回路中加入光電耦合器，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)電氣回路的電氣隔離，同時(shí)可以進(jìn)行不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。并行接口側(cè)的電源電壓是5V，而右側(cè)輸入回路中電源電壓可以是24V或其它電壓等級(jí)。共九十三頁(yè)小結(jié)(xioji)1、掌握微機(jī)保護(hù)構(gòu)成的三大部分及其作用2、掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成原理3、掌握保護(hù)主系統(tǒng)構(gòu)成所需要(xyo)的

22、資源4、掌握開(kāi)關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)的工作原理共九十三頁(yè)思考(sko)與練習(xí)1.1微機(jī)保護(hù)的構(gòu)成包含那幾部分？1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、微機(jī)主系統(tǒng)和輸入輸出系統(tǒng)的作用是什么？1.3以三段式電流(dinli)保護(hù)為例，設(shè)計(jì)一套微機(jī)保護(hù)的硬件構(gòu)成方案，并給出簡(jiǎn)要說(shuō)明。共九十三頁(yè)裝置(zhungzh)正面布置圖：液晶(yjng)顯示器LCD光字燈LED確認(rèn)鍵SET退出鍵QUIT信號(hào)復(fù)歸鍵RST上下左右選擇鍵串行接口ISO共九十三頁(yè)插件及其功能(gngnng)：共九十三頁(yè) 2.4 微機(jī)保護(hù)(boh)軟件算法共九十三頁(yè)一、微機(jī)(wi j)保護(hù)軟件結(jié)構(gòu)主程序：對(duì)硬件初始化，自檢(定值自檢、程序(chngx)自檢、開(kāi)出

23、檢查、開(kāi)入量監(jiān)視等)。共九十三頁(yè)采樣中斷(zhngdun)程序：采樣(ci yn)，起動(dòng)元件判別等。故障處理程序：實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。共九十三頁(yè) 微機(jī)保護(hù)把經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)量化的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴ǎ?jì)算出交流(jioli)信號(hào)的有效值、相位以及多個(gè)信號(hào)的組合量如：阻抗、相位等。 常規(guī)保護(hù)把被測(cè)信號(hào)引入保護(hù)繼電器，繼電器按照電磁、感應(yīng)(gnyng)、比幅、比相等原理作出動(dòng)作與否的判斷。 算法是研究由若干個(gè)采樣數(shù)據(jù)求取保護(hù)原理所需要的故障特征量的方法。 I 二、微機(jī)保護(hù)的算法共九十三頁(yè)1）直接由采樣值經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算，求出被測(cè)信號(hào)的實(shí)際值再與定值比較。2）依據(jù)繼電器的動(dòng)作方程，將采樣值或由它們計(jì)算出的中

24、間(zhngjin)變量代入動(dòng)作方程，轉(zhuǎn)換為運(yùn)算式的判斷。 一是算法的計(jì)算精度關(guān)系到保護(hù)能否正確做出判斷； 二是算法所用(su yn)的數(shù)據(jù)窗關(guān)系到保護(hù)動(dòng)作速度的快慢。算法所研究的主要問(wèn)題微機(jī)保護(hù)裝置中采用的算法可分為兩類二、微機(jī)保護(hù)的算法共九十三頁(yè)1.基于正弦函數(shù)(hnsh)模型的算法1.1最大絕對(duì)值算法(sun f)Umax u算法誤差數(shù)據(jù)窗平均半個(gè)周波10ms共九十三頁(yè) 算法依據(jù)一個(gè)正弦信號(hào)在任意半周內(nèi)，其絕對(duì)值積分(jfn)（求面積）的結(jié)果正比于信號(hào)的有效值。 1.2半周絕對(duì)值積分(jfn)算法設(shè)積分的結(jié)果為S，則： 從而可求出有效值：共九十三頁(yè)算法(sun f)：u s1 s2 s3

25、 s4 s5 s6u0u1u2u3u4u5u6例如(lr)：N=12對(duì)于正弦信號(hào)數(shù)據(jù)窗半個(gè)周期共九十三頁(yè)1971年,澳大利亞的兩位學(xué)者M(jìn)ann和Morrison提出了利用正弦函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為余弦函數(shù)的特點(diǎn),可求出交流(jioli)信號(hào)的有效值的一階導(dǎo)數(shù)算法。設(shè)：1.3一階導(dǎo)數(shù)(do sh)算法(Mann_Morrison算法)共九十三頁(yè)微機(jī)保護(hù)中求導(dǎo)數(shù)(do sh)的方法差分求導(dǎo)數(shù)(do sh) 共九十三頁(yè) 1971年，美國(guó)西屋公司研究出一套用小型(xioxng)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的輸電線路計(jì)算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，安裝在太平洋煤氣和電氣公司的變電站中試運(yùn)行。在該保護(hù)裝置中采用了二階導(dǎo)數(shù)算法。又稱Prodar70算

26、法。 設(shè)：1.4二階導(dǎo)數(shù)(do sh)算法（Prodar-70算法）共九十三頁(yè)在微機(jī)(wi j)保護(hù)中計(jì)算一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的方法：共九十三頁(yè)1）兩采樣(ci yn)值積算法設(shè)：式中：1.5采樣(ci yn)值乘積算法共九十三頁(yè)共九十三頁(yè)共九十三頁(yè) 利用三個(gè)連續(xù)的等時(shí)間間隔的采樣值中兩兩相乘(xin chn)，通過(guò)適當(dāng)組合求出信號(hào)幅值的方法。設(shè)：2 ）三采樣(ci yn)值積算法共九十三頁(yè)共九十三頁(yè)2. 基于周期函數(shù)模型(mxng)的算法2.1.周期函數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)及各次諧波的關(guān)系 設(shè)有一個(gè)周期函數(shù) ，其周期為T。且該周期函數(shù)滿足狄里赫利條件，則該函數(shù)可表示為：、為基波角頻率。為諧波次數(shù)，共九

27、十三頁(yè)對(duì)于(duy)基波分量，取 式中： 正弦基波信號(hào)表示(biosh)的另一種形式： 共九十三頁(yè)2.2傅立葉算法(sun f)在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 設(shè)是與連續(xù)函數(shù)對(duì)應(yīng)的離散序列, 每基波周期采樣的點(diǎn)數(shù)為N,提取基波分量的算法：共九十三頁(yè)假設(shè)一個(gè)正弦(zhngxin)基波電壓信號(hào)為： 用向量(xingling)表示為： 所以： 結(jié)論：采用傅里葉算法提取的是一個(gè)向量函數(shù)的實(shí)部和虛部。共九十三頁(yè)全周(qun zhu)傅氏算法實(shí)部虛部1）全周傅氏算法計(jì)算結(jié)果是一個(gè)(y )向量的實(shí)部和虛部。2）傅氏算法既是一種算法，本身具有很好的濾波作用能夠?yàn)V除直流及各整次諧波分量。3）全周傅氏算法需要一個(gè)周期的數(shù)據(jù)窗

28、，時(shí)間是20毫秒。共九十三頁(yè)全周(qun zhu)傅氏算法小結(jié)4）采用傅氏算法可以提取任何整次諧波(xi b)分量，一般的計(jì)算方法為：5）傅氏算法受衰減直流分量的影響會(huì)產(chǎn)生計(jì)算誤差，可采取適當(dāng)措施減小其影響。共九十三頁(yè)半周傅氏算法(sun f) 半周波(zhub)傅氏算法用半周波(zhub)的數(shù)據(jù)計(jì)算信號(hào)的幅值和相角。提取n次諧波分量的算法如下：共九十三頁(yè)對(duì)于基波(j b)分量其中(qzhng)：同樣可以分析其幅頻特性共九十三頁(yè)幅頻特性|H(f)|f/f0 0 1 2 3 4 5 6 半周傅氏算法在故障后10MS即可進(jìn)行計(jì)算，因而使保護(hù)的動(dòng)作速度減少了半個(gè)周期。 半周傅氏算法不能濾除恒定直流分

29、分量(fn ling)和偶次，因此，半周傅氏算法的計(jì)算誤差較大。共九十三頁(yè)3微機(jī)線路(xinl)保護(hù)的基本元件及算法3. 1概述(i sh) 線路保護(hù)基本上是按電壓等級(jí)劃分的，不同電壓等級(jí)的線路配置的保護(hù)原理不盡相同。35kV及以下等級(jí)的輸電線路保護(hù)配置： 反應(yīng)相間短路的三段式電流保護(hù) 接線的功率方向元件（可選） 三相重合閘（動(dòng)作次數(shù)可設(shè)定） 特殊場(chǎng)合可以配置反映相間短路的距離保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作跳三相共九十三頁(yè)110kV電壓等級(jí)的輸電線路(xinl)的保護(hù)配置： 反應(yīng)相間短路的三段式距離保護(hù) 反應(yīng)接地短路的三段式距離保護(hù) 反應(yīng)不對(duì)稱接地短路的三段或四段式零序電流保護(hù)（帶或不帶零序功率方向可選） 三

30、相一次重合閘 保護(hù)動(dòng)作跳閘跳三相共九十三頁(yè)220kV及以上電壓等級(jí)的線路保護(hù)配置： 電流差動(dòng)保護(hù) 方向縱聯(lián)保護(hù) 距離縱聯(lián)保護(hù) 反應(yīng)相間短路的三段式距離保護(hù) 反應(yīng)接地(jid)短路的三段式距離保護(hù) 反應(yīng)不對(duì)稱接地短路的三段或四段式零序電流保護(hù)（帶或不帶零序功率方向可選） 重合閘為綜合重合閘（可設(shè)置為單重、三重、綜重或停用方式） 保護(hù)動(dòng)作跳閘采用與重合閘配合方式共九十三頁(yè)例如四方公司生產(chǎn)的高壓超高壓線路(xinl)保護(hù)共九十三頁(yè) 圖 3 簡(jiǎn)化(jinhu)距離保護(hù)邏輯每一個(gè)定時(shí)中斷采樣間隔內(nèi)所有邏輯量的狀態(tài)以及它們之間的相互關(guān)系一目了然，有利于發(fā)現(xiàn)保護(hù)方案、程序設(shè)計(jì)等方面的疏漏。 另外，通過(guò)(tnggu)對(duì)擾動(dòng)記錄的回放，也便于事故后進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作行為分析。共九十