微机继电保护.ppt

第9章微机继电保护本章讲述微机保护原理方面的基础知识，主要包括硬件原理、数据采集、数字滤波、特征量和保护动作判据的算法、软件流程、抗干扰措施及今后的发展趋势等方面的内容。本章内容9.1概述自从微型机引入继电保护以来，微机保护在利用故障分量方面取得了长足的进步，另一方面，结合了自适应理论的自适应式微机保护也得到较大发展，同时，计算机通信和网络技术的发展及其在系统中的广泛应用，使得变电站和发电厂的集成控制、综合自动化更易实现。未来几年内，微机保护将朝着高可靠性、简便性、通用性、灵活性和网络化、智能化、模块化等方向发展，并可以与电子式互感器、光学互感器实现连接；同时，充分利用计算机的计算速度、数据处理能力、通信能力和硬件集成度不断提高等各方面的优势，结合模糊理论、自适应原理、行波原理、小波技术等，设计出性能更优良和维护工作量更少的微机保护设备。9.1.2微机继电保护装置特点
1.调试维护方便
在微机保护应用之前，整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，原因是这类保护装置都是布线逻辑的，保护的功能完全依赖硬件来实现。微机保护则不同，除了硬件外，各种复杂的功能均由相应的软件(程序)来实现。
2.高可靠性
微机保护可对其硬件和软件连续自检，有极强的综合分析和判断能力。它能够自动检测出本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动；同时，软件也具有自检功能，对输入的数据进行校错和纠错，即自动地识别和排除干扰，因此可靠性很高。目前，国内设计与制造的微机保护均按照国际标准的电磁兼容试验(EMC，ElectromagneticCompatibility)来考核，进一步保证了装置的可靠性。
3.易于获得附加功能
常规保护装置的功能单一，仅限于保护功能，而微机保护装置除了提供常规保护功能外，还可以提供一些附加功能。例如，保护动作时间和各部分的动作顺序记录，故障类型和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。对于线路保护，还可以提供故障点的位置(测距)，这将有助于运行部门对事故的分析和处理。电压互感器的二次是否发生断线等信息。图9.1微机保护硬件结构示意框图
9.2.2数据采集系统
1.电压形成回路
微机保护要从被保护的电力线路或设备的电流互感器、电压互感器或其他变压器上取得信息，但这些互感器的二次数值、输入范围对典型的微机保护电路却不适用，需要降低和变换。在微机保护中，通常根据模数转换器输入范围的要求，将输入信号变换为±5V或±10V范围内的电压信号。因此，一般采用中间变换器来实现以上的变换。交流电压信号可以采用小型中间变压器；而将交流电流信号变换为成比例的电压信号，可以采用电抗变换器或电流变换器。电抗变换器具有阻止直流、放大高频分量的作用，当一次存在非正弦电流时，其二次电压波形将发生严重的畸变，这是不希望的。其优点是线性范围较大，铁芯不易饱和，有移相作用；另外，其抑制非周期分量的作用在某些应用中也可能成为优点。电流变换器的优点是，只要铁芯不饱和，则其二次电流及并联电阻上的二次电压的波形可基本保持与一次电流波形相同且同相，即它的传变信号可使原信息不失真。传变信号不失真这点对微机保护是很重要的，因为只有在这种条件下作精确的运算或定量的分析才是有意义的。至于移相、提取某一分量等，在微机保护中，根据实际需要可以容易地通过软件来实现。但电流中间变换器在非周期分量的作用下容易饱和，线性度较差，动态范围也较小，这在设计和使用中应予以注意。2.采样保持电路和模拟低通滤波器
1)采样基本原理
采样保持(Sample/Hold)电路，其作用是在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模/数转换器进行转换的期间内保持其输出不变。S/H电路的工作原理可用图9.2(a)来说明，它由一个电子模拟开关AS、保持电容器Ch以及两个阻抗变换器组成。模拟开关AS受逻辑输入端的电平控制，该逻辑输入就是采样脉冲信号。(a)采样保持电路工作原理图(b)采样保持过程示意图
图9.2采样保持电路工作原理图及其采样保持过程示意图在输入为高电平时AS闭合，此时电路处于采样状态。电容Ch迅速充电或放电到usr在采样时刻的电压值。电子模拟开关AS每隔TS(s)闭合一次，将输入信号接通，实现一次采样。如果开关每次闭合的时间为TC(s)，则输出将是一串重复周期为TS宽度为TC的脉冲，而脉冲的幅度则重复着TC时间内的信号幅度。AS闭合时间应满足使Ch有足够的充电或放电时间即采样时间，显然希望采样时间越短越好。而应用阻抗变换器I的目的是它在输入端呈现高阻抗，对输入回路的影响很小；而输出阻抗很低，使充放电回路的时间常数很小，保证Ch上的电压能迅速跟踪到在采样时刻的瞬时值usr。
电子模拟开关AS打开时，电容器Ch上保持住AS打开瞬间的电压，电路处于保持状态。为了提高保持能力，电路中应用了另一个阻