電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)培訓(xùn)1匯編

1、電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)講座 2022/9/202022/9/20內(nèi)容提要微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 電力系統(tǒng)短路計(jì)算電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介 低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)一 微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況1 電磁型19世紀(jì)90年代出現(xiàn)電磁型過(guò)流繼電器；1901年出現(xiàn)感應(yīng)型過(guò)流繼電器均為過(guò)電流原理；1908年提出電流差動(dòng)保護(hù)原理；20世紀(jì)20年代初出現(xiàn)距離保護(hù)；1927年出現(xiàn)了高頻保護(hù)；20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了微波保護(hù)；20世紀(jì)50年代及以前，都是電磁式的機(jī)械元件構(gòu)成。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨

2、勢(shì)2 晶體管型晶體管型繼電保護(hù)裝置是利用整流型元件和半導(dǎo)體分立元件組成的裝置。自上世紀(jì)50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開(kāi)始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。70年代后期，天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，運(yùn)行于葛洲壩500kV線路上，結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)3 集成電路型70年代，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)開(kāi)始研究。集成電路到80年代末已形成完整系列，逐漸取代晶體管

3、保護(hù)。到上世紀(jì)90年代初，集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用已處主導(dǎo)地位。1985年, 我國(guó)第1套集成電路距離保護(hù)在南京自動(dòng)化研究院研制成功。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kV和500kV線路上運(yùn)行。2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)4 計(jì)算機(jī)型 1）國(guó)外發(fā)展概況(算法) 計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)起源于20世紀(jì)60年代中后期，在英國(guó)、澳大利亞和美國(guó)的一些學(xué)者的倡導(dǎo)下開(kāi)始進(jìn)行研究。首先進(jìn)行的是理論計(jì)算方法和程序結(jié)構(gòu)的研究。 在整個(gè)20世紀(jì)70年代，各國(guó)的專家學(xué)者圍繞算法理論作了大量的工作，為計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展奠定了比較完整和牢固的基礎(chǔ)。 經(jīng)過(guò)20

4、世紀(jì)80年代的繼續(xù)努力，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)保護(hù)的算法已經(jīng)比較完善和成熟。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì) 1）國(guó)外發(fā)展概況(硬件) 計(jì)算機(jī)的硬件在20世紀(jì)60年代是非常昂貴的； 1972年世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)保護(hù)樣機(jī)（PRODAR-70）雖然投入了試運(yùn)行，但距商業(yè)的實(shí)用階段相差很遠(yuǎn)。 20世紀(jì)70年代初、中期，微型計(jì)算機(jī)的性價(jià)比迅速提高，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的商業(yè)化程度的飛速發(fā)展。 1977年，日本投入一套以微處理器為基礎(chǔ)的控制與繼電器保護(hù)裝置。1986年日本繼電保護(hù)設(shè)備的總產(chǎn)值中已有一半是微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品。 從國(guó)外的情況看，北美及西歐主要以理論研究算法研究為主，而日本則以微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的商品

5、化為研究中心。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì) 2）國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 我國(guó)在這方面的起步相對(duì)較晚，但進(jìn)入實(shí)用階段卻很快。 1984年上半年，華北電力學(xué)院研制的第一套以6809(CPU)為基礎(chǔ)的距離保護(hù)樣機(jī)投入試運(yùn)行。 1984年底在華中工學(xué)院召開(kāi)了我國(guó)第一次計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議，這標(biāo)志著我國(guó)計(jì)算機(jī)保護(hù)的開(kāi)發(fā)開(kāi)始進(jìn)入了重要的發(fā)展階段。 進(jìn)入20世紀(jì)90年代，我國(guó)已陸續(xù)推出了不少成型的微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì) 在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)、變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過(guò)鑒定，投入運(yùn)行。 南京電

6、力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過(guò)鑒定。 天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，于1993年通過(guò)鑒定。 西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也于1996年通過(guò)鑒定。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì) 至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。 隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f(shuō)從90 年代開(kāi)始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì) 總的來(lái)說(shuō),

7、繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展可以概括為4 個(gè)階段、2 次飛躍。 4 個(gè)階段是電磁型(整流型)、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型。 第1次飛躍是由電磁型到晶體管型, 主要體現(xiàn)在保護(hù)由電磁式向靜態(tài)式轉(zhuǎn)變,保護(hù)裝置弱電化、無(wú)觸點(diǎn)化、小型化和低功耗。 第2次飛躍是由集成電路型到微機(jī)型,主要體現(xiàn)在保護(hù)由模擬式向數(shù)字式轉(zhuǎn)變,保護(hù)裝置智能化和信息化。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)二 微機(jī)保護(hù)發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)以及各種新方法和新理論在繼電保護(hù)中的廣泛應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向網(wǎng)絡(luò)化、綜合自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)1 微機(jī)保護(hù)智能化 1）通過(guò)檢測(cè)故障暫態(tài)

8、產(chǎn)生的高頻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)是新一代的繼電保護(hù)思想。 對(duì)行波本身的高頻暫態(tài)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)以及數(shù)學(xué)工具、傳感器方式等技術(shù)條件的限制, 現(xiàn)階段研制的行波保護(hù)裝置性能不穩(wěn)定, 可靠性差。近年來(lái),計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速數(shù)字信號(hào)采集和處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)，特別是小波變換的出現(xiàn), 光互感器的出現(xiàn), 研制成功新型的可靠性高的超高速行波保護(hù)成為可能。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì) 2）將神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊理論以及其它智能算法(如人工遺傳算法)應(yīng)用到繼電保護(hù)中成為提高保護(hù)可靠性、快速性、靈敏性、選擇性的一個(gè)重要發(fā)展方向。 眾所周知, 變壓器勵(lì)磁涌流由于與很多的不可預(yù)知因素有關(guān)(影響最大的是系統(tǒng)合閘角和變

9、壓器剩磁) 而帶有很大的隨機(jī)性, 應(yīng)用模糊集理論能較好地處理由于不確定所帶來(lái)的困難, 做到完美決策。變壓器是一個(gè)具有強(qiáng)烈非線性的電氣元件, 而神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的非線性映射, 即非線性函數(shù)的表征, 因此可用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器狀態(tài)的判別。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì) 3）自適應(yīng)保護(hù)將對(duì)保護(hù)的應(yīng)用帶來(lái)根本性的革命。 自適應(yīng)保護(hù)是指能根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況和故障狀態(tài)的變化而實(shí)時(shí)改變保護(hù)原理、性能、定值的保護(hù)。 a.保護(hù)性能最佳化。而與傳統(tǒng)保護(hù)不同, 自適應(yīng)保護(hù)具有自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)的能力, 并根據(jù)狀態(tài)的改變, 實(shí)時(shí)自動(dòng)地調(diào)整保護(hù)的性能, 達(dá)到最佳使用效果。 b.整定計(jì)算在

10、線化。至今, 所有的整定計(jì)算都是離線進(jìn)行的, 隨著自適應(yīng)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展, 特別是繼電保護(hù)信息網(wǎng)的形成和發(fā)展, 可以預(yù)計(jì)整定計(jì)算將在線化。2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)2 微機(jī)保護(hù)硬件的發(fā)展 1）隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。微機(jī)保護(hù)的硬件已由第一代CPU硬件結(jié)構(gòu)和第二代多單片機(jī)的CPU硬件結(jié)構(gòu)發(fā)展到以高性能單片機(jī)構(gòu)成的第三代硬件結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化提供了方便。 2）近年來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)領(lǐng)域。DSP與目前通用的CPU不同，是一種為達(dá)到快速數(shù)學(xué)運(yùn)算而具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP的突出特點(diǎn)是計(jì)算能力強(qiáng)、精度高、總線速度快、吞吐

11、量大，極大地縮短了數(shù)字濾波、濾序和傅立葉變換的計(jì)算時(shí)間。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)3 微機(jī)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化 目前，繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故范圍，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，每個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，對(duì)故障性質(zhì)、故障位置和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)發(fā)展概況與趨勢(shì)4 微機(jī)保護(hù)的綜合自動(dòng)化 繼電保護(hù)、操作控制和監(jiān)測(cè)的集成化趨向稱之為變電站的綜合自動(dòng)化。實(shí)際

12、上，保護(hù)裝置就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端，它可以從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可以完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可以完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)1 微處理器系統(tǒng) 微處理器的任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理，實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)算法和邏輯運(yùn)算功能。 微處理器系統(tǒng)一般由微處理器芯片、存儲(chǔ)器、定時(shí)器或計(jì)數(shù)器、看門狗等組成。 在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置中常用的微處理器系統(tǒng)

13、有單片機(jī)、DSP、工控機(jī)和最近發(fā)展的ARM芯片。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)1) 單片機(jī) 單片機(jī)就是通過(guò)大規(guī)模集成電路技術(shù)將CPU、ROM、RAM和I/O接口電路封裝在一塊芯片中，因此具有可靠性高、接口設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、運(yùn)行速度快、功耗低、性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，將用單片機(jī)的微機(jī)保護(hù)裝置與靜態(tài)保護(hù)裝置比較，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、整體性能和可靠性高。 目前，基于單片機(jī)微處理器的保護(hù)裝置仍是我國(guó)繼電保護(hù)的主流產(chǎn)品，微機(jī)保護(hù)已由最初的單CPU硬件結(jié)構(gòu)發(fā)展為多單片機(jī)構(gòu)成的CPU硬件結(jié)構(gòu)，不同CPU分別負(fù)責(zé)信號(hào)采集、人機(jī)界面、通訊、不同繼電保護(hù)算法等。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)2) DSP 數(shù)字信

14、號(hào)處理器(DSP)是一種運(yùn)算密集型微處理器，具有相當(dāng)強(qiáng)大的處理能力。DSP的突出特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)能力強(qiáng)、精度高、總線速度快、吞吐量大，方便實(shí)現(xiàn)快速定點(diǎn)和浮點(diǎn)加乘(矩陣)運(yùn)算。 數(shù)字信號(hào)處理器應(yīng)用于微機(jī)繼電保護(hù)，可極大地縮短數(shù)字濾波、濾序和傅里葉變換算法的計(jì)算機(jī)時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的繼電保護(hù)算法。目前DSP處理器已開(kāi)始廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)裝置。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)3) 工控機(jī) 工控機(jī)是在Intel個(gè)人計(jì)算機(jī)386/486 等系列CPU芯片的基礎(chǔ)上，通過(guò)集成外圍接口器件形成一系列與個(gè)人計(jì)算機(jī)軟硬件兼容的嵌入式系統(tǒng)。 在電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)與自動(dòng)化產(chǎn)品中，以選取用STD工控機(jī)較為廣泛。對(duì)計(jì)

15、算精度和計(jì)算速度要求較高的保護(hù)裝置，適合選擇集成了浮點(diǎn)協(xié)處理器的486DX級(jí)的微處理器。 工控機(jī)比單片機(jī)有更高的計(jì)算速度和精度，更強(qiáng)的控制能力，往往應(yīng)用于電力系統(tǒng)主設(shè)備的微機(jī)繼電保護(hù)裝置中，例如采用Intel386EX的微機(jī)發(fā)電機(jī)組保護(hù)和分組式母線差動(dòng)保護(hù)。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)4) ARM 系列微處理器 ARM系列微處理器是ARM公司推出的適合于嵌入式應(yīng)用的RISC處理器。ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集Thumb，允許軟件編碼為更短的16位指令。一般來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器比等價(jià)32位代碼節(jié)省35%，卻保留了32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。ARM最大特點(diǎn)是功耗低、性價(jià)比高、代碼

16、密度高。目前ARM處理器主要有5大系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、SecurCore，還有與Intel合作實(shí)現(xiàn)的XScale以及StrongARM處理器。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)、外一些廠家已把ARM作為開(kāi)發(fā)下一代微機(jī)保護(hù)的主要微處理器。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)2 模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 在微機(jī)保護(hù)裝置中，輸入的模擬信號(hào)在進(jìn)入微處理器前，首先被轉(zhuǎn)換成與微機(jī)接口設(shè)備相匹配的電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬低通濾波器濾除其中的高頻分量后，利用采樣保持器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、離散化處理，最后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D把模擬量轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。 其中低通濾波器又可分為無(wú)源濾波器和有源濾波器兩種，在微機(jī)保護(hù)中

17、常用的是阻容RC低通濾波器。 電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩種方式，即以逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和以電壓頻率變換式模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的電壓/頻率變換式（VFC）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)1) 電壓形成回路 微機(jī)保護(hù)要從被保護(hù)的電力線路或設(shè)備的電流互感器、電壓互感器或其它變換器上取得信息，但這些互感器的二次數(shù)值、輸入范圍對(duì)典型的微機(jī)電路卻不適用，故需要降低和變換。 在微機(jī)保護(hù)中通常要求輸入信號(hào)為+5V或+10V的電壓信號(hào)，具體決定于所用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 電壓變換常采用小型中間變壓器。電流變換有兩種方式：一種是采用小型中間變流器，其二次側(cè)并電阻以取得所需

18、電壓的方式；另一種是采用電抗變壓器。這些中間變換器還起到屏蔽和隔離的作用，以提高保護(hù)的可靠性。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)2) 采樣保持電路 采樣就是將連續(xù)變化的模擬量通過(guò)采樣器加以離散化。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu) 采樣期間，模式控制開(kāi)關(guān)S閉合，A1是高增益放大器，它的輸出控制開(kāi)關(guān)S給保持電容Ch快速充電，是采樣保持器的輸出隨輸入變化。保持期間，模式控制信號(hào)使開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，由于A2的輸入阻抗高。理想情況下，電容器保持充電時(shí)的最高值。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)3) 低通濾波器 對(duì)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在故障初瞬，電壓、電流中可能含有相當(dāng)高的頻率分量(例如2kHz以上)而

19、目前大多數(shù)的微機(jī)保護(hù)原理都是反映工頻量的，在這種情況下可以在采樣前用一個(gè)低通模擬濾波器(ALF)將高頻分量濾掉，這樣就可以降低采樣頻率，以防混疊。 目前，微機(jī)保護(hù)中，采樣頻率常采用600Hz(即每工頻周波采樣12個(gè)點(diǎn))、800Hz等。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)4) 多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(MUX) 多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)又稱多路轉(zhuǎn)換器。在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬量可能是幾路或十幾路，利用多路開(kāi)關(guān)MUX輪流切換各被測(cè)量與AD轉(zhuǎn)換電路的通路，達(dá)到分時(shí)轉(zhuǎn)換的目的。在微機(jī)保護(hù)中，各個(gè)通道的模擬電壓是在同一瞬間采樣并保持記憶的，在保持期間各路被采樣的模擬電壓依次取出并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，但微機(jī)所得到的仍可

20、認(rèn)為是同一時(shí)刻的信息(忽略保持期間的極小衰減)，這樣按保護(hù)算法由微機(jī)計(jì)算得出正確結(jié)果。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)5) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) a.逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由變換器、低通濾波器、采樣保持器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)b. 電壓頻率變換器 電壓頻率變換的基本原理是將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，然后在固定時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)此脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 這種采樣系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)與多單片機(jī)系統(tǒng)的多CPU接口。這種類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適宜于微機(jī)輸電線路保護(hù)。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)6

21、) 高速數(shù)據(jù)采集 近幾年來(lái)，以ANN為代表的人工智能保護(hù)技術(shù)、小波分析保護(hù)技術(shù)、行波保護(hù)和暫態(tài)保護(hù)等概念逐步引入繼電保護(hù)領(lǐng)域，對(duì)采樣速度提出了更高的要求。為此，一些廠家將完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成到一塊芯片中，能夠自動(dòng)完成所有輸入通道的數(shù)據(jù)采集而無(wú)需CPU干預(yù)。例如，MAXIM公司的MAX125/126和AD公司的AD7874。采用這種專用數(shù)據(jù)采集芯片，將極大簡(jiǎn)化單片機(jī)型微機(jī)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試方式，大大提高數(shù)據(jù)采集能力。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)3 信號(hào)輸入輸出系統(tǒng) 微機(jī)保護(hù)中的輸入輸出回路主要是用于人機(jī)接口、發(fā)跳閘信號(hào)、本地和主控室的報(bào)警信號(hào)以及保護(hù)閉鎖信號(hào)等。 人

22、機(jī)對(duì)話接口包括：鍵盤響應(yīng)電路、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯示電路等。 為了避免外部干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入輸出回路串入微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部，一般均在輸入輸出回路中采用光電隔離。 另外，在重要的數(shù)字量輸出回路（如跳閘回路）中，往往采用兩個(gè)或兩個(gè)以上數(shù)字輸出信號(hào)通過(guò)一些邏輯編碼來(lái)組合輸出控制，目的是為了防止在數(shù)字量輸出回路受到干擾引發(fā)保護(hù)裝置誤動(dòng)。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)2022/9/20微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)4 通信網(wǎng)絡(luò) 隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置通常具有多個(gè)通訊端口，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)故障數(shù)據(jù)、動(dòng)作狀況等信息的上傳和繼電保護(hù)整定值的下載，實(shí)現(xiàn)故障信息的共享和保護(hù)裝置的統(tǒng)一整

23、定。通用通訊端口有RS-232、S-485、以太網(wǎng)、LonWorks等。其中RS-232接口是目前微機(jī)保護(hù)使用最多的標(biāo)準(zhǔn)接口，一般用于就地調(diào)試或通過(guò)MODEM遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)。 隨著計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的發(fā)展，一些微機(jī)保護(hù)在原理上要求通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊總線實(shí)現(xiàn)，如分布式母線保護(hù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的共享，由分布的各獨(dú)立保護(hù)裝置采集到的故障信息集中進(jìn)行故障判斷。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 1 數(shù)字濾波 在微機(jī)保護(hù)中濾波也是一個(gè)必要的環(huán)節(jié)，它用于濾去各種不需要的諧波，模擬低通濾波器的作用主要是濾掉fs2以上的高頻分量(fs為采樣額率)，以防止混疊現(xiàn)象產(chǎn)生。而數(shù)字濾波器的用途是濾去各種特定次數(shù)的諧波

24、，特別是接近工頻的諧波。 數(shù)字濾波器不同于模擬濾波器，它不是一種純硬件構(gòu)成的濾波器，而是由軟件編程去實(shí)現(xiàn)，改變算法或某些系數(shù)即可改變?yōu)V波性能，即濾波器的幅頻特性和相頻特性。 微機(jī)保護(hù)中廣泛使用的簡(jiǎn)單的數(shù)字濾波器，是一類用加減運(yùn)算構(gòu)成的線性濾波單元。它們的基本形式有差分濾波、加法濾波、積分濾波等。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 例：差分濾波 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 (1)(1)2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2 正弦函數(shù)模型算法 假定被采樣的電壓、電流信號(hào)都是純正

25、弦函數(shù)，既不含非周期分量，又不含諧波分量。因而，可利用正弦函數(shù)的種種特性，從若干個(gè)離散化采樣值中計(jì)算出電流、電壓的幅值、相位角和測(cè)量阻抗等量值。1)半周積分算法；2)導(dǎo)數(shù)算法；3)兩采樣值積算法；4)三采樣值積算法。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 1) 半周積分算法2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2) 導(dǎo)數(shù)算法 導(dǎo)數(shù)算法是利用正弦函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為余弦函數(shù)這一持點(diǎn)求出采樣值的幅值和相位的一種算法。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 3

26、) 兩采樣值積算法 兩采樣值積算法是利用2個(gè)采樣值以推算出正弦曲線波形，即用采樣值的乘積來(lái)計(jì)算電流、電壓、阻抗的幅值和相角等電氣參數(shù)的方法。這種方法的特點(diǎn)是計(jì)算的判定時(shí)間較短。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 上式2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 4) 三采樣值積算法 三采樣值積算法是利用三個(gè)連續(xù)的等時(shí)間間隔Ts的采樣值中兩兩相乘。三采樣值積算法的數(shù)據(jù)窗是2Ts。從精確角度看，如果輸入情號(hào)波形是純正弦的，這種算法沒(méi)有誤差，因?yàn)樗惴ǖ幕A(chǔ)是考慮了采樣值在正弦信號(hào)中的實(shí)際值。 2022/9

27、/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 3 傅立葉算法 前面所講正弦函數(shù)模型算法只是對(duì)理想情況的電流、電壓波形進(jìn)行了粗略的計(jì)算。由于故障時(shí)的電流、電壓波形畸變很大，此時(shí)不能再把它們假設(shè)為單一頻率的正弦函數(shù)，而是假設(shè)它們是包含各種分量的周期函數(shù)。針對(duì)這種模型，最常用的是傅氏算法。傅氏算法本身具有濾波作用。1)全周波傅立葉算法；2)半周波傅立葉算法；3)基于傅立葉算法的濾序算法。2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 1) 全周波傅立葉算法 全周波傅里葉算法是采用由cosn1t和sinn1t(n0，l，2，)正弦函數(shù)組作為樣品函數(shù)，將這一正弦樣品函數(shù)與待分析的時(shí)變函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的積分變換，以求出與樣品函

28、數(shù)頻率相同的分量的實(shí)部和虛部的系數(shù)。進(jìn)而可以求出待分析的時(shí)變函數(shù)中該頻率的諧波分量的模值和相位。 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 上式2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2) 半周波傅立葉算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 3) 基于傅立葉算法的濾序算法2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 4 解微分方程法 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 1) 差分法2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2) 積分法 用分段積分法對(duì)前面微分方程，在兩段采樣時(shí)刻tk-

29、2至tk-1和tk-1至tk分別進(jìn)行積分，得到 2022/9/20微機(jī)保護(hù)的數(shù)字濾波與算法 2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算 在電力系統(tǒng)巾，除了三相短路之外，還有不對(duì)稱短路，例如單相接地、兩相短路、兩相短路接地等。而且根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)生不對(duì)稱短路的機(jī)率比對(duì)稱短路要多得多，因此需要掌握不對(duì)稱短路的分析方法。 三相短路時(shí)，三相電路是對(duì)稱的，對(duì)稱的三相電路可取一相(一般取a相)進(jìn)行計(jì)算。發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，電力系統(tǒng)的三相電流和電壓是不平衡的，因此不能采用計(jì)算三相短路電流的方法來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算。2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算 人們從長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，一個(gè)不對(duì)稱的三相電流或電壓系統(tǒng)可以分解為三套對(duì)

30、稱的電流或電壓系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)分解出來(lái)的對(duì)稱系統(tǒng)就可以利用分析對(duì)稱電路的方法進(jìn)行分析計(jì)算。這種方法稱為對(duì)稱分量法。 2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算1 三相不平衡電勢(shì)及電流系統(tǒng)的分解 2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2 不同性質(zhì)電路中對(duì)稱分量電壓與電流之間的關(guān)系 應(yīng)用對(duì)稱分量法時(shí)，應(yīng)特別注意分清被研究電路的性質(zhì)。對(duì)不同性質(zhì)的電路利用對(duì)稱分量法可能使問(wèn)題的分析大大簡(jiǎn)化，也可能并不能使問(wèn)題簡(jiǎn)化。 從這個(gè)角度出發(fā)可將電路分為兩類：一類是電路本身三相阻抗對(duì)稱；另一類則是電路本身三相阻抗不對(duì)稱。 202

31、2/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算1）具有對(duì)稱阻抗的電路 2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2）三相阻抗不對(duì)稱的電路 2022/9/20電力系統(tǒng)短路計(jì)算2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介1 輸電線路電流保護(hù)(零序電流保護(hù)) 綜合考慮供電可靠性、過(guò)電壓、系統(tǒng)絕緣水平、繼電保護(hù)要求，對(duì)弱電通信線路的干擾，以及系統(tǒng)的穩(wěn)定要求等因素，我國(guó)采用的中性點(diǎn)接地方式有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)不接地等三種方式。在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，即

32、可構(gòu)成單相接地短路，接地短路電流大于500A，稱之為大接地電流系統(tǒng)。這個(gè)很大的故障電流，將危及電氣設(shè)備的安全。因此，要求裝設(shè)靈敏度較高的保護(hù)裝置，并動(dòng)作于斷路器跳閘。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，在大接地電流系統(tǒng)中，單相接地故障占總事故的6070，甚至更高，因此，接地保護(hù)在大接地電流系統(tǒng)中顯得特別重要。 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介 對(duì)3-6kV電網(wǎng)，采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高阻值接地的方式。在這種電網(wǎng)中，當(dāng)一相發(fā)生接地故障時(shí)，由于不能構(gòu)成短路回路，接地故障電流往往比負(fù)荷電流小得多，所以，這種系統(tǒng)又叫小接地電流系統(tǒng)。當(dāng)小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，并不破壞系統(tǒng)線電壓的對(duì)稱性，系統(tǒng)

33、還可以繼續(xù)運(yùn)行。但為了防止故障擴(kuò)大，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地故障時(shí)，必須及時(shí)采取措施加以消除。一般允許帶著一點(diǎn)接地故障運(yùn)行1-2h。 通常在小接地電流系統(tǒng)中，只裝設(shè)一套絕緣監(jiān)視裝置。只有在多出線的復(fù)雜電網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)零序電流保護(hù)。2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介對(duì)于大接地電流系統(tǒng)單相接地短路（假設(shè)A相短路）。 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2 距離保護(hù) 距離保護(hù)是反映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的電氣距離、并根據(jù)電氣距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。距離越近，動(dòng)作時(shí)間越短。這樣就可以保證有選擇地切除故障。 由于電氣距離的大小不隨系統(tǒng)運(yùn)行方式而變化，因此距離保護(hù)比簡(jiǎn)

34、單的電流、電壓保護(hù)的保護(hù)范圍更確定，且較為靈敏，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介1）距離保護(hù)原理 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2）距離保護(hù)的時(shí)限特性 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介3）距離保護(hù)的組成元件 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介3 高頻保護(hù) 自20世紀(jì)20年代未和30年代初。高頻閉鎖方向保護(hù)和電流相位差動(dòng)高頻保護(hù)相繼問(wèn)世。從20世紀(jì)50年代起，這兩種高頻保護(hù)得到了不斷的改進(jìn)和發(fā)

35、展。目前，高頻閉鎖方向保護(hù)和電流相位差動(dòng)高頻保護(hù)(其中包括高頻距離保護(hù))已成為高壓或超高壓電網(wǎng)的主保護(hù)，它們對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全可靠助工作起到了十分重要的作用。 高頻保護(hù)是用高頻載波傳送線路兩側(cè)電信號(hào)，所以高頻保護(hù)的原理是反映被保護(hù)線路首末兩端電流的差或功率方向信號(hào)，用高頻載波(載頻50一400kHz)將信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)側(cè)加以比較而決定保護(hù)是否動(dòng)作。正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)，保護(hù)不動(dòng)，區(qū)內(nèi)故障全線速動(dòng)。 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介4

36、 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 由于電流、電壓和距離保護(hù)屬于單端保護(hù)，在動(dòng)作值的整定上必須與下一元件的保護(hù)相配合，才能滿足動(dòng)作選擇性的要求。因此，它就不能瞬時(shí)切除保護(hù)范圍內(nèi)任何地點(diǎn)的故障。距離保護(hù)的第段。最多也只能瞬時(shí)切除被保護(hù)線路全長(zhǎng)的80一85的故障。線路其余部分發(fā)生的短路，則要靠帶時(shí)限的保護(hù)來(lái)切除。這對(duì)高壓輸電線路就不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定所提出的要求。 線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是利用比較被保護(hù)元件始末端電流的大小和相位的原理來(lái)構(gòu)成輸電線路保護(hù)的。當(dāng)在被保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它都能瞬時(shí)切除故障。 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介20

37、22/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介5 變壓器保護(hù) 電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設(shè)備，它的故障對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重后果，同時(shí)大容量變壓器也是非常貴重的元件，因此，必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的保護(hù)。 變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路。油箱內(nèi)部故障對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的，高溫電弧不僅會(huì)燒毀繞組和鐵芯，而且還會(huì)使變壓器油絕緣受熱分解產(chǎn)生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸的嚴(yán)重后果。變壓器油箱外部故障包括引線及套管處會(huì)產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。 202

38、2/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介瓦斯保護(hù) 油箱內(nèi)各種短路故障，特別是對(duì)繞組的相間短路和匝間短路。由于短路點(diǎn)電弧的作用、將使變壓器油和其它絕緣材料分解，產(chǎn)少氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護(hù)。 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介 瓦斯保護(hù)的原理接線如圖73，上面的觸點(diǎn)表示“輕瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后經(jīng)延時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。下面的觸點(diǎn)表示“重瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后起動(dòng)變壓器保護(hù)的總出口繼電器，使斷路器跳閘。 當(dāng)油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，此時(shí)為使斷路器能可靠跳閘，應(yīng)選用具有電流自保持線圈的出口中間繼電器K

39、M，動(dòng)作后由斷路器的輔助觸點(diǎn)來(lái)解除出口回路的自保持。 此外，為防止變壓器換油或進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)引起重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作跳閘，可利用切換片XB將跳閘回路切換到信號(hào)回路。2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介 瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速、靈敏度高、安裝接線簡(jiǎn)單、能反映油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。 其缺點(diǎn)則是不能反映油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。因此瓦斯保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一，與縱差動(dòng)保護(hù)相互配合、相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介6 發(fā)電機(jī)保護(hù) 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介 在常規(guī)保護(hù)中，對(duì)上述各種故障的保

40、護(hù)都有一定的技術(shù)基礎(chǔ)。但隨著機(jī)組容量的增大，對(duì)繼電保護(hù)的要求不斷提高。因此在采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)以后，會(huì)盡可能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)越條件，實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的保護(hù)原理，使保護(hù)的性能、指標(biāo)得到比較顯著的提高。 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介微機(jī)發(fā)電機(jī)縱聯(lián)保護(hù) 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介7 電動(dòng)機(jī)保護(hù) 電動(dòng)機(jī)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 電動(dòng)機(jī)的單相接地保護(hù) 電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù) 電動(dòng)機(jī)的溫度保護(hù) 2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介 容量在2000kW以上或2000kW以下、具有六個(gè)引出線的重要電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏度的要求時(shí)，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)作為機(jī)間短

41、路的主保護(hù)。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理是基于比較被保護(hù)元件始端電流和末端電流的相位和幅值的原理而構(gòu)成的。2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20電力系統(tǒng)各種保護(hù)簡(jiǎn)介2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 1 傳統(tǒng)低壓斷路器應(yīng)用：配電和保護(hù)線路中的重要電器設(shè)備。 功能：實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)保護(hù)和電機(jī)保護(hù)，消除過(guò)載、短路、 接地等故障的危害。 問(wèn)題：動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，保護(hù)精度低，整定困難，保護(hù)功能 十分有限。 2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 2 智能低壓斷路器 采用：微處理器為核心。 功能：三段保護(hù)、顯示、試驗(yàn)、負(fù)載監(jiān)控、故障診斷等。 類型：塑殼式和

42、框架式。 國(guó)外：MG的M系列、ABB的F系列、西門子的3WE系列、 AEG的ME系列、三菱的AE系列、寺崎的AH系列等。 特點(diǎn)：占據(jù)國(guó)內(nèi)斷路器高端市場(chǎng)(75%)。 國(guó)內(nèi)：上海電器科學(xué)研究所為首，十幾家企業(yè)。實(shí)時(shí)性，可 靠性、抗干擾，聯(lián)網(wǎng)通訊等方面，還有待于進(jìn)一步完 善。 2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 塑殼式斷路器 框架式斷路器控制器 2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 3 塑殼斷路器及測(cè)試儀器開(kāi)發(fā) (1)采用MSP430處理器芯片，完成了150A塑殼智能斷路器控制器 的設(shè)計(jì)。 (2)完成斷路器綜合測(cè)試儀器開(kāi)發(fā)。 2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 1）智能斷路器控制器負(fù)

43、載保護(hù)特性 過(guò)電流保護(hù)特性曲線0 Ir1 Ir2 K2 Ir2 K3 Ir1跳閘時(shí)間圖中的保護(hù)特性曲線包含：過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)短路短延時(shí)短路瞬動(dòng)2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)特性數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:式中，I為斷路器過(guò)載電流，T是過(guò)載動(dòng)作時(shí)間，Ir為脫扣器整定電流，而tl為長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間整定值。短延時(shí)特性曲線由兩部分組成，即反時(shí)限特性和定時(shí)限特性。短延時(shí)動(dòng)作電流在(1-8)Ir之間時(shí)，特性呈反時(shí)限并滿足下式:式中，Is為線路短路電流，Ts是短延時(shí)動(dòng)作時(shí)間，而ts為短延時(shí)時(shí)間整定值 當(dāng)短路短延時(shí)動(dòng)作電流大于8Ir時(shí)，智能式脫扣器短延時(shí)特性自動(dòng)轉(zhuǎn)換為定時(shí)限。與其電流的整定值無(wú)關(guān)。定時(shí)限動(dòng)作

44、的時(shí)間0.1、0.2、0.3、0.4s可供選擇。 2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹2) 智能斷路器保護(hù)算法及其實(shí)現(xiàn) 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，往往在基波的基礎(chǔ)上疊加有衰減的非周期分量和高頻分量，故要求計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，盡可能濾去非周期分量和高頻分量。全波傅氏算法雖然帶有很強(qiáng)的濾去高次諧波的功能，但響應(yīng)速度較慢。由于實(shí)際電網(wǎng)的信號(hào)波形大都能滿足對(duì)稱性要求，所以本設(shè)計(jì)采用半波傅氏算法。電力系統(tǒng)故障電流有如下形式 。2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)時(shí)，用離散值表示的半波傅氏算法為： 式中：K表示從故障開(kāi)始時(shí)的采樣電序號(hào)；N為每個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)。則基波有效值為： 2022/9/20低壓智能斷路器開(kāi)發(fā)介紹 可以看到，隨著采樣點(diǎn)數(shù)的增