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微机继电保护基本算法

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电力系统微型计算机继电保护

电力系统微型计算机继电保护

2002年4月电力系统微型计算机继电保护1.以微型计算机为核心的继电保护装置称为微型机继电保护装置。

2.交流电流交换器输出量的幅值与输入模拟电流量的幅值成正比。

3.脉冲传递函数定义为：在零初始条件下，离散系统输出响应的Z变换与输入信号的Z变换之比值4.当离散系统特征方程的根，都位于Z平面的单位圆之外时，离散系统不稳定。

5.在一个控制系统中，只要有一处或几处的信号是离散信号时，这样的控制系统称为离散_控制系统。

6.反映电力系统输电设备运行状态的模拟电气量主要有两种：来自电压互感器和电流互感器二次侧的交流电压和交流电流信号。

7.在一个采样周期内，依次对每一个模拟输入信号进行采样的采样方式称为顺序采样。

8.脉冲传递函数分子多项式为零的根，称为脉冲传递函数的零点。

9.从某一信号中，提取出有用频率成份信号的过程，称为滤波。

10.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的零点，能够滤除输入信号中不需要的频率成份。

11.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的极点，能够提取输入信号中需要的频率成份信号。

12.数字滤波器脉冲传递函数的零点z i在脉冲传递函数表达式中以因子1-Z i Z-1的形式出现。

13.如果设计样本的频率特性频谱的最大截止频率为fmax，则要求对设计样本的单位冲激响应h(t)进行采样时，采样频率要求大于2fmax。

14.为了提高微型机继电保护装置的抗干扰能力，在开关量输入电路中采取的隔离技术是光电隔离。

15.利用正弦函数的三个_瞬时采样值的乘积来计算正弦函数的幅值和相位的算法称为三点采样值乘积算法。

16.在电力系统正常运行时，微型机距离保护的软件程序工作在自检循环并每隔一个采样周期中断一次，进行数据采集。

17.微型机距离保护的软件程序主要有三个模块—初始化及自检循环程序、采样中断子程序和故障处理程序。

18.在电力系统正常运行时，相电流瞬时采值差的突变量起动元件△I bc等于零。

19.电力系统在非全相运行时，一旦发生故障，则健全相电流差起动元件起动。

第03部分--微机保护算法

第03部分--微机保护算法
第三部分 微机保护算法
天津大学 李斌
1
本节主要内容
一、概述 二、半周积分算法 三、傅立叶级数算法 四、起动元件算法 五、其他保护原理算法
2
一、概述
微机保护装置根据模数转换器提供的 输入电气量的采样数据进行分析、运算和 判断，以实现各种继电保护功能的方法称 为算法。
3
一、概述
继电保护的种类很多： 按保护对象分有元件保护、线路保护等； 按保护原理分有差动保护、距离保护、电压、电 流保护等。 不管哪一类保护的算法其核心问题归根结底 不外乎是算出可表征被保护对象运行特点的物理 量等。有了这些基本的电气量的计算值，就可以 很容易地构成各种不同原理的保护。
35
四、起动元件算法
突变量起动判据及其实现
Δi ( k ) = [i ( k ) − i ( k − N )] − [i ( k − N ) − i ( k − 2 N )]
计算得到的突变量可补偿电网频率 变化引起的不平衡电流，因此受频 率偏差、系统振荡的影响小得多。
36
四、起动元件算法
相电流差突变量起动判据 起动元件算法 带浮动门槛的突变量起动判据
15
二、半周积分算法
总评：
半周积分算法需要的数据窗为10ms。该算法本身具 有一定的滤除高频分量的作用。因为在积分的过程中， 谐波分量的正、负半周相互抵消，而剩余的未被完全抵 消的部分所占的比重就小的多了。但是该算法不能滤除 直流分量。由于该算法运算量小，因而对精度要求不高 时可以采用此种此种算法。
另一类算法是直接模仿模拟型算法，仍以距 离保护为例，根据动作方程来判断是否在动作区 内。 它是直接模仿模拟型距离保护的实现方法，根 据动作方程来判断是否在动作区内，这一类算法 的计算工作量略有减小。

线路微机继电保护中三段式距离保护原理与算法

线路微机继电保护中三段式距离保护原理与算法

线路微机继电保护中三段式距离保护原理与算法一、引言距离保护是电力系统继电保护中的一种重要类型，主要用于避免电网故障扩大，降低故障对电网的影响。

在微机继电保护中，三段式距离保护是一种常见的应用方式。

本论文将详细阐述三段式距离保护的原理及算法。

二、三段式距离保护原理三段式距离保护主要由近端保护、中端保护和远端保护三部分组成。

其基本原理是基于故障点到保护段的距离直接影响保护的动作时间。

当故障点靠近保护段时，响应时间应较长，反之则应较短。

这样就能根据故障点与保护段的距离来动态调整保护的响应时间，实现更好的保护效果。

三、微机实现方法在微机继电保护中，三段式距离保护的实现通常需要依靠微处理器或微控制器来完成。

根据距离测量结果和预设的保护段特性曲线，可以计算出对应的响应时间，并控制执行机构进行跳闸或隔离。

此外，微机还具有强大的数据处理能力和实时性，可以更精确地测量故障点到保护段的距离，从而提高保护的准确性。

四、算法分析三段式距离保护的算法主要包括故障点距离保护段的距离计算、响应时间的动态调整以及执行机构的控制等部分。

其中，距离计算通常采用测量值与预设阈值的比较，通过判断是否超过阈值来确定故障点到保护段的距离。

动态调整响应时间则需要根据实时测量的距离数据，通过算法计算出对应的响应时间，以适应不同距离的情况。

执行机构的控制则需要根据算法输出的跳闸或隔离指令，驱动相应的执行机构进行动作。

五、实际应用与优化在实际应用中，三段式距离保护需要考虑到各种可能的情况和影响因素，如线路阻抗变化、环境干扰等。

为了应对这些问题，需要进行相应的优化和调整。

例如，可以通过实时监测线路阻抗，调整保护段的特性曲线；可以通过优化算法，提高距离计算的准确性；可以通过加强硬件抗干扰能力，提高保护的稳定性等。

六、总结三段式距离保护是一种有效的电力系统继电保护方式，通过微机实现可以获得更高的精度和实时性。

在算法方面，需要根据实际情况进行优化和调整，以提高保护的准确性和稳定性。

微机保护

微机保护

人机接口与通信系统


2 微机保护装置的几种典型结构
单CPU微机保护装置的构成

单CPU微机保护的硬件装置共用一个单片机

应用在电压等级较低的输电线路微机保护中
多CPU微机保护装置的构成

微机保护装置以多CPU构成 应用在电压等级较高电气设备的微机保护中
3 DSP在微机保护的应用
DSP指令集能够使处理器在每个指令周期内 完成多个操作，从而提高每个指令周期的计 算效率。 DSP将极大地提高微机保护对原始采样数据 的预处理和计算能力，提高运算速度，更容 易做到实时测量和计算 。

CPU的发展
第一阶段以单个8位的单片机构成的微机保护装置

例如：inter的8086、8088、MC6809
第二阶段以多个8位的单片机构成的微机保护装置 第三阶段以多个16位的单片机构成的微机保护装置

inter的80C196
motorola公司的MC863系列
第四阶段以多个32位的单片机构成的微机保护装置
U U cos 1U jU sin 1U
1 U (u2 ju1 ) 2
I I cos 1I jI sin 1I
1 (i ji ) I 2 1 2
U u2 ju1 I i2 ji1
U sc I
6 模数转换器
例题：一个量程为5V的8位逐次逼近法A/D 转换器，当输入电压为3.5V时，求输出的数 字量。
6 模数转换器
步骤 预设数字量（UR） D/A输出（Usr）mV 比较器 确定数字量
1
10000000
2500
U>Usr
10000000

第二节 微机继电保护算法介绍

第二节 微机继电保护算法介绍

第二节微机继电保护算法介绍第二节微机继电保护算法介绍第二节微机继电保护算法介绍这一节将要对微机保护算法进行简要概述，并介绍常见的几种算法。

一、微机保护算法概述把经过数据采集系统量化的数字信号经过数字滤波处理后，通过数学运算、逻辑运算、并进行分析、判断，以决定是否发出跳闸命令或信号，以实现各种继电保护功能。

这种对数据进行处理、分析、判断以实现保护功能的方法称为微机保护。

二、常见微机保护算法介绍1. 算法微机保护装置中采用的算法分类：（1）直接由采样值经过某种运算，求出被测信号的实际值再与定值比较。

例如，在电流、电压保护中，则直接求出电压、电流的有效值，与保护的整定值比较。

（2）依据继电器的动作方程，将采样值代入动作方程，转换为运算式的判断。

分析和评价各种不同的算法优劣的标准是精度和速度。

2. 速度影响因素（1）算法所要求的采样点数。

（2）算法的运算工作量。

3. 算法的计算精度指用离散的采样点计算出的结果与信号实际值的逼近程度。

4. 算法的数据窗一个算法采用故障后的多少采样点才能计算出正确的结果，这就是算法的数据窗。

算法所用的数据窗直接影响保护的动作速度。

例如，全周傅氏算法需要的数据窗为一个周波（20ms），半周傅氏算法需要的数据窗为一个半周波（10ms）。

半周波数据窗短，保护的动作速度快，但是它不能滤除偶次谐波和恒稳直流分量。

一般地算法用的数据窗越长，计算精度越高，而保护动作相对较慢，反之，计算精度越低，但是保护的动作速度相对较快。

尽量提高算法的计算速度，缩短响应时间，可以提高保护的动作速度。

但是高精度与快速动作之间存在着矛盾。

计算精度与有限字长有关，其误差表现为量化误差和舍入误差两个方面，为了减小量化误关基保护中通常采用的A/D芯片至少是12位的，而舍入误差则要增加字长。

不管哪一类算法，都是算出可表征被保护对象运行特点的物理量。

5. 正弦函数的半周绝对值积分算法假设输入信号均是纯正弦信号，既不包括非周期分量也不含高频信号。

傅里叶变换FFT算法的介绍及其在微机继电保护中的应用

傅里叶变换FFT算法的介绍及其在微机继电保护中的应用

傅里叶变换FFT算法的介绍及其在微机继电保护中的应用摘要：传统的微机继电保护算法中 ,一般使用梯形算法来计算周期信号的直流分量和各次谐波的系数 ,此方法计算比较复杂。

本文提出了一种基于 FFT 的算法。

该算法利用 FFT 可以由输入序列直接计算出输入信号的直流分量和各次谐波的幅值和相角的特点 ,大大简化了谐波分析的计算。

与梯形算法相比 ,该算法具有精度高、计算量小、更易在数字信号处理器上实现等优点。

因而可以取代梯形算法来计算谐波系数。

针对 FFT计算 ,还介绍了正弦信号采样频率的选择方法。

关键字：傅里叶算法; FFT; 谐波分析；微机继电保护。

The Introduction of Fourier algorithm based on FFT inModif ied model of power meteringAbstract: In microcomputer relay protection of traditional algorithm, coefficient of DC component generally use the trapezoidal algorithm to calculate the periodic signal and harmonic,and this method is very complex. This paper presents an algorithm based on FFT. The algorithm makes use of the FFT and it can be calculated directly from the input sequence characteristics of amplitude and phase of the DC component of the input signal and harmonic, greatly simplifies the calculation of harmonic analysis. Compared with the trapezoidal algorithm, this algorithm has high precision, small computation, easily realized in digital signal processor. So that you can replace trapezoidal algorithm to calculate the harmonic coefficient. For the FFT calculation, the selection method of sine signal sampling frequency is also presented. Keywords: Fourier algorithm；FFT；harmonic analysis；Modif ied model of power metering.一、傅立叶变换FFT算法简介：计算离散傅里叶变换的一种快速算法，简称FFT。

微机继电保护

微机继电保护
(3) 模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。 3) 采样频率的选择 采样间隔Ts的倒数称为采样频率fs。采样频率的选择是微机保护硬件设计中 的一个关键问题，为此要综合考虑很多因素，并要从中作出权衡。采样频率越高 ，要求CPU的运行速度越高。因为微机保护是一个实时系统，数据采集系统以采 样频率不断地向微型机输入数据，微型机必须要来得及在两个相邻采样间隔时间 Ts内处理完对每一组采样值所必须做的各种操作和运算，否则CPU跟不上实时 节拍而无法工作。相反，采样频率过低，将不能真实地反映采样信号的情况。由 采样(香农)定理可以证明，如果被采样信号中所含最高频率成分的频率为fmax， 则采样频率fs必须大于fmax的2倍(即fs＞2fmax)，否则将造成频率混叠。
第9 章
微机继电保护 9.1 概 述
4. 灵活性 由于微机保护的特性主要由软件决定，因此替换改变软件就可以改变保护 的特性和功能，且软件可实现自适应性，依靠运行状态自动改变整定值和特性 ，从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。 5. 改善保护性能 由于微型机的应用，可以采用一些新原理，解决一些常规保护难以解决的 问题。例如，利用模糊识别原理判断振荡过程中的短路故障，对接地距离保护 的允许过渡电阻的能力，大型变压器差动保护如何识别励磁涌流和内部故障， 采用自适应原理改善保护的性能等。 6. 简便化、网络化 微机保护装置本身消耗功率低，降低了对电流、电压互感器的要求，而正 在研究的数字式电流、电压互感器更易于实现与微机保护的接口。同时，微机 保护具有完善的网络通信能力，可适应无人或少人值守的自动化变电站。
第9 章
微机继电保护
微机继电保护
1.1
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。

第3讲 微机保护基本算法

第3讲 微机保护基本算法

i1 2I cosa1
'
2I i (i / )
2 2 1 ' 1
2
tan a1
i1 ' i1
R u1i1
2 1
电抗和电阻
X
u1

i1

i ( )
2 1

i1

u1
i1
2

i1
u1 i1
i ( )2
3 半周积分算法
任意半个周期内的绝对值积分是常数。据此，可以获 得正弦有效值
6 R-L模型算法
R－L模型算法仅用于计算线路阻抗。 对于一般的输电线路，从故障点到保护安装处的线路段可用一 电阻和电感串联电路来表示，即把输电线路等效为R－L模型。
u R1i L1 di dt
其中，R1是线路正序电阻； L1是正序电感。
差分法：取两个不同时刻的电压、电流、电压导数
和电流导数（差分），则
U u2 ju1 i ji I 2 1
电抗和电阻
u1i2 u2i1 X 2 2 i1 i2
u1i1 u2i2 R 2 2 i1 i2
2 导数算法
知道一点采样值和它在该点的导数值，可求得该正 弦函数的幅值和相位
i1 2I sin(nt1 a0 ) 2I sin a1
X1的有效值和相位
X1 1 2 a b
2 2
b1 arctg a1
适于微机计算离散化需要，a1 b1的积分可以用梯形法
则求得
1 N 1 2 a1 [2 xk sin(k )] N k 1 N
N 1 1 2 b1 [ x0 2 xk cos(k ) xN ] N N k 1

第三章 微机继电保护基础

第三章 微机继电保护基础

跟随器的输入阻抗很高（达 1010 ）， 输出阻抗很低（最大 ），因而A1对输入 6 u sr 来说是高阻抗；而在采样状态时，对 信号 C h 为低阻抗充电，故可快速采样。又 电容器 由于A2的缓冲和隔离作用，使电路有较好的 保持性能。
SA为场效应晶体管模拟开关，由运算放大器A3 驱动。A3的逻辑输入端 S / H 由外部电路（通常可 C h 处于 由定时器）按一定时序控制，进而控制着 采样或保持状态。符号 表示该端子有双重功 S/H 能，即 S/H S / H ＝“1”电平为采样（Sample）功能, ＝“0”电平为保持（Hold）功能。某个符号 上面带一横，表示该功能为低电平有效，这是数字 电路的习惯表示法。
A1和A2的接法实质相同，在采样状态（SA接通时），A1 的反相输入端从A2输出端经电阻器R获得负反馈，使输出跟 踪输入电压。在SA断开后的保持阶段，虽然模拟量输入仍 在变化，但A2的输出电压却不再变化，这样A1不再从A2的 输出端获得负反馈,为此在A1的输出端和反相输入端之间跨 接了两个反向并联的二极管，直接从A1的输出端经过二极 管获得负反馈，以防止A1进入饱和区，同时配合电阻器R起 到隔离第二级输出与第一级 fmax
目前大多数的微机保护原理都是反映工频量的，在这种 情况下，可以在采样前用一个低通模拟滤波器（Low Pass Fliter， LPF）将高频分量滤掉，这样就可以降低 f S 。实际 上，由于数字滤波器有许多优点，因而通常并不要求图3-1中 的模拟低通滤波器滤掉所有的高频分量，而仅用它滤掉 f S / 2 以上的分量，以消除频率混叠，防止高频分量混叠到工频附 近来。低于 f S / 2 的其他暂态频率分量，可以通过数字滤波 来滤除。
由于Z g 很小，所以共模干扰信号对变 换器二次侧的影响得到了极大的抑制。这 样中间变换器还起到屏蔽和隔离共模干扰 信号的作用，可提高交流回路的可靠性。

电力系统继电保护原理复习题(ZH电0791班)

电力系统继电保护原理复习题(ZH电0791班)

电力系统继电保护原理复习题（ZH电0791班）----4f0ded92-6eb8-11ec-8764-7cb59b590d7d电力系统继电保护原理一、填空1、对电力系统继电保护的基本要求为选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

2、微机保护的基本算法是计算被测电气量的大小和相位的方法。

3、电压互感器在使用中应注意防止二次绕组的短路。

4、电流互感器的误差主要来自于励磁电流。

5.电压互感器二次绕组采用三角形连接方式，以获得零序电压。

6.系统运行方式变小，相应线路的保护范围变短。

7、定时限过电流保护的动作时限是按阶梯时限特性来选择的。

8、设置电流ⅱ段即限时速断电流保护的目的是保护线路全长。

9.距离段II的设置阻抗应根据最小分支系数kb的运行模式确定，以确保选择性。

10、母线电压保护的依据是欠电压保护。

二、单选题1、电流保护i段的灵敏系数通常用保护范围来衡量，其保护范围越长表明保护越（c）a、可靠b、不可靠c、灵敏d、不灵敏2、使电流速断保护具有最小保护范围的运行方式为系统（b）a、最大运行方式b、最小运行方式c、正常运行方式d、事故运行方式3.在相同条件下，电力系统三相相间短路电流是两相短路电流的（a）倍；a、 2/3b、3c、3/2d、2/34、作为高灵敏度的线路接地保护，零序电流灵敏i段保护在非全相运行时需（d）。

a、投入运行b、有选择性的投入运行c、有选择性的退出运行d、退出运行5.方向阻抗继电器的最大灵敏角可调。

调整方法是改变电抗转换器的（d）a、一次侧匝数B和二次侧匝数c、原边线圈中的电阻大小d、副边线圈中的电阻大小6、零序电流保护是针对电网（c）故障类型的一种保护。

a、电网三相、两相短路b、电网欠电压c、电网线路单相和两相接地及断开7、在中性点非直接接地系统中，为了提高供电的可靠性，电流保护的接线方式应采用（b）a、三相星接线c、0°接线方式b、两相星形连接D，90°连接模式8、下面不属于单侧测量保护的有（a）a、电网纵联保护c、短路电流保护三、判断题（每个子题1.5分，共15分）1、大接地电流系统系指所有的变压器中性点均直接接地的系统。

继电保护填空题选择题

继电保护填空题选择题

1.电器元件一般有两套保护，若主保护未动作，还有一套是后备保护2.反应电流增大而动作的保护称为过电流保护3.电流继电器的反馈电流和动作电流的比值成为反馈系数4.定时限过电流保护的动作时限按阶梯原则选择。

5.继电保护装置由测量回路、逻辑回路、执行回路三部分组成6.继电保护的可靠性是指应动作的时候动作7.电流速断保护，即第一段保护的动作电流是按躲开本条线路末端的最大短路电流来规定的，其灵敏性是由保护的范围表征的8.按阶梯时限保护的原则，越靠近电源端的短路电流越大，动作时间越长9.距离保护是反映故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。

10.全阻抗继电器的缺点是没有方向性11.输电线路纵差保护的范围是线路全长，故障的切除时间为零（瞬时动作）12.比率差动特性的启动电流随电流的增大而增大13.单相自动重合闸选项的作用选出故障相14.相间短路的阻抗继电器，当I O =I B -I A,则A B U U U -=015.线路的纵差保护是反应首端和末端电流的大小和相位的，所以它不反映相外保护16.变压器的励磁涌流中除含有大量的直流分量，还有大量的谐波分量，其中以二次谐波为主17.发电机正常运行，三次谐波电压机端电压大于中性点量。

18.母线保护的首要原则是安全性19.微机保护的基本算法是计算被测电气量的幅值和相位20.微机保护中从某一采集信号内，提出有用信号的过程叫做滤波21.保护安装处离接地故障点越远，该处的零序电压越小。

22.定时限过电流保护一般用作本线路近后备保护及下一线路的远后备保护。

23.限时电流速断保护的动作值在灵敏度不满足要求则应与下一线路的限时电流速断动作值相配合。

24.高频保护结合滤波器的主要作用是实现高低压隔离。

25.对于分级绝缘的变压器，中性点不接地或经放电间隙接地时，应装设间隙接地零序电流保护。

26.母线差动保护在外部故障时，其差动回路电流等于零。

微机继电保护算法

微机继电保护算法

计算精确则往往要利用更多的采样点和进行更多的计算工作量。所以研究算法的实质是如何在速度和 精度两方面进行权衡。还应当指出，有些算法本身具有数字滤波的功能，有些算法则需配合数字滤波 器一起工作，因此评价算法时还要考虑它对数字滤波的要求。
§3.1 起动元件算法 继电保护装置的起动元件用于反应电力系统中的扰动或故障。微机保护装置中起动元件是由软件实 现的。它的原理是反映两相电流差的突变量。其公式为：
以A相故障、BC两相运行为例。
I |i|bc K ib cN K | |ib cN K ib c N K ||
2
2
i i 式中此处、，bc仅K用、了i一bcK个分周N2 别期为的当数b前c据K时。 N刻在的系B统C振相荡电流时差一，个半周周期前时对间应内时电刻流和变一化周不前会对很应大时，刻故的不B会C引相起电保流护差。误
目前常用的选相方法是首先计算出三个相电流差突变量的有效值，即 、 、 并把他
们分为大、中、小。如果：
I ab I（b大c-中）<I<c（a中-小）
必定是单相接地故障。从图27看出，当A相单相接地时，
最大， ， 很小且接
近相等，设 为大者， 为中者， 为小者。因
与
相差不多，所以其差值很小，而
比 大的多，故上式一定满足，且小者的字母对应两相为非故障相。如不满足上述条件则为相间故
N 1 2
§3.5 傅里叶算法（傅氏算法）
傅里叶算法的基本思路来自傅里叶级数．其本身具有滤波作用．它假定被采样的模拟信号是 一个周期性时间函数，除基波外还含有不衰减的直流分量和各次谐波，可表示为：
式中n为自然数，代表谐波次数。n=0，1， 2，...；an和bn则分别为各次谐波的正弦项和余弦项的振 幅．由于各次谐波的相位可能是任意的．所以把它们分解成有任意振幅的正弦项和余弦项之和。a1和 b1分别为基波分量的正、余弦 项的振幅.

微机综保整定计算方法

微机综保整定计算方法

微机综保整定计算方法摘要：继电保护整定专业性较强，然而在实践工作中，又是每名电气相关专业必须掌握的专业知识。

关键词：微机综保整定计算定值保护随着自动控制技术的，采用计算机技术实现其基本原理的微机智能型综合保护装置在公司得到了广泛应用，既不同于传统的电磁继电器，又不同于采用模拟技术的集成电路形式的继电器，因而有些功能的实现方式较以往也有不同，并且增加了一些传统继电器（如GL、DL）所不具备的功能。

这样一来，使用新型综合保护装置在计算保护定值时遇到许多困惑，因为目前没有完整的保护整定计算的书。

为了使大家对综合保护装置的整定计算有所了解和掌握，我结合过去整定计算的经验和有关综合保护装置的功能及保护整定计算的有关规定，对保护整定计算进行了形成此扁文章，不同厂家的保护装置对保护功能设置及各参数选择也许不同，但基本上大同小异。

本文只对常用设备保护进行了论述及未对短路电流进行计算，仅供大家参考。

降压变电所引出10KV电缆线路,线路接线如下图所示:已知条件:最大运行方式下,降压变电所母线三相短路电流为5500A,配电所母线三相短路电流为5130A，配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流为820A。

最小运行方式下,降压变电所母线两相短路电流为3966A,配电所母线两相短路电流为3741A，配电变压器低压侧两相短路时流过高压侧的电流为689A。

电动机起动时的线路过负荷电流为350A，10KV电网单相接地时最小电容电流为15A，10KV电缆线路最大非故障接地时线路的电容电流为。

系统中性点不接地。

A、C相电流互感器变比为300/5，零序电流互感器变比为50/5。

整定计算（计算断路器DL1的保护定值）1、瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护按躲过线路末端短路时的最大三相短路电流整定，保护装置的动作电流，取110A保护装置一次动作电流灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：由此可见瞬时电流速断保护不能满足灵敏系数要求，故装设限时电流速断保护。

微机继电保护PPT课件

微机继电保护PPT课件
继电保护概述 • 微机继电保护的基本原理 • 微机继电保护的分类与应用 • 微机继电保护的优缺点与展望 • 微机继电保护的实际应用案例
01 微机继电保护概述
CHAPTER
定义与特点
定义
微机继电保护是指利用微型计算 机技术来实现电力系统继电保护 功能的系统。
微机继电保护装置具有灵活的配置和编程 能力，可以根据需要进行定制和扩展，适 应不同系统的需求。
微机继电保护装置具有自我诊断和修复功 能，能够检测和修复潜在的故障，提高系 统的可靠性和稳定性。
微机继电保护的缺点
对硬件和软件要求高
01
微机继电保护装置需要高性能的硬件和软件支持，增加了系统
的复杂性和成本。
对数据传输和处理能力要求高
02
微机继电保护装置需要实时传输和处理大量数据，对数据传输
和处理能力要求较高。
对外部环境因素敏感
03
微机继电保护装置对外部环境因素较为敏感，如温度、湿度、
电磁干扰等，需要采取相应的防护措施。
微机继电保护的展望
智能化发展
随着人工智能技术的发展，微机继电保护装置将更加智能化，能 够自适应地学习和优化保护策略。
应用效果
该系统的应用显著提高了发电厂的安全性和可靠性，减少了设备 损坏和事故发生。
技术特点
该系统采用了基于数字信号处理技术的继电保护算法，具有高灵 敏度和快速响应的特点。
某变电站的微机继电保护系统
案例概述
某变电站的微机继电保护系统采用了先进的微机继电保护装置，实 现了对变电站的全面保护。
应用效果
该系统的应用显著提高了变电站的安全性和可靠性，减少了设备损 坏和事故发生。
04 微机继电保护的优缺点与展望
CHAPTER

[全]继电保护的基本计算及整定原则

[全]继电保护的基本计算及整定原则

继电保护的基本计算及整定原则1.电力系统最大最小运行方式最大运行方式：系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。

一般根据系统最大运行方式的短路电流来效验所选用的电气设备的稳定性。

最小运行方式：系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。

一般根据系统最小运行方式的短路电流值来效验继电保护装置的灵敏度。

2．电流速断保护的基本计算及其保护范围电流速断保护是一种仅反应于电流增大而瞬时动作的一种电流保护类型。

保护的按线路末端出现三相短路时的短路电流来整定，取一定的可靠系数Krel，可靠系数一般为1.2～1.3,保护起动电流Iact按下式计算：3．限时速断和限时过流保护的基本计算及整定限时速断保护是反应于电流增大而延时动作的一种电流保护类型，限时电流速断保护要求在系统的最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力，这个能力通常用灵敏系数Ksen来衡量，一般要求Ksen≥1.3～1.5，灵敏系数按下式校验：当按最小运行方式下线路末端的两相短路电流校验灵敏度不满足要求时，可按下一线路的速断保护定值来整定，并取一定的配合系数Kmat，通常Kmat取1.15。

限时过流保护是反应于电流增大而延时动作的另一种电流保护类型。

限时过流保护按躲过最大负荷电流来整定，取一定的可靠系数Krel，通常Krel取值1.25～1.5，同时，为了保证继电器在负荷电流作用下能够可靠返回，还必须考虑继电器的返回系数Kre，返回系数一般取0.85～0.95，动作电流可按下式校验：如果线路中存在电动机，还必须考虑到由于短路时的电压降低，电动机将被制动，故障切除后，由于电压的恢复，电动机将有一个自起动的过程，因此，为确保继电保护能够可靠躲过电动机自起动时的电流，必须考虑马达的自起动系数KMs，KMs的取值大于1，具体应根据网络的具体接线和负荷性质来确定。

微机继电保护精品课件教材课程

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大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。
大数据技术还可以用于对历史故障数 据进行挖掘和分析，找出故障发生的 规律和原因，为预防和解决故障提供 科学依据。
大数据技术还可以用于对电力系统的 运行状态进行实时监测和预警，及时 发现潜在的故障风险，提高电力系统 的安全性和稳定性。
详细描述
通信故障通常表现为通信指示灯不亮、通信数据异常等。这 可能是由于通信接口接触不良、通信线缆损坏或通信协议不 匹配等原因造成的。处理通信故障需要检查通信接口和线缆 是否正常，同时确保通信协议的一致性。
通信故障
总结词
通信故障是指微机继电保护装置与其他设备或系统之间的通 信出现问题，导致信息传输受阻或数据错误。
物联网技术在微机继电保护中的应用
物联网技术可以实现电力设备和 保护装置之间的信息交互和远程 控制，提高保护装置的自动化和
智能化水平。
物联网技术还可以用于对电力设 备的运行状态进行实时监测和预 警，及时发现设备的异常情况，
提高设备的可靠性和安全性。
物联网技术还可以用于实现电力 系统的远程管理和控制，提高电 力系统的运行效率和可靠性。
靠性。
距离保护
距离保护通过测量故障点到保护装 置的距离，判断故障位置，实现选 择性保护。
方向保护
方向保护通过比较故障电流的方向， 判断故障是否发生在被保护线路的 内部，实现选择性保护。
微机继电保护的软件算法
电流差动保护
电流差动保护通过比较线路两侧 电流的大小和相位来判断故障是 否发生，具有较高的灵敏度和可
大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。

微机保护的算法

微机保护的算法
的采样瞬间的中间值。
in+1
in Ts
Ts
n t1 n+1
t1
t2
in+2 n+2
DD21inin21TTssiinn1
，
i1
in
in1 2
i2
in1
in2 2
，
u1
un
un1 2
u2
un1
un2 2
（3—48)
（2）积分法
对（3—44)分别三章 微机保护的算法
3.1概述
常规保护把被测信号
引入保护继电器，继电器
Φ
按照电磁、感应、比幅、 比相等原理作出动作与否 I
的判断。
微机保护把经过数据采集系统量化的数字信号经
过适当的算法，计算出交流信号的有效值、相位以及 多个信号的组合量如：阻抗、相位等。
算法定义：
• 微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量 的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种 继电保护功能的方法称为算法。
• 是研究由若干个采样数据求取保护原理所需要的 故障特征量的方法
算法分类：
• 直接由采样值经过某种运算，求出被测信号的实 际值再与定值比较。
• 依据继电器的动作方程，将采样值或由它们计算 出的中间变量代入动作方程，转换为运算式的判 断。
算法目的：
• 算法的核心是求出表征被保护对象运行特点的物 理量，如：电压、电流的有效值和相位以及视在 阻抗等，或者算出它们的序分量、基波分量、某 次谐波分量的大小和相位等。
， D di
dt
（3—46)
注：为例满足独立方程的需要，要求
t1
t2
k
T 2
(k
0,1, 2,3
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27
3.8 功率方向算法
设有
U 0 arg 180 I
sin( U I ) 0
sin U cos I cos U sin I 0
UI (sin U cosI cos U sin I ) 0
U jU U U r i U I jI I I
X


11
i1 2 i1
2
R
i1 u1 u1i1 i1 i1
2 2

3.2 基于正弦信号模型的算法

导数法
导数的计算：取 t1 为两个相 邻采样时刻的中点，然后用差分 近似求导。 t1 时刻的瞬时值则用 平均值代替。
微机继电保护基本算法
陈 平
山东理工大学电气学院
3．微机保护的基本算法
3.1 概述 3.8 功率方向算法 3.9 突变量电流启动算法 3.10 选相算法
3.2 基于正弦信号模型的算法
3.3 基于周期信号模型的算法 3.4 与信号频率无关的算法 3.5 最小二乘方算法 3.6 滤序算法
3.11 阻抗算法
21
3.4 与信号频率无关的算法

三采样值积算法
u1 U m sin(t1 0 U ) U m sin 1U
u2 U m sin[(t1 TS ) 0 U ] U m sin(1U TS )
u3 U m sin[(t1 2TS ) 0 U ] U m sin(1U 2TS )
u(t ) 2U sin(t 0U )
u(nTS ) 2U sin(nTS 0U )
6
3.2 基于正弦信号模型的算法

两点乘积算法
假定： (n2TS n1TS ) 2 则有：
i1 i(n1TS ) 2I sin(n1TS 0I ) 2I sin 1I i2 i(n2TS ) 2I sin(n1TS 0I 2 ) 2I cos1I
18
3.3 基于周期信号模型的算法
在微机保护中采用离散算法：
1 a1 N N 1 2 2 xk sin k N k 1
N 1 2 x0 2 xk cos k N xN k 1
1 b1 N
2
2
Z 1U 1I
8
u1 -1 i1 t g-1 t g u i 2 2
3.2 基于正弦信号模型的算法

两点乘积算法
1 I I cos1I jI sin 1I (i2 ji1 ) 2 1 U U cos1U jU sin 1U (u2 ju1 ) 2 u ju U 1 Z 2 R jX I i2 ji1
10
3.2 基于正弦信号模型的算法

导数法
利用正弦信号在某一时刻的采样值及该时刻对应 的导数值计算有效值和相位。
i1 2I sin(t1 1I ) 2I sin 1I
2I cos1I i1
2 I cos 1I 令 则可将两点乘积算法表示为： u1 i1 u1 i1 i2 i1
3.7 频率算法
设图中两个过零点之间 的采样点数为N，则周期为：
T ( N 1)T TR 0 TLN sN s1 ( N 1)T T T s1 s0 s N 1 s N
f
1 T
26
3.8 功率方向算法
1）直接计算功率，进而通过判断其数值的正负 来判别功率方向。 2）计算电压和电流相量之间的相角差，进而通 过判断其数值的正负来判别功率方向。 3）利用电压、电流相量的实部和虚部判断两者 之间的相位关系，进而确定功率方向。
（2）选相算法的基本原理 突变量电流选相 单相接地故障：两个非故障 相电流之差为零。
33
3.10 选相算法
（2）选相算法的基本原理 突变量电流选相 两相不接地短路：非故 障相电流为零，两个故障 相电流之差最大。
34
3.10 选相算法
（2）选相算法的基本原理 突变量电流选相 两相接地短路：两个故障 相电流之差最大。
16
3.3 基于周期信号模型的算法
傅里叶算法：
其基本思路来自傅里叶级数。假定被采样的模 拟信号 x(t) 随时间周期性变化，则可以表示为（傅里 叶级数）： bn cos n1t a n sin n1t x t

n0
T 0
T
a1
b1
xt sin tdt T
3.12 算法的动态特性 3.13 算法的选择
3.7 频率算法
1
3.1 概述

什么是微机保护算法 微机保护装置根据模数转换器提供的输 入电气量的采样数据进行分析、运算和判断， 以实现各种继电保护功能的方法称为微机保护 算法。
2
3.1 概述

算法分类
1 ）根据输入电气量的若干点采样值通过一定的数学 式或方程式计算出保护所要反映的量值，然后与整定 值进行比较。这类算法利用了微机的数值计算功能， 从而实现许多常规保护无法实现的功能。 2 ）直接模仿模拟型保护的实现方法，根据动作方程 来判断故障是否在动作区内，而不计算出具体的特征 量值。这类算法利用了微机的数学处理和逻辑运算功 能，从而使得某些保护的性能有明显提高。
分析表明，对于50Hz的正弦量，只要采样频率高于1000 Hz，则差分 近似求导引入的误差远小于1％，是可以忽略的。
13
3.2 基于正弦信号模型的算法

半周积分算法
其依据是一个正弦量在任意半个 周期内绝对值的积分为一常数。

T 2
2 I sin(t ) dt 2 I sin tdt
i(t ) p0e t pk sin(k1t k )
k 1
5
24
3.6 滤序算法

瞬时值计算
3u0k uak ubk uck
3i0k iak ibk ick

相量计算
U U U 3U 0k ak bk ck
25
I I I 3I 0k ak bk ck
19
3.3 基于周期信号模型的算法
傅里叶算法具有滤波作用，其频率特性如 下：
H
rel
0
f / f ac
傅里叶算法的滤波特性
20
3.3 基于周期信号模型的算法
傅里叶算法对工频之外的直流以及其他 各次谐波的响应为零，因此具有良好的滤波特 性。 实际的故障信号中存在衰减的直流分量 （非周期分量），影响傅里叶算法的工频量计 算精度。由于衰减直流分量包含小于工频的低 频分量，由此引起的误差对一般保护来说是可 以接受的。
Um
2
u u2 2u1u2 cosTS 1 sin 2 TS
2 2
Um
2
u2 u3 2u2u3 cosTS sin 2 TS
2 2
cosTS
u1 u3 2u2
U
22
3.4 与信号频率无关的算法

全周积分算法

T
2 I sin(t ) dt 2 I sin t dt
(n) im (n) im (n - N ) im (n N ) im (n - 2 N ) im ( n) ik
30
3.9 突变量电流启动算法
31
3.10 选相算法
（1）意义 有助于投入故障特征最明显的阻抗测量元件； 可用于选相跳闸。
32
3.10 选相算法
1
2
2 T
17
xt cos tdt
1 0
3.3 基于周期信号模型的算法
信号中的基波分量可以表示为：
x1 t a1 sin 1t b1 cos 1t
合并正、余弦项，可写为：
x1 t 2 X1sin1t 1
X1 a b
2 1 2 1
b1 1 arctg a 1
X
u1i2 u2i1 2 2 i1 i2
R
u1i1 u2i2 2 2 i1 i2
9
3.2 基于正弦信号模型的算法

两点乘积算法
数据窗长度：5 ms（对于50 Hz工频） 可以证明，用正弦量任意两点相邻的采样值都可 计算出有效值和相角，相应的数据窗长度为 1 个采样 间隔，但算式较为复杂。
3
3.1 概述

算法的评价标准
（1）精度 （2）速度 取决于采样点数（数据窗长度）和算法的运算工作量。 微机保护算法的精度和速度总是矛盾的。若要计算准确，则 往往要利用更多的采样点和消耗更多的计算工作量。所以研究算 法的实质是如何在速度和精度方面进行权衡。 （3）数字滤波特性
4
3.1 概述

假设
15
3.2 基于正弦信号模型的算法

平均值、差分值的误差分析
对于纯正弦信号 ，用平均 值可以求出准确的瞬时值，用差 分值也可以求出准确的微分值。
x(t ) 1 x(n) x(n 1) cos(TS / 2) 2
TS / 2 dx(t ) x(n 1) x(n) dt sin(TS / 2) TS
12
in1 in i1 TS in 1 in i1 2
un 1 un u1 TS
un 1 un u1 2
3.2 基于正弦信号模型的算法

导数法
数据窗长度：1个采样间隔 存在问题： 1 ）将放大高频分量，故要求数 字滤波器有良好的滤去高频分量的 能力； 2 ）用差分近似求导将引入误差， 故要求有较高的采样率。