第四講微機保護

1、 第四講第四講 微機保護基礎(chǔ)知識微機保護基礎(chǔ)知識一、一、微機保護的特點微機保護的特點 傳統(tǒng)的繼電保護都是反應(yīng)模擬量的保護，保護的功能完全依賴于硬件。微型傳統(tǒng)的繼電保護都是反應(yīng)模擬量的保護，保護的功能完全依賴于硬件。微型機繼電保護裝置則是反應(yīng)數(shù)字量的。機繼電保護裝置則是反應(yīng)數(shù)字量的。它具有傳統(tǒng)繼電保護如整流型、晶體管型甚它具有傳統(tǒng)繼電保護如整流型、晶體管型甚至集成電路型保護所無法比擬的優(yōu)越性。微機保護的優(yōu)點和特點可概括如下。至集成電路型保護所無法比擬的優(yōu)越性。微機保護的優(yōu)點和特點可概括如下。 保護功能由軟件實現(xiàn)采用數(shù)字信號處理技術(shù)數(shù)字存儲技術(shù)(過程記憶錄波等)自動測試和監(jiān)視功能硬軟件標準化公共數(shù)

2、據(jù)重復(fù)使用實現(xiàn)不同功能容易實現(xiàn)遠方通信接口簡單數(shù)字存儲技術(shù)(過程記憶錄波等)靈活性高性能運行維護方便高可靠性硬件尺寸小型化硬件負擔輕特點優(yōu)點二、微機保護硬件組成原理二、微機保護硬件組成原理微機保護硬件主要由以下三大部分組成：微機保護硬件主要由以下三大部分組成：1 1、模擬量輸入系統(tǒng)、模擬量輸入系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）（測量元件）：（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）（測量元件）： 完成將模擬量輸入信號準確地轉(zhuǎn)換成所需的數(shù)字信號。完成將模擬量輸入信號準確地轉(zhuǎn)換成所需的數(shù)字信號。 2 2、CPUCPU主系統(tǒng)主系統(tǒng)（邏輯判斷元件）：（邏輯判斷元件）： 對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAMRAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進行

3、分析處理，以完成各種繼電區(qū)的原始數(shù)據(jù)進行分析處理，以完成各種繼電保護的功能。保護的功能。 3 3、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸入/ /輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)（執(zhí)行元件）：（執(zhí)行元件）： 完成各種保護的出口跳閘、信號報警、外部接點輸入及人機對話等功能。完成各種保護的出口跳閘、信號報警、外部接點輸入及人機對話等功能。 4 4、人機接口：、人機接口： 人機接口部分主要包括打印、顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)等，其主要功能人機接口部分主要包括打印、顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)等，其主要功能用于人機對話，如調(diào)試、定值調(diào)整等。用于人機對話，如調(diào)試、定值調(diào)整等。 5 5、電源部分：、電源部分： 通常采用逆變穩(wěn)壓電源。一般地，集成電

4、路芯片的工作電壓為通常采用逆變穩(wěn)壓電源。一般地，集成電路芯片的工作電壓為5V5V，而數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的芯片通常需要雙極性的采集系統(tǒng)的芯片通常需要雙極性的15V15V或或12V12V的工作電壓，繼電器回路則需的工作電壓，繼電器回路則需要要24V24V電壓。因此，微機保護裝置的電源至少要提供電壓。因此，微機保護裝置的電源至少要提供5V5V、15V15V（12V12V）、）、24V24V幾個電壓等級，而且各級電壓之間應(yīng)不共地，以避免相互干擾甚至損壞芯片。幾個電壓等級，而且各級電壓之間應(yīng)不共地，以避免相互干擾甚至損壞芯片。 模擬量輸入(由YH和LH二次側(cè)來)電壓形成電壓形成ALFS/HALFS/H

5、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)(MPX)A/DMPUEPROMRAM定時器并行接口并行接口并行接口光電隔離電路出口電路開關(guān)量輸出開關(guān)量輸入打印機總線CPU 主系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入/輸出系統(tǒng) 阻抗變換器阻抗變換器邏輯輸入usruscChAS 開關(guān)量輸入回路原理圖(a)裝置內(nèi)接點輸入回路(b)裝置外接點輸入回路+5V+EPB0PB1B1H1 EJ三、微機保護軟件組成原理三、微機保護軟件組成原理 微機保護的軟件主要是以硬件模件為基礎(chǔ)，完成各種保護算法及方案，并提微機保護的軟件主要是以硬件模件為基礎(chǔ)，完成各種保護算法及方案，并提供豐富靈活的手段對保護裝置進行整定監(jiān)視維護。保護裝置中各供豐富靈活的手段對保護裝置進行整定監(jiān)

6、視維護。保護裝置中各CPU系統(tǒng)軟件采系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)機組容量及保護配置種類而定。但主要由三大模塊組成，除用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)機組容量及保護配置種類而定。但主要由三大模塊組成，除繼電保護功能程序各繼電保護功能程序各CPU不相同以外，其它程序模塊是通用的。不相同以外，其它程序模塊是通用的。微機保護軟件主要由以下三大部分組成：微機保護軟件主要由以下三大部分組成：調(diào)試監(jiān)控程序：調(diào)試監(jiān)控程序： 運行監(jiān)控程序：運行監(jiān)控程序：繼電保護功能程序繼電保護功能程序繼電保護功能程序調(diào)試監(jiān)控程序運行監(jiān)控程序調(diào)試/運行鍵狀態(tài)？初始化程序 1上電或復(fù)位調(diào)試運行中斷入口中斷返回(1) 調(diào)試監(jiān)控程序調(diào)試監(jiān)控程序 當

7、裝置運行在調(diào)試狀態(tài)時，調(diào)試監(jiān)控程序調(diào)試和檢查當裝置運行在調(diào)試狀態(tài)時，調(diào)試監(jiān)控程序調(diào)試和檢查微機保護裝置的硬件電路，輸入、修改、固化保護裝置微機保護裝置的硬件電路，輸入、修改、固化保護裝置的定值；即提供豐富的測試手段，對裝置進行全面的檢的定值；即提供豐富的測試手段，對裝置進行全面的檢查、測試、整定等。查、測試、整定等。(2) 運行監(jiān)控程序運行監(jiān)控程序 當裝置運行在運行狀態(tài)時，運行監(jiān)控程序可對裝置進當裝置運行在運行狀態(tài)時，運行監(jiān)控程序可對裝置進行自檢，各種在線監(jiān)視，打印機的管理等。行自檢，各種在線監(jiān)視，打印機的管理等。 (3) 繼電保護功能程序繼電保護功能程序 實現(xiàn)各種保護的原理框圖。包括數(shù)據(jù)采集

8、，數(shù)字濾波，實現(xiàn)各種保護的原理框圖。包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)字濾波，電氣參數(shù)的計算，各保護判據(jù)的實現(xiàn)以及出口信號輸出電氣參數(shù)的計算，各保護判據(jù)的實現(xiàn)以及出口信號輸出等。等。 三、微機保護算法三、微機保護算法 是微機保護程序編制的依據(jù)。如判斷大小、整定計算是微機保護程序編制的依據(jù)。如判斷大小、整定計算用用什么方法計算更可靠、更準確什么方法計算更可靠、更準確選擇合適的方法。通常分為選擇合適的方法。通常分為兩大類：基本算法（直接計算電流、電壓、相角等大小）；繼兩大類：基本算法（直接計算電流、電壓、相角等大?。?；繼電器算法（根據(jù)動作特性計算）。電器算法（根據(jù)動作特性計算）。四、數(shù)字濾波四、數(shù)字濾波 所謂濾波器

9、就廣義來說是一個裝置或系統(tǒng)，用于對所謂濾波器就廣義來說是一個裝置或系統(tǒng)，用于對輸入信號進行某種加工處理，以達到取得信號中的有用輸入信號進行某種加工處理，以達到取得信號中的有用信息而去掉無用成分的目的。有模擬濾波器和數(shù)字濾波信息而去掉無用成分的目的。有模擬濾波器和數(shù)字濾波器之分。器之分。 模擬濾波器是由物理器件構(gòu)成的。而數(shù)字濾波器不模擬濾波器是由物理器件構(gòu)成的。而數(shù)字濾波器不需要任何物理器件，它實質(zhì)上只是一段計算程序，按著需要任何物理器件，它實質(zhì)上只是一段計算程序，按著數(shù)字信號處理技術(shù)，設(shè)計一段程序，微機通過執(zhí)行這一數(shù)字信號處理技術(shù)，設(shè)計一段程序，微機通過執(zhí)行這一段程序以達到濾波的目的。因此數(shù)字

10、濾波器不受物理條段程序以達到濾波的目的。因此數(shù)字濾波器不受物理條件的限制。實現(xiàn)起來比模擬濾波器要靈活得多。件的限制。實現(xiàn)起來比模擬濾波器要靈活得多。 數(shù)字濾波器就是數(shù)字濾波器就是程序濾波，即通過編制程序濾掉小程序濾波，即通過編制程序濾掉小于采樣頻率一半的某些諧波（大于采樣頻率一半的諧波于采樣頻率一半的某些諧波（大于采樣頻率一半的諧波由模擬低通濾波器濾掉）。由模擬低通濾波器濾掉）。五、微機保護的基本操作五、微機保護的基本操作1、保護的投、退操作、保護的投、退操作 有壓板者操作壓板；無壓板者操作直流電源。有壓板者操作壓板；無壓板者操作直流電源。2、定值修改、定值修改 運行人員主要是切換定值區(qū)（運行

11、人員主要是切換定值區(qū)（09）。定值修改則由）。定值修改則由繼電保護人員在調(diào)試狀態(tài)下完成。繼電保護人員在調(diào)試狀態(tài)下完成。3、故障處理、故障處理 故障發(fā)生故障發(fā)生觀察現(xiàn)象（解除音響、閃光變平光等）觀察現(xiàn)象（解除音響、閃光變平光等）記記錄現(xiàn)象（匯報）錄現(xiàn)象（匯報）恢復(fù)信號恢復(fù)信號試運行試運行-。六、提高微機保護可靠性的措施六、提高微機保護可靠性的措施 可靠性是對繼電保護的基本要求之一，它包可靠性是對繼電保護的基本要求之一，它包括兩方面含義，即不誤動和不拒動。除了保護括兩方面含義，即不誤動和不拒動。除了保護的基本原理應(yīng)滿足可靠性要求之外，還有兩個的基本原理應(yīng)滿足可靠性要求之外，還有兩個因素影響保護的可

12、靠性，這就是干擾和元件損因素影響保護的可靠性，這就是干擾和元件損壞，這些都不應(yīng)該引起誤動和拒動。壞，這些都不應(yīng)該引起誤動和拒動。 七、七、 輸電線路微機型成套繼電保護裝置簡介輸電線路微機型成套繼電保護裝置簡介1、 LFP902A型超高壓線路成套快速保護裝置型超高壓線路成套快速保護裝置該裝置為由微機實現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護裝置，適該裝置為由微機實現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護裝置，適用于用于220kv及以上電壓等級的超高壓輸電線路的主保護及后備保護。及以上電壓等級的超高壓輸電線路的主保護及后備保護。裝置包括：復(fù)合式距離方向元件和零序方向元件為主體的快速主裝置包括：復(fù)合式距離方向元件和

13、零序方向元件為主體的快速主保護；工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速保護；工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速I段保護；三段式相間和接段保護；三段式相間和接地距離及二個延時段零序方向過流作為后備的全套后備保護。保地距離及二個延時段零序方向過流作為后備的全套后備保護。保護有分相出口。配有自動重合閘功能，對單或雙母線接線的開關(guān)護有分相出口。配有自動重合閘功能，對單或雙母線接線的開關(guān)實現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合重合閘。實現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合重合閘。裝置硬件配置如下圖所示。裝置硬件配置如下圖所示。該裝置的主要性能特征如下：該裝置的主要性能特征如下：（1 1）本裝置有三個獨立的單片機。）本裝置有三個獨立的單片機。

14、 1) 1) CPUlCPUl為裝置的主保護，由以超范圍整定的復(fù)合式距離繼電為裝置的主保護，由以超范圍整定的復(fù)合式距離繼電器和零序方向元件，經(jīng)通道配合構(gòu)成全線路快速跳閘保護。由器和零序方向元件，經(jīng)通道配合構(gòu)成全線路快速跳閘保護。由I I段段工頻變化量距離繼電器構(gòu)成快速獨立跳閘段；由二個延時零序方工頻變化量距離繼電器構(gòu)成快速獨立跳閘段；由二個延時零序方向過流段構(gòu)成接地后備保護。向過流段構(gòu)成接地后備保護。 2) CPU22) CPU2為三階段式相間和接地距離保護，以及重合閘邏輯。為三階段式相間和接地距離保護，以及重合閘邏輯。 3) CPU33) CPU3為起動和管理機，內(nèi)設(shè)整機總起動元件，該起動元

15、件為起動和管理機，內(nèi)設(shè)整機總起動元件，該起動元件對主保護和距離保護在電子電路上對主保護和距離保護在電子電路上( (包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)) )完全獨立，完全獨立，動作后開放保護出口電源。另外，動作后開放保護出口電源。另外，CPU3CPU3還作為人機對話的通訊接還作為人機對話的通訊接口。保護整組復(fù)歸后，口。保護整組復(fù)歸后，CPU3CPU3接收并整理、顯示、打印接收并整理、顯示、打印CPU2CPU2來的電來的電壓、電流信號，進行測距計算。壓、電流信號，進行測距計算。（2 2）CPUlCPUl和和CPU2CPU2分別作為主保護及后備保護，功能獨立，又互相分別作為主保護及后備保護，功能獨立，

16、又互相補充。補充。 1) 1) CPUlCPUl強調(diào)快速性，采樣率為每周波強調(diào)快速性，采樣率為每周波2020點，主要繼電器采用點，主要繼電器采用積分算法，速度快且安全性高。積分算法，速度快且安全性高。CPU2CPU2作為后備保護強調(diào)準確性，作為后備保護強調(diào)準確性，采樣率為每周采樣率為每周1212點，主要繼電器采用付氏算法，計算精度得以提點，主要繼電器采用付氏算法，計算精度得以提高。高。 2) 2) CPUlCPUl、CPU2CPU2功能上互相補充，功能上互相補充，CPUlCPUl先選擇故障相然后對故先選擇故障相然后對故障相進行測量；障相進行測量；CPU2CPU2則先對各相和相間進行測量，判為區(qū)內(nèi)故障則先對各相和相間進行測量，判為區(qū)內(nèi)故障時再由選相程序選擇跳閘相別，時再由選相程序選擇跳閘相別， 因此