電力系統(tǒng)繼電保護原理微機繼電保護基本歷程

其次章微機繼電保護根本歷程一、微機繼電保護根底§2.12-1模擬量輸入系統(tǒng)模擬量輸入系統(tǒng)電數(shù)力系開關(guān)量輸入輸據(jù)出系統(tǒng)處運行人員人機接口與電力系統(tǒng)通外部通信系統(tǒng)理用計算機網(wǎng)絡單㈠數(shù)據(jù)處理單元一般由中心處理器〔CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器及掌握電路等局部原理。CPU是數(shù)字核心部件以及整個微機保護的指揮中樞，計算機程序的運行依靠于CPU/計數(shù)器除了為延時動作的保護供給準確計時外，保證微機數(shù)字電路協(xié)調(diào)工作。㈡模擬量輸入系統(tǒng)微機保護裝置模擬量輸入接口部件的作用是將電力傳感器輸入的模擬電量成回路、前置模擬低通濾波器、采樣保持器、多路轉(zhuǎn)換器、模數(shù)變換器。前模數(shù)變換器實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的變換。㈢開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)間實現(xiàn)電氣隔離，以保證內(nèi)部弱電電子電路的安全和削減外部干擾。㈣人機對話和外部通信系統(tǒng)指示燈、打印機接口、調(diào)試通信接口。功能，如數(shù)據(jù)共享、遠方操作及遠方維護等。系，以便對裝置進展人工操作、調(diào)試和得到反響信息。外部通信接口部件的作用是供給與計算機通信網(wǎng)絡以及遠程通信網(wǎng)的信息通道?！?.2常規(guī)微機保護實現(xiàn)繼電保護功能主要有三個步驟：量，開關(guān)量輸入系統(tǒng)將開關(guān)量輸入信號也轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量；算法所需要的數(shù)字信號序列；③數(shù)據(jù)處理單元對已濾波的數(shù)字信號序列承受適宜的算法并結(jié)合開關(guān)量輸入信輸出，實現(xiàn)閘、信號告警、數(shù)據(jù)記錄等功能。㈠輸入信號預處理由電力系統(tǒng)輸入到繼電保護裝置的模擬信號分類：TV(TA)的溝通電壓(或電流)信號；②來自分壓器(或分流器)的直流電壓(或電流)信號；者來自別的微機保護或數(shù)字設備的數(shù)字量信號。輸入信號預處理過程的具體步驟為：的電平；由前置模擬低通濾波削去其中的高頻成分；由采樣環(huán)節(jié)將連續(xù)信號離散化；A／D2-2信號

A/D

數(shù)據(jù)更

排隊輸入信號的預處理輸入信號預處理流程框圖提高保護裝置的牢靠性格外重要。㈡數(shù)字濾波數(shù)字濾波器的優(yōu)點：①濾波精度高。加長字長可以很簡潔提高精度。響要小得多。器卻格外麻煩。則必需每個通道裝一個濾波器。數(shù)字濾波器的分類：字濾波器；㈡按運算構(gòu)造不同可分為遞歸型和非遞歸型數(shù)字濾波器；沖響應濾波器㈣依據(jù)不同的濾波理論又可分為常規(guī)濾波器和最正確濾波器。波器在微機保護中用得較多。㈢算法①基于電壓、電流為純粹弦變化的算法有半周內(nèi)找最大值、半周內(nèi)采樣值累積、Mann-MorrjsonProdar-70等。②假設電壓、電流量由非周期重量、基頻和倍頻重量組成的算法除解方程組外，最常見的是傅氏算法和沃爾希函數(shù)算法．③在超高壓電力系統(tǒng)中，為抑制隨機噪音的影響，還提出了一些削減誤差的算法。例如對計算結(jié)果實行平滑措施，承受最小二乘曲線擬合算法等?！?.3一、采樣定理必要條件是，f采樣率應大于輸入信號的最高頻率的兩倍即這就是著名的采樣定理。 S 為〔簡稱采樣率〔N〕N實際應用中，確定采樣率還需考慮的問題：選取較低的采樣頻率。4～10算精度，同時也考慮了數(shù)字濾波的性能要求。能太低。二、數(shù)字濾波器①數(shù)字濾波器的根本概念分。數(shù)字濾波器的運算過程用常系數(shù)線性差分方程來表述為式中， 和 分別為濾波器的輸入值序列和輸出值序列，和 為濾波器系數(shù)。系數(shù) 全部為0時，稱之為非遞歸型濾波器，此時，當前的輸出只是過去和當前的輸入值函數(shù)無關(guān)。系數(shù)遞歸型濾波器。就數(shù)字濾波器的運算構(gòu)造而言，主要包括遞歸型和非遞歸型兩種根本形性。⑴幅頻特性反映不同頻率的輸入信號經(jīng)過數(shù)字濾波后，其幅值的變化狀況；⑵相頻特性則反映輸入和輸出信號之間相位移的變化狀況。的幅頻特性，對濾波器的相頻特性一般不作特別要求。②非遞歸型濾波器非遞歸型數(shù)字濾波器的差分方程為這意味著當前濾波輸出與當前及前K個輸入數(shù)據(jù)有關(guān)。更精準地說，需等輸出序列相對于采樣輸入序列消滅了時間上的延遲，K定義非遞歸型數(shù)字濾波器的響應時延為 。由于為 常數(shù)，因而在有用中廣泛承受數(shù)字濾波器產(chǎn)生一個輸出數(shù)據(jù)所明顯有

〔為整數(shù)。技術(shù)指標?！?〕差分(相減)濾波器它是一種最簡潔的數(shù)字濾波器，濾波方程為：式中,為事先確定的常數(shù)稱為差分步長可依據(jù)不同的濾波要求進行選擇。差分濾波器的數(shù)據(jù)窗 ，時延。流重量也有良好的抑制作用，但對故障信號中的某些高頻重量有放大作用。②差分濾波器可用來消退某些諧波的影響，抑制故障信號中的衰減直流分?！?〕積分濾波器這也是一種常用的數(shù)字濾波器，其濾波方程為：式中， 為事先確定的常數(shù)，稱為積分區(qū)間，可依據(jù)不同的濾波要求進行選擇。積分濾波器的數(shù)據(jù)窗 ，時延。有肯定的抑制作用，并且頻率越高抑制作用越強。非遞歸型數(shù)字濾波器的優(yōu)點：①承受有限個輸入信號的采樣值進展濾波計算，不存在濾波器的不穩(wěn)定問題。②不存在因計算過程中舍入誤差的累積造成濾波特性惡化。度之間進展協(xié)調(diào)。主要問題：某些對濾波速度要求較高的場合，可考慮承受遞歸型濾波器。3.遞歸型數(shù)字濾波器的概念濾波系數(shù)bi不全為0時，濾波器的輸出 不僅與當前的輸入值 和過去的輸入值 有關(guān)，還取決于過去的輸出值，這種反響和記憶特性是遞歸型濾波器的根本特征。的主要特點。1000Hz20而對其它頻率的信號則表現(xiàn)出很強的衰減，因而被稱為狹窄帶通濾波器。優(yōu)點：于實時應用。②遞歸型濾波器從某種意義上來說相當于一個數(shù)實現(xiàn)相當抱負的濾波特性。主要問題：斷累積造成濾波器性能惡化。性。隨著遞推計算過程的連續(xù)，濾波特性將逐步靠近其穩(wěn)態(tài)特性。三、根本算法的電流、電壓數(shù)據(jù)為純粹弦函數(shù)序列。以電壓信號為例，設輸入序列為式中, 為角頻率；、為電壓的幅值、相位。半周積分算法期信號。對上式離散化可得到正弦量幅值的算法，當承受矩形近似積分法時，有N2U m Ni1

ukN 2

i，虛部。則可表示為：

依據(jù)正間式為：

上進展積分可得電壓實部的表達同理，假設將積分區(qū)間選擇為 ，可得到電壓虛部的表達式：或分，并考慮每周期N3 N4 u (i)N 4U i4R 3N4 cos( i 2 )NN i4N1N2 u (i)NU i0 I 3N4 cos( i 2 )NN i4特點：①半周積分算法的數(shù)據(jù)窗長度為，計算速度較慢，由于它承受積分計算，算法本身具有肯定的抑制高頻重量的力量?？蛇m當降低對高頻濾波力量方面的要求。一階導數(shù)算法和二階導數(shù)算法等。富氏算法輸入信號可表示為xt)X0

Xkk1

cos(k1

t )k式中， 為直流重量； 為基頻角頻率； 、 幅值和相位。經(jīng)推導可得出實、虛部計算式為：TTX 21x(t)sinkTT

tdt X

21x(t)cosk

tdtIk T 0 11

Rk T 0 11kk=1，則基頻重量的實部和虛部為：X 2I1 N

Ni0

x(i)sini2NX 2R1 N

Ni0

x(i)cosi2N進一步可計算出基頻重量的幅值和相位：X2RX2R1X2I11 arctg (X1

X )I1 R1次諧波重量的影響。富氏算法的數(shù)據(jù)窗為一個基頻周期，故也稱之為全周富氏算法。衰減到零。富氏算法特點：濾波力量相當強；10%。差，一個簡潔可行的方法是對輸入信號的原始采樣數(shù)據(jù)先進展一次差分濾波，以減弱衰減的非周期重量的影響，然后再進展富氏計算。計算輸電線路阻抗的微分方程算法RL方程：uR

iLdi1 1dt式中， 、 分別為故障點至測量端之間線路的正序電阻和電感。u，i和都是可以通過測量和計算得到的，而且對于輸電線路，和 際需求解的參數(shù)可削減到只有一個。R 1 L L 1令 1 ，可解出電感

udi( i )dtR L 1 1

(i

u1 di)進而解得電阻為： dti(n+1i(n-1)連線的斜率來近似。這種算法稱為中間差分，即di(n)dt

i(n1)i(n1)2TS此時，電感和電阻值為：L u(n)1 i(n1)i(n