第二讲微机保护的硬件原理研究报告.ppt

第二节 数据采集系统 二分法：测试最大可能值，为1，DA偏小，有效；为0，偏大，置0。继续 AD的双极性连接－抬起来，加偏置 第二节 数据采集系统 偏置结果－变成单极性 第二节 数据采集系统 波形溢出 第二节 数据采集系统 微机保护对模数转换器的要求 转换时间 精度要求 微机保护要承受100A电流，还要正确分辨10％额定电流（精工电流）－0.5安培。 12位AD可以满足要求。如采用16位更好 第二节 数据采集系统 2－5 VFC型数据采集系统 VFC-Voltage Frequency Converter,电压频率转换器 经电压形成回路后，经过VFC，将模拟电压变换为脉冲信号，由计数器进行计数。这样在采样间隔内的计数值就与采样对象的积分值成比例。实现了模数转换。 第二节 数据采集系统 VFC工作原理 它是一个电路，由一个运放、一个零电压比较器、一个单稳触发器、一个电子开关及电阻电容组成。 第二节 数据采集系统 前提 直流输入信号工作原理 输入为0，电容器电压为0，单稳为0，电子开关接地 正直流信号时，IR＝0，Ic＝-Isr，Uc有变负的趋势，这个变化被检测，单稳输出正跳变并保持T0.电子开关切换到-ER 在T0期间，RR上有电流，电容电流发生了变化 Ic＝ IR -Isr 第二节 数据采集系统 第二节 数据采集系统 第二节 数据采集系统 在To消失时刻 Uc达最大值 To 消失后，电子开关接回地。电容放电，放电电压为 到0时，再次被零电压监测器发现，单稳状态翻转 过零时对应的时刻是t2 周而复始， Uc 呈周期性变化，周期T是t2。 第二节 数据采集系统 因此，电压和频率成正比，对脉冲个数计数得到电压求和（积分） 第二节 数据采集系统 第二节 数据采集系统 交流输入信号工作原理 首先增加一个正偏置，把信号变为单极性。正偏置电流取为I偏＝ IR/2＝ER/2RR, 这时最大交流输入变为 第二节 数据采集系统 综合输入信号为 （1）在0～To期间是一上升的曲线 第二节 数据采集系统 （2）当To消失后，电子开关接回地 第一章 微机保护的硬件原理 第一节 概述 1.微机保护的硬件系统包括以下三部分： 数据采集系统（或称模拟量输入系统）：包括电压形成、采样保持、多路开关及数模转换。 微型机（或微处理器）主系统：包括微处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时器、并串接口等。 开关量输入输出系统：由微型机的并行接口、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成。完成保护需要的外部触点接入、出口跳闸、人机对话等功能。图1－1 示出了微机保护硬件构成框图 第一节 概述 图1－1 微机保护硬件构成框图 第一节 概述 2. 微机保护用硬件特点 集成微处理器（MPU）、只读存储器(ROM)、随即存取存储器(RAM)、定时器、模数转换器(AD)、并行接口(PIO)、闪存单元(FLASH)、数字信号处理器(DSP)、通信接口等多种功能集成在一个芯片内的单片机系统。 把所有总线连同单片机都集成在一个芯片内的总线不出片技术。 不区分微机、单片机、微处理器 第二节 数据采集系统 为模数转换（AD）做准备、转换模拟量为数字量 适应电力系统故障信号特点 频谱分布宽广：从直流、衰减直流、工频基波分量到各次谐波（最高到数百千赫兹）在内的暂态信号 动态范围宽广：从正常运行的几十安培到短路状态下的几万安培甚至几十万安培 第一章 微机保护的硬件原理 适应继电保护特点要求 模拟量设置应满足继电保护功能要求为准则 典型的高压线路保护需要：三相电流、零序电流；三相电压、线路侧线间电压； 典型的三绕组变压器差动保护需要：每一绕组侧的三相电流 因此，微机保护是一个多模拟量输入系统 第一章 微机保护的硬件原理 2－1 电压形成回路 要求 继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感器（100伏、线间电压）和电流互感器（额定电流5安或1安，短路电流100安） 把100伏左右的电压变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压； 把小于1安～100安的电流变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压 第二节 数据采集系统 变换器 电压变换器 用于将一次电压变换成微机保护模数转换（AD）用的电 压，普通变压器原理。 电流变换器：用于电流－电流－电压 用于将一次电流变换成微机保护模数转换（AD）用的电 压。普通变压器原理，把电流变换成电流，再把一个小电阻 并联在该变压器的二次侧，形成电压。 要求该变压器的铁心不饱和。 第二节 数