電力系統(tǒng)繼電保護微機保護基礎(chǔ)ppt課件

1、微機型繼電保護基礎(chǔ)知識微機型繼電保護基礎(chǔ)知識 李火元李火元 微機型繼電保護近年來在電力系統(tǒng)中已廣泛應(yīng)用。微機型繼電保護的主要優(yōu)點： 使用方便； 檢驗和調(diào)試方便； 不同原理的裝置可以采用通用的硬件，只要改變軟件程序就可以改變裝置的特性和功能；可實現(xiàn)特性完善的裝置 ； 有附加功能：如裝置動作后，打印故障信息、記錄各裝置動作順序和動作時間、判別事故類別和記錄電流、電壓波形等。 第一節(jié)第一節(jié) 微機繼電保護裝置輸入信號的預(yù)處理微機繼電保護裝置輸入信號的預(yù)處理 微機繼電保護的輸入量有兩種類型，一種是開關(guān)量可視為數(shù)字量輸入，開關(guān)量輸入只需要進行電壓匹配處理；第二種是模擬量輸入，模擬量一般從電壓互感器和電流互

2、感器引入二次電壓和電流，模擬量輸入信號必須進行預(yù)處理，將其變?yōu)閿?shù)字量。 預(yù)處理首先經(jīng)變換器變?yōu)檫m合于裝置所要求的電壓，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，進入模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字量，微處理機即對輸入的數(shù)字量進行運算和判別，然后決定裝置是否動作。微機型繼電保護裝置的硬件原理框圖如圖1-1所示.圖 1 1TATVLBYB模擬濾波 微機繼電保護工作流程圖一、輸入模擬信號的電平變換 輸入模擬信號電平變換環(huán)節(jié)，通常位于前置模擬通道之前，它是數(shù)字保護裝置信號輸入的第一環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)的作用有兩個：一是使輸入信號與微機模入通道電平相匹配；二是實現(xiàn)裝置內(nèi)部的電隔離，即不使系統(tǒng)二次

3、側(cè)設(shè)備與微機繼電保護之間存在電的聯(lián)系，以提高抗干抗能力。 輸入模擬信號的電平變換主要由各種電壓、電流變換器來實現(xiàn)。 二、采樣、采樣定理及采樣保持器 采樣 周期性的抽取或測量連續(xù)信號。 采樣定理 為了能根據(jù)采樣信號完全重現(xiàn)原來的信號。采樣頻率fs必須大于輸入連續(xù)信號最高頻率的2倍。 即 ： 采樣周期： =1/ fs 采樣頻率fs在240Hz到2000Hz之間。 max2 ffsT 采樣波形圖 三、模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器 A/D轉(zhuǎn)換器是微機繼電保護中的重要元件。A/D轉(zhuǎn)換器的具體電路很多，在實際裝置中考慮的因素也很復(fù)雜，作為基本原理，這里分別介紹微機繼電保護中用得較多的逐次逼近式ADC、雙斜坡ADC和

4、壓頻變換VFC(逐次逼近式ADC、雙斜坡ADC為選學(xué)內(nèi)容)。 3. 電壓頻率模/數(shù)轉(zhuǎn)換器VFC） 基本原理：將被轉(zhuǎn)換的電壓變換為與之成正比的脈沖頻率，然后在固定的時間間隔內(nèi)對具有此頻率的脈沖進行計數(shù)。頻率的大小代表輸入電壓的高低。電壓電壓頻率模頻率模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器四、量化與編碼 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號代碼，在轉(zhuǎn)換過程中同時要完成量化和編碼。量化就是將離散的采樣信號瞬時值與A/D轉(zhuǎn)換器中基準(zhǔn)電壓的分層進行比較，并按四舍五入的原則用幅度不連續(xù)的電平表示輸入信號的相對幅值。 裝置外部引入的觸點應(yīng)經(jīng)光電隔離 第二節(jié)第二節(jié) 微機繼電保護的基本算法微機繼電保護的基本算法 與數(shù)字濾波與數(shù)字濾波 一、

5、一、 微機繼電保護的基本算法微機繼電保護的基本算法 算法是微機繼電保護的數(shù)學(xué)模型，算法是微機繼電保護的數(shù)學(xué)模型， 是微機繼電保護工作原理的數(shù)學(xué)表達式，是是微機繼電保護工作原理的數(shù)學(xué)表達式，是編制微機繼電保護計算程序的依據(jù)。編制微機繼電保護計算程序的依據(jù)。 1.采樣及微分法設(shè)電壓和電流分別為 ： （1） （2） 以電壓為例，在式1中，Um是正弦電壓的幅值，在這里是待定的未知量，u是t時刻的采樣值，是已知量。因為采樣不與正弦波同步，所以t也是未知量。)sin(sintIitUumm 顯然，一個方程式無法解出兩個未知數(shù)。為此，必須再找一個方程式與式1聯(lián)立求解。 對式1微分可得 （3）由式1和式3可求

6、出 （4） 式中 u 任一時刻電壓的采樣值； u采樣值u的微分。 tUdtduumcos222uuUm如下圖，uk為當(dāng)前采樣值。 圖中：uk-1為tk-1時刻的采樣值；uk+1為tk+1時刻的采樣值，那么 （5）22112/)2(TuuuUkkkm 2.半周積分算法 mmTmmTUTUtUtdtUS2cossin2/02/0mNkkUNuS)(212/1式中 S半周內(nèi)N/2個采樣值的總和； uk第k個采樣值； N工頻周采樣次數(shù)； 第一個采樣值的初相角。3.傅氏算法 )sincos()(10tnUtnUUtunjnRnNkkuNUNkkuNUNknjNknR2sin)(22cos)(2004.均

7、方根算法 U= NiiuN121I= NiiiN121式中 N每個周期采樣點數(shù)； 第i點電壓采樣值； 第i點電流采樣值。iuii二、 數(shù)字濾波 濾波的方式有兩種，一種為模擬濾波，一種為數(shù)字濾波。模擬濾波器要硬件構(gòu)成，且濾波用時比數(shù)字濾波長。所以在微機自動裝置中只有滿足不了采樣定理的高次諧波才采用模擬濾波器濾波。如工頻周采樣12次，則采樣頻率為，而采樣定理要求，所以6次及以上次數(shù)的諧波只能靠模擬濾波器來濾除。 在微機自動裝置中廣泛應(yīng)用低通濾波器，其接線非常簡單。如下圖。濾波的時間也短，約為3ms。 加、減法數(shù)字濾波器 基波數(shù)字濾波器。只要完成下列算式，就可將幅值不變的基波濾除掉。 )180sin(s