微机保护概述课件.pptVIP

第九章微机保护概述

第一节微机保护系统简介n一、微机保护的应用和发展概况20世纪60年代末，提出用小型计算机实现微机保护的设想，开始的继电保护算法的研究为后来微机保护的发展奠定了理论基础。n20世纪70年代中、后期，国外已有少量的样机在电力系统中试运行，微型计算机保护趋于实用。nn我国对微机继电保护的研究从20世纪70年代后半期开始，从20世纪90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代，到21世纪，微机保护已成为继电保护的主要形式。

n二、微机保护的基本构成n微机保护是将被保护设备输入的模拟量经模数转换器后变为数字量，再送入计算机进行分析和处理的保护装置。n微机保护由硬件和软件两部分构成。其整套硬件通常是用单独的专用机箱组装，包括数据采集系统、CPU主系统、开关量输出、输入系统及外围设备等。微机保护的软件由初始化模块、数据采集管理模块、故障检出模块、故障计算模块与自检模块等组成。

n三、微机保护的特点n1.易于获得附加功能n2.微机保护具有灵活性n3.微机保护具有高可靠性n4.维护调试方便n5.保护性能得到很好改善n6.良好的经济性

第二节微机保护的硬件框图简介n微机保护装置硬件系统按功能可分为：n1)数据采集单元。n2)数据处理单元。n3)开关量输入/输出接口。n4)通信接口。n5)电源。

n一、数据采集系统n1.电压形成回路n在微机保护中通常要求输入信号为±5V或±10V的电压信号，取决于所用的模数转换器的型号。电压变换常采用小型中间变换器来实现。电流变换器、电压变换器和电抗变换器的原理图分别如图9-2（a）、9-2（b）和9-2（a）所示，9-2（d）是电抗变换器的原理结构图。

n2.采样保持电路n采样就是将连续变化的模拟量通过采样器加以离散化。其过程如图9-3(a)(b)(c)所示。模拟量连续加于采样器的输入端，由采样控制脉冲控制采样器，使之周期性的短时开放输出离散脉冲。采样脉冲宽度为TC，采样脉冲周期为TS。采样器的输出是离散化了的模拟量。n继电保护算法是多输入而且要求同时采样，再依次顺序送到公用的A/D转换器中去的，微机保护中通常需要采样保持电路。

图9-3采样保持过程示意图

n目前，采样保持电路大多集成在单一芯片中，但芯片内不设保持电容，需用户外设，常选0.01μF左右。常用的采样保持芯片有LF198、LF298、LF398等。

n3.模拟低通滤波器（ALF）n滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率信号的电路。对微机保护系统来说，在故障初瞬间，电压、电流中可能含有相当高的频率分量（例如2kHz以上），为防止频率混叠，采样频率不得不取值很高，从而对硬件速度提出过高的要求。但实际上，在这种情况下可以在采样前用一个低通模拟滤波器(ALF)将高频分量滤掉，这样就可以降低采样频率，降低对硬件速度的要求。n模拟低通滤波器通常分为两大类。一类是无源滤波器，由RLC元件构成；另一类是有源滤波器，主要有RC元件与运算放大器构成。n目前，微机保护中，采样频率常采用600Hz（即每工频周波采样12个点）、800Hz等。

n4.模拟多路转换开关(MUX)n在实际的数据采集系统中，被模数转换的模拟量可能是几路或十几路，利用多路开关MUX轮流切换各被测量与A/D转换电路的通路，达到分时转换的目的。在微机保护中，各个通道的模拟电压是在同一瞬间采样并保持记忆的，在保持期间各路被采样的模拟电压依次取出并进行模数转换，但微机所得到的仍可认为是同一时刻的信息（忽略保持期间的极小衰减），这样按保护算法由微机计算得出正确结果。

n5.模数转换器(A/D)模数转换器A/D是数据采集系统的核心，它的任n务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机进行处理、存储、控制和显示。A/D转换器主要有以下各种类型。逐位比较（逐位逼近）型、积分型以及计数型、并行比较型、电压频率（即V/F）型等。

n二、计算机主系统n微机保护的计算机主系统有中央处理器（CPU）、只读存储器EPROM电擦除可编程只读存储器EEPROM、随机存取存储器RAM、定时器等。nCPU执行控制及运算功能。nEPROM主要存储编写好的程序，包括监控、继电保护功能程序等。nEEPROM可存放保护定值，可通过面板上的小键盘设定或修改保护定值。nRAM作为采样数据及运算过程中数据的暂存器。n定时器用以记数、产生采样脉冲和实时钟等。nCPU主系统的常见外设，如小键盘、液晶显示器和打印机等用于实现人机对话。

n三、开关量输入、输出系统n微机保护所采集的信息通常可分为模拟量和开关量。无论何种类型的信息，在微机系统内部都是以二进制的形式存放在存储器中。断路器和隔离开关、