微機(jī)保護(hù)-微機(jī)保護(hù)的硬件組成（繼電保護(hù)運(yùn)行檢修課件）

微機(jī)保護(hù)基本原理微機(jī)保護(hù)概述第一章微機(jī)保護(hù)的硬件組成第二章微機(jī)保護(hù)的軟件組成第三章微機(jī)保護(hù)的抗干擾措施第四章高速鐵路牽引變電所保護(hù)裝置概述第五章微機(jī)保護(hù)的硬件組成微機(jī)保護(hù)硬件數(shù)據(jù)采集單元（模擬量輸入系統(tǒng)）數(shù)據(jù)處理單元（微機(jī)主系統(tǒng)）開關(guān)量輸入/輸出單元通信及人機(jī)接口單元電源單元數(shù)據(jù)采集單元微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元微機(jī)保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)示意圖微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元經(jīng)電流互感器和電壓互感器引入的二次電流和電壓，經(jīng)變換器變?yōu)檫m合于保護(hù)所要求的電流、電壓，再由輸入濾波器濾去直流分量、低次及高次諧波分量和各種干擾信號后，進(jìn)入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字量，由微處理器CPU對輸入的數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算和判別，決定是否動作。數(shù)據(jù)采集單元（即模擬量輸入通道，也稱輸入信號預(yù)處理單元），其作用是將電力系統(tǒng)一次設(shè)備的電流、電壓等模擬信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的微機(jī)系統(tǒng)能接受的數(shù)字信號。微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元

1、電量變換器電量變換器即電壓形成電路，它的作用是將被保護(hù)設(shè)備的電流互感器TA和電壓互感器TV的二次電流和二次電壓，變換成滿足A/D轉(zhuǎn)換器量程（一般為±10V）所要求的電壓。作用：將電流互感器和電壓互感器的二次電流和電壓進(jìn)一步降低，使其與模/數(shù)變換芯片所允許的電平匹配。需將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。實現(xiàn)互感器二次回路與微機(jī)保護(hù)A/D變換系統(tǒng)完全電隔離，提高抗干擾能力。2、低通濾波器（ALF）它是為滿足采樣電路正常工作而設(shè)置的。根據(jù)采樣原理，如果被測信號的頻率為f0，則采樣頻率fs必須大于2f0，否則采樣后不能表征原信號。因此，確定被測信號頻率f0和采樣頻率fs后，必須用低通那個濾波器將被測信號內(nèi)頻率高于的高頻諧波成分濾除，以防止頻率混疊現(xiàn)象，保證測量運(yùn)算的準(zhǔn)確度。微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元模擬低通濾波器微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元3、采樣保持器（S/H）模擬量輸入信號經(jīng)電量變換器變換和低通濾波器濾波后，仍為連續(xù)變化信號。這種信號輸入A/D轉(zhuǎn)換器以前，必須使之變換為離散化的信號。這一過程稱為采樣，由采樣器完成。在將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的過程中，A/D轉(zhuǎn)換器往往需要一定的時間，在此期間采樣的模擬量輸入不能變化，因此在A/D轉(zhuǎn)換期間采樣信號保持不變。采樣保持器的作用是實現(xiàn)采樣和將采樣值保持一段時間，以便將離散化采樣值送至A/D變換器的輸入端。采樣保持器有兩種工作狀態(tài)，即采樣狀態(tài)和保持狀態(tài)。采樣狀態(tài)與保持狀態(tài)期間的邏輯輸入電平即為CPU控制的采樣脈沖。微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元采樣保持電路邏輯輸入高電平電子開關(guān)AS閉合采樣過程邏輯輸入低電平電子開關(guān)AS斷開保持過程微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元采樣定理（香農(nóng)定理）：采樣頻率fs必須大于被采用信號中所含最高頻率成分的頻率的2倍，否則將造成頻率混疊。fs>2fmax微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)采集單元4、多路開關(guān)（MPX）一般微機(jī)保護(hù)都采取多路通道共用一片A/D變換器，在每路通道中各用一片S/H芯片，在同一時刻對各路通道模擬量進(jìn)行采樣并保持下來，然后通過多路開關(guān)逐一將各S/H采樣保持的模擬量由A/D變換器變換為數(shù)字量輸入CPU處理。多路開關(guān)是一種電子型單刀多擲開關(guān)，它的作用是將各路通道的S/H采樣保持的模擬量信號分時地接通于A/D變換器的輸入端。常用的多路開關(guān)有8路、16路，可以接通單端或雙端信號。多路開關(guān)的接通與斷開由外部控制。5、模/數(shù)（A/D）變換器A/D變換器的作用是將S/H采樣保持的離散化模擬量信號變換為數(shù)字化信號，以便于微機(jī)進(jìn)行處理、存儲、控制和顯示。就微機(jī)保護(hù)而言，選擇A/D變換器時主要考慮兩個指標(biāo)：數(shù)字輸出的位數(shù)。位數(shù)越大，分辨率越高，轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量舍入誤差越小。轉(zhuǎn)換時間（轉(zhuǎn)換速度）。轉(zhuǎn)換時間△TA/D＜△T/n＋讀寫時間。微機(jī)保護(hù)基本原理微機(jī)保護(hù)概述第一章微機(jī)保護(hù)的硬件組成第二章微機(jī)保護(hù)的軟件組成第三章微機(jī)保護(hù)的抗干擾措施第四章高速鐵路牽引變電所保護(hù)裝置概述第五章開關(guān)量輸入電路微機(jī)保護(hù)的硬件組成開關(guān)量輸入、輸出系統(tǒng)1、開關(guān)量輸入電路微機(jī)保護(hù)輸入的開關(guān)量包括面板上的切換開關(guān)、從裝置外面引進(jìn)的觸點(diǎn)、由值班人員操作的裝置壓板等觸點(diǎn)。微機(jī)保護(hù)的硬件組成開關(guān)量輸入、輸出系統(tǒng)開關(guān)量輸出電路2、開關(guān)量輸出電路微機(jī)保護(hù)裝置輸出的開關(guān)量包括面板上顯示的信號、故障測距裝置的觸點(diǎn)輸出、保護(hù)出口跳閘和發(fā)出中央信號的觸點(diǎn)輸出等。保護(hù)裝置發(fā)出的跳閘命令和中央信號等都采用繼電器觸點(diǎn)輸出的方式。微機(jī)保護(hù)的硬件組成開關(guān)量輸入、輸出系統(tǒng)1、通信單元微機(jī)保護(hù)裝置通過通信單元納入變電所綜合自動化系統(tǒng)，通信接口有以太網(wǎng)、CAN或LonWorks總線、RS-485等多種方式，目前大量應(yīng)用的是以太網(wǎng)通信模式。2、人機(jī)接口微機(jī)保護(hù)裝置提供液晶、按鍵、串行口、打印機(jī)等人機(jī)接口方便用戶調(diào)試、設(shè)置、查看裝置工作狀態(tài)等。將輸入的直流220V或110V電源轉(zhuǎn)換為5V和24V等弱電電源，為其他單元提供工作電源，通常采用開關(guān)電源。對微機(jī)保護(hù)硬件的要求：高可靠性；開放性；通用性；靈活性和可擴(kuò)展性；模塊化與智能化狀態(tài)檢測。微機(jī)保護(hù)基本原理微機(jī)保護(hù)概述第一章微機(jī)保護(hù)的硬件組成第二章微機(jī)保護(hù)的軟件組成第三章微機(jī)保護(hù)的抗干擾措施第四章高速鐵路牽引變電所保護(hù)裝置概述第五章微機(jī)保護(hù)的硬件組成微機(jī)保護(hù)的硬件組成數(shù)據(jù)處理單元（CPU主系統(tǒng)）數(shù)據(jù)處理單元就是微機(jī)主系統(tǒng)，是微機(jī)保護(hù)裝置的核心。它一般由高性能的微處理器，大容量的只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存儲器（RAM）等構(gòu)成，使得該CPU具有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的故障處理功能。數(shù)據(jù)處理單元將數(shù)據(jù)采集單元采集到的模擬量數(shù)據(jù)，開關(guān)量采集到的開關(guān)狀態(tài)，經(jīng)算法處理和邏輯判斷是否輸出保護(hù)動作信息，生成動作報告，通過通信單元上送事件和信息。微機(jī)保護(hù)的硬件組成微機(jī)保護(hù)的硬件組成1、存儲器（1）ROM普通只讀存儲器，這種芯片的數(shù)據(jù)只能由制造廠在制造芯片時按照專用的功能要求制造好，用戶不能改變其中的內(nèi)容。①EPROM紫外線可擦除的可編程只讀存儲器，用以存儲長期使用的監(jiān)控、繼電保護(hù)功能程序和自檢程序。出廠時，芯片中的每一位均為“1”，這樣的芯片稱為“空白”片，用戶需要把自己編制好的程序?qū)懭胍粋€空白的芯片時，必須在專用的設(shè)備上完成，這一過程稱為“固化”程序。微機(jī)保護(hù)的硬件組成微機(jī)保護(hù)的硬件組成若用戶需要改變其中的內(nèi)容時，必須將芯片從用戶系統(tǒng)上取下，放在專用的紫外線擦除器中，照射10～15分鐘，即可將芯片中的內(nèi)容全部擦掉使其變?yōu)橐粋€“空白”芯片，然后再把新的用戶程序“固化”進(jìn)去。這種芯片的正面有一個小透明窗口，若該窗口不封蓋，在日光燈或自然光的照射下，一周后，其內(nèi)容會發(fā)生變化，因此固化好的芯片應(yīng)用黑色不干膠將其窗口封住，擦除時揭去封蓋。②EEPROM電可擦的可編程只讀存儲器，用以存放繼電保護(hù)整定值，使用十分方便且不受裝置停電的影響。這種芯片，如想改變寫入芯片的內(nèi)容，不需要用紫外線照射，只需要把新的內(nèi)容直接寫入即可，即寫入時自動將原來存入的內(nèi)容擦掉。這種芯片有兩種，一種是寫入時需施加大于5V電壓的芯片，另一種是可在5V電源下完成寫入。微機(jī)保護(hù)的硬件組成微機(jī)保護(hù)的硬件組成（2）RAM隨機(jī)存取儲存器，用以存放采集數(shù)據(jù)、中間運(yùn)算結(jié)果、判定結(jié)果和標(biāo)志，可隨時寫入和讀出。但當(dāng)電源消失時，寫入的數(shù)據(jù)將丟失，而ROM芯片中的內(nèi)容在掉電時不會丟失。微機(jī)保護(hù)的硬件組成微機(jī)保護(hù)的硬件組