《微机保护》PPT课件

由电力系统输入到继电保护装置的模拟 信 号分类： • 来自TV(或TA)的交流电压(或电流)信号； • 来自分压器(或分流器)的直流电压(或电流)信 号； • 自断路器、隔离刀闸等设备辅助接点以及其它 继电器接点的开关量信号，或者来自别的微机 保护或数字设备的数字量信号。
输入信号预处理过程的具体步骤为： 1. 将电力系统输入到继电保护装置的模拟信号
2. 数据处理单元对已转变为数字量电量信号进 行数字滤波，从而获得微机保护算法所需要 的数字信号序列；
3. 数据处理单元对已滤波的数字信号序列采用 合适的算法并结合开关量输入信号综合判断， 然后根据判断结果控制开关量输出系统和人 机对话和外部通信系统的输出，实现闸、信 号告警、数据记录等功能。
一、输入信号预处理
二、模拟量输入系统
微机保护装置模拟量输入接口部件的作用 是 将电力传感器输入的模拟电量正确地变换成离散 化的数字量，提供给数字核心部件进行处理。
交流模拟量输入接口部件内部按信号传 递顺 序为：电压输入变换器和电流输入变换器及其电 压形成回路 、前置模拟低通滤波器 、采样保持 器 、多路转换器、模数变换器。
采样 多路
A/D 数据更
保持 转换器 转换器 新排队
输入信号的预处理
图2—2 输入信号预处理流程框图
二、数字滤波
数字滤波器的优点： • 滤波精度高。加长字长可以很容易提高精度。 • 可靠性高。模拟元器件很容易受环境和温度 的
影响，而数字系统受这种影响要小得多。 • 灵活性高。数字滤波器改变性能只要改变算 法
• 按照不同的滤波理论又可分为常规滤波器和最 佳滤波器。
• 按频率特性分为低通、带通、高通和带阻四类 基本滤波器，其中前两类滤波器在微机保护中 用得较多。
三、算法
• 基于电压、电流为纯正弦变化的算法有半周 内找最大值、半周内采样值累积、MannMorrjson的导数算法、Prodar-70的二阶导数 算法，采样值积的算法和解方程组的算法等。
• 开关量输出接口部件的作用是为正确地发 出开关量操作命令提供输出通道，并在微机保护装置内外部之间实现电气隔 离，以保证内部弱电电子电路的安全和减少外部干扰。
四、人机对话和外部通信系统
• 微机保护人机对话接口部件通常包括以下几个 部分：简易键盘、小型显示屏、指示灯、打印机 接口、调试通信接口。
• 外部通信接口可分为两大类：第一类通信接口为 实现特殊保护功能的专用通信接口，输电线路纵 联保护；另一类通信接口为通用计算机网络接口， 可与电站计算机局域网以及电力系统计算机远程 通信网相连，实现更高一级的管理、控制功能， 如数据共享、远方操作及远方维护等。
• 前置模拟低通滤波器是一种简单的低通滤波器， 其作用是为了在对输入模拟信号进行采样的过 程中满足采样定理的要求。
• 采样保持器完成对输入模拟信号的采样。
• 多路转换器是一种多信号输入、单信号输出的 电子切换开关，可通过编码控制将多通道输入 信号依次与其输出端连通，而其输出端与模数 变换器的输入端相连。
第二章
微机继电保护基础
第一节 微机保护基本结构
微机保护的基本结构包括数据处理单元、 模 拟量输入系统、开关量输入输出系统、人机对 话和外部通信系统四个部分,图2-1是微机保护 系统方框图。
电
模拟量输入系统
数
力
系
据
统
开关量输入输 出系统
处
理
运行人员
单
人机接口与
外部通信系统
元
电力系统通 用计算机网 络
或者某些系数，而模拟滤波器却十分麻烦。 • 便于时分复用。一套硬件系统可以完成各个 通
道的滤波任务，模拟滤波器则必须每个通道
数字滤波器的分类
• 按算法实现方式不同可分为专用硬件组成的数 字滤波器和软件组成的数字滤波器；
• 按运算结构不同可分为递归型和非递归型数字 滤波器；
• 按单位脉冲响应不同可分为无限长单位脉冲响 应来自波器和有限长单位脉冲响应滤波器
图2-1 微机保护系统方框图
一、数据处理单元
一般由中央处理器（CPU）、存储器、 定 时器/计数器及控制电路等部分组成，并通过数 据总线、地址总线、控制总线连成一个系统。继 电保护程序在数字核心部件内运行，指挥各种外 围接口部件运转、完成数字信号处理，实现保护 原理。
• CPU是数字核心部件以及整个微机保护的指 挥中枢，计算机程序的运行依赖于CPU来实 现。
• 存储器用来保存程序和数据，它的存储容量 和访问时间也会影响整个微机保护系统的性 能。
• 定时器/计数器除了为延时动作的保护提供精 确计时外，还可以用来提供定时采样触发信
号、形成中断控制等作用。 • 数字核心部件的控制电路包括地址译码器、地
址锁存器、数据缓冲器、中断控制器等等， 它的作用是保证微机数字电路协调工作。
• 模数变换器实现模拟量到数字量的变换。
三、开关量输入输出系统
开关量是指反映“是”或“非”两种状态的 逻辑变量，如断路器的“合闸”或“分闸”状态、 控制信号的“有”或“无”状态等
• 开关量输入接口部件的作用是为正确地反映开关量提供输入通道，并在微机 保护装置内外部之间实现电气隔离，以保证内部弱电电子电路的安全和减少 外部干扰。
• 人机对话接口部件的作用是建立起微机保 护装置与使用者之间的信息联系，以便对装置进行人工操作、调试和得到反 馈信息。
• 外部通信接口部件的作用是提供与计算机通信网络以及远程通信网的信息通 道。
第二节 微机保护工作原理简介
常规微机保护实现继电保护功能主要有三
个步骤：
1. 模拟量输入系统将从电力系统获得的模拟电 量信号进行预处理转化为数字量，开关量输 入系统将开关量输入信号也转变为数字量；
转换到与微型计算机相匹配的电平； 2. 由前置模拟低通滤波削去其中的高频成分； 3. 由采样环节将连续信号离散化； 4. 由A／D转换器变为数字量。
具体步骤如图2-2所示。
信号预处理中，还包括隔离和抑制随有 用信 号窜入的干扰，这对于提高保护装置的可靠性非 常重要。
信号 输入 电平转 前置模
换隔离 拟滤波
• 假设电压、电流量由非周期分量、基频和倍频 分量组成的算法除解方程组外，最常见的是傅 氏算法和沃尔希函数算法．
• 在超高压电力系统中，为克服随机噪音的影响， 还提出了一些减少误差的算法。例如对计算结 果采取平滑措施，采用最小二乘曲线拟合算法 等。