微机型继电保护基础
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。
电力系统继电保护微机保护基础
装置外部引入的触点应经光电隔离
第二节 微机继电保护的基本算法 与数字滤波
一、 微机继电保护的基本算法 算法是微机继电保护的数学模型，
是微机继电保护工作原理的数学表达式，是 编制微机继电保护计算程序的依据。
1.采样及微分法 设电压和电流分别为 ：
u Umsint （1） i Imsin(t ) （2）
Um
u2
u2
2
（4）
式中 u —任一时刻电压的采样值； uˊ—采样值u的微分。
如图所示，uk为当前采样值。
图中：uk-1为tk-1时刻的采样值；uk+1为tk+1时刻的采样值，则
Um u2k(uk21 T uk1)2/2 （5）
2.半周积分算法
S 0 T /2U m sitn d U t m co t0 T /2 s 2 U m T U m
N/2
S uk
k1
12N()Um
式中 S——半周内N/2个采样值的总和； uk——第k个采样值； N——工频周采样次数； α——第一个采样值的初相角。
3.傅氏算法
u(t) U 0 (U nc R o n ts U nsj in nt) n 1
U nR
2 N
N
u(k) cosk
k 0
2
N
Unj
输入模拟信号的电平变换主要由各种电压、 电流变换器来实现。
二、采样、采样定理及采样保持器 采样 — 周期性的抽取或测量连续信号。 采样定理 —为了能根据采样信号完全重现 原来的信号。采样频率fs必须大于输入连续信 号最高频率的2倍。 即：
fs 2fmax
采样周期： T=1/ fs
采样频率fs在240Hz到2000Hz之间。
《微机保护》PPT课件
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。
第2章 微机保护基础(1)
1、电压变换器（UV）
电压变换器原理接线如图2-11所示，UV原方与电压互感器相 联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源 的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用。
图2-11 电压变换器应用
2、电流变换器（UA）
电流变换器与电压变换器不同，从UA原方看进去，输入阻抗 很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。电流变换器应 用接线如图2-12所示。
图2-4 采样保持过程示意图
2) 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。 采样函数为一周期信号,采样间隔Ts太大，就 会有一部分相互交迭，新合成的X(f)*G(f)图 形与X(f)/Ts不一致，这种现象称为迭混。 为了避免迭混以便采样后仍能准确地恢复原 信号，采样频率fS必须大于信号最高频率fC 的两倍，即fS＞2fC，这就是采样定理。
<1>采样频率的方式选择
<2>.对多个模拟输入信号的采样方式
微机继电保护绝大多数的算法都是基于多个 模拟输入信号（如三相电压、三相电流等） 采样值进行计算的。如何对多个信号进行采 样，根据多个模拟输入信号在采样时刻上的 对应关系，可分别采用以下三种采样方式： 1、同时采样 2、顺序采样 3、分组同时采样
例
图
MAX125内部结构图
2.1.1
模拟数据采集系统
微机继电保护装置教学讲义
工作原理
微机继电保护装置的工作原理基于对电力系统故障和异 常运行的分析，通过检测电压、电流等电气量变化，判 断系统是否发生故障或处于异常状态。
当系统发生故障或异常时，微机继电保护装置会迅速响 应，根据预设的保护逻辑，自动切除故障设备或进行相 应的报警处理，以减小故障对系统的影响。
保护功能原理
微机继电保护装置具备多种保护功能，如电流速 断保护、过流保护、零序保护等。
步满足市场需求。
03
市场竞争格局变化
随着技术的不断发展和市场的逐步开放，微机继电保护装置市场的竞争
格局将发生变化，优质的产品和服务将获得更大的市场份额。
对未来发展的建议与展望
加强技术研发和创新
鼓励企业加大技术研发和创新投入，提高微机继电保护装置的技 术水平和市场竞争力。
推进标准制定和规范
加强行业标准和规范的制定和推广，促进微机继电保护装置的规范 化和标准化发展。
常见故障与处理
故障分类
硬件故障、软件故障、外部干扰 引起的故障。
处理方法
根据故障现象，分析原因，采取 相应措施进行修复或更换部件， 同时对故障进行记录和总结，提 高维护管理水平。
微机继电保护装置的应用实
04
例
微机继电保护装置的应用实
04
例
在电力系统中的应用
01 输电线路保护
微机继电保护装置用于监测输电线路的运行状态， 当发生故障时，能够快速切断故障线路，保障整 个电力系统的稳定运行。
加强人才培养和引进
加强微机继电保护装置相关领域的人才培养和引进，为产业发展提 供人才保障。
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配置步骤
确定保护需求、选择保护装置、配置保护参数、 安装与接线、测试与验收。
继电保护基础知识和微机保护原理
继电保护基础知识和微机保护原理继电保护是电力系统中重要的安全措施之一，它的作用是在电力系统发生故障时，迅速切除或隔离故障点，保护电力设备和人身安全。
而微机保护利用先进的微机技术，结合各种传感器和控制装置，实现电力系统的准确、灵敏和可靠的保护，提高系统的稳定性和可靠性。
本文将介绍继电保护基础知识和微机保护原理。
一、继电保护基础知识1.继电保护原理继电保护根据电力系统的运行状态和故障特征，通过各种传感器和设备，对电力系统的电压、电流、功率等进行监测和测量，从而判断系统是否发生故障以及故障的位置和类型。
根据保护原理的不同，可以将继电保护分为差动保护、过流保护、间隙保护、距离保护等。
2.继电保护的类型继电保护按照保护范围的不同，可以分为发电机保护、变压器保护、线路保护、母线保护、馈线保护等。
不同的保护对象有着不同的保护特点和保护要求。
3.继电保护的组成继电保护由监测传感器、比较装置、判据装置和动作执行装置等组成。
监测传感器负责将电能转化为可测量的电信号，如电压互感器、电流互感器等；比较装置根据测量信号和设定值进行比较，判断系统的状态；判据装置根据比较装置的输出结果，生成动作指令，控制动作执行装置对保护范围内的设备进行保护动作。
1.微机保护系统结构微机保护系统由数据采集模块、微机主控装置、数据处理模块、监测和操作界面等组成。
数据采集模块负责采集保护对象的电压、电流等信号，并将其转化为数字信号；微机主控装置进行数据的处理和分析，并根据设定条件生成保护动作指令；数据处理模块进行数据的存储和管理，提供故障记录和统计报表等。
2.微机保护的特点微机保护具有以下特点：（1）准确性高：微机保护采用先进的数字信号处理技术，可以实时监测和测量电力系统的各种参数，提高保护的准确性和可靠性。
（2）速度快：微机保护系统的处理速度很快，可以在几十毫秒内完成对电力系统的故障判断和动作指令的生成。
（3）功能强大：微机保护具有丰富的功能，可以实现过流保护、差动保护、距离保护、频率保护等多种保护方式。
微机型继电保护
3.能操作保护出口回路压板、动作信息的复归； 4.管理好打印机和打印报告，防止其卡纸和报告丢失，熟悉打印信息； 5.了解保护装置现有定值； 6.熟悉保护装置的运行环境要求。
检修基本要求
（一）检修时间 在装置无故障的情况下，建议6年检修，每两年可作一次小修。 （二）小修内容
1.检修电源； 2.输入通道检查； 3.检查定值； 4.出口检测； 5.插件完好性检查； 6.校正时钟。 （三）大检修基本内容 1.清洁处理； 2.检查端子； 3.保护静态测试； 4.小修中各项试验 5.保护联动试验。
（五）电源系统 通常这种电源是逆变电源，即将直流逆变为交流，再把交流整定为 微机系统所需的直流电压。 作用：它把水电站的强电系统的直流电源与微机的弱点系统电源完 全隔离开。 微机继电保护装置的抗干扰措施 可靠性是对继电保护的基本要求之一，它包括不误动和不拒动两方面。 除了保护的基本原理应满足可靠性要求，还有两个因素影响保护 的可靠性，这就是干扰和元件损坏，这些都不应该引起误动和拒 动。 为了防止由于干扰使保护的可靠性下降，微机保护通常在硬件及软件 方面采取以下防范：
电流差动保护
差 动 保 护 的 动 作 特 性
各相差动保护判据如下： 1、 当 Iop Icd ，且 Iop 3Icd 时，
Iop 0.6Ires 时满足动作条件； 2、 当 Iop 3Icd ，且 Iop I res 2Icd 时，满足动作条件。 I res 其中，分相差动电流 Iop IM I N ， I M I N 分相制动电 I 流 ；I M 、 N 分别是任一相两侧的电流。
中性点直接接点系统的110KV输电线路一般可以配置三段式相间距 离及接地距离保护、四段式零序电流保护、双回路相继速动保护、 不对称故障相继速动保护、三相一次重合闸等保护。
继电保护基础知识
继电保护（Relay Protection ）绪论本部分主要介绍电力系统故障类型，不正常运行状态及电力系统发生故障产生的危害后果。
重点介绍继电保护部分的任务，工作原理及对继电保护的要求。
一．电力系统的故障与不正常运行1．电力系统：电能的生产，输送，分配和应用组成的系统。
2．一次设备：电能通过的设备。
如发电机，变压器，断路器，隔离开关，PT,CT ，电力电容器，电抗器，母线及线路为一次设备。
3．二次设备：对一次设备运行状态进行监视，测量，保护及控制的设备为二次设备。
（弱电）电力系统在运行中可能会发生各种故障及不正常运行状态，会严重影响系统的正常运行，甚至会使系统瓦解。
4．电力系统中的故障和不正常运行状态及后果。
a ． 故障：最常见也是最危险的故障是发生各种形式的短路，其次是系统断路及复合故障。
危害：○1 通过故障点很大的短路电流（为负载电流的几倍或几十倍）备。
○2 短路电流通过电源到短路点的非故障元件。
由于发热和电动力的作用（如线路间力的作用）使它们损坏或缩短使用寿命，功能降低。
○3 使电压大大下降，供电质量下降，影响用户工作的稳定性（大面积停电）○4 破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡。
b. 不正常运行状态：电力系统中电气设备不能正常工作，但没发生故障。
○1 过负荷：负荷超过电气设备额定值，即负载上升，R 下降，负荷电流上升大于额定电流即fhI>N I （载流部分和绝缘材料温度上升，加速绝缘的老化损坏，可能会发展为故障）○2 过电压：发电机突然甩负荷或急剧下降。
R 上升。
I 下降 aaaU EI R=-↑○3 系统频率下降（低用状态） ○4 发生轻微振荡。
5．短路的类型： ○1 三相短路 (3)D 2% ○2 两相短路 (2)D1.6%○3单相接地短路 (1)D 87% ○4两相接地短路 (1.1D6.1%6．系统发生事故的原因：○1 自然条件因素 （如雷击等） ○2 设备设计不合理，使正常的电流偏离。
继电保护原理基础-线路保护
2 继电保护的分类
按保护所起的作用分类： 主保护、后备保护、辅助保护等。
辅助保护： 为补充主保护和后备保护的性能或当主保护 和后备保护退出运行而增设的简单保护。
电力系统继电保护的工作配合
发电机保护区 变压器保护区 高压母线II保护区 线路保护区
低压母线保护区 高压母线I保护区 高压母线保护区
对电力系统继电保护 的基本要求
1 继电保护的基本原理
电流增大
过电流保护
电压降低
低电压保护
电流电压间的相位角会发生变化
正常运行时： arg U 20°
I
线路正方向 三相短路：
arg U 60° ~ 85° I
方向保护
1 继电保护的基本原理
测量阻抗发生变化
阻抗保护
Z=U I
正常运行时：负荷阻抗 短路时：短路阻抗
测量阻抗变小
1 继电保护的基本原理
故障切除时间： t = tPR + tQF
tPR 保护动作时间；
一般为0.06～0.12s，最快0.01～0.04s。
tQF 断路器动作时间；
一般为0为0.06～0.15s，最快快00.02～0.06s。
灵敏性
灵敏性是指在规定的保护范围内， 对故障情况的反应能力。满足灵敏性要 求的保护装置应在区内故障时，不论短 路点的位置与短路的类型如何，都能灵 敏地正确地反应出来。
方
继电保护的发展
过 差向距 高
微
行
电流动 电流离 频 保 保保保 保 护 护护护 护
波 保 护
波 保 护
年
年
年 年年年 年
年
年
代
代
微机化 网络化
智能化
保护、控制、 测量、通信
电力系统继电保护基础知识
Chapter 2 电力系统继电保护基础知识
§2.1 继电保护的系统配置与继电特性 §2.2 继电保护用电力互感器和输入变换器 §2.3 微机继电保护装置的基本构成原理
§2.1 继电保护的系统配置与继电特性
2.1.1 继电保护的系统配置与保护范围
５－电动机
２－变压器
３－母线
KreIre/Iop
过量继电器的返回系数恒小于1； 欠量继电器的返回系数恒大于1。
一般要求过量继电器（ 0.85≤Kre <1,0.9~0.95）；欠量继电器 （1<Kre≤1.2） 。
§2.2 继电保护用电力互感器和输入变换器
➢继电保护输入信号的类型与特点 ⒈ 类型：电压、电流；交流、直流；电量、非电量 ⒉ 特点：幅值变化范围大，衰减直流分量、丰富的 高次谐波分量
正确地动作。 多路模拟量输入
变换
低通
信号
及
滤波采样Βιβλιοθήκη 模数 变换提保供存数据给用RAM数回字路核，5心人机以对部话接及口件部件其进他行回处路理。
电压
ALF
S/H
A/D
形成
人机对话接口部件
总
的继电器的动作。 存放程序用
EPROM/
指示灯LED 键盘
接打印机
线
Flash Memory
打印机接口
人机对话接口部件
形。
作业： 1. 为什么电流互感器二次侧不能开路？
第二章 结束
电压互感器的工作特点和要求
(1) 电压互感器的一次侧与高电压路并联，因此， 其一次工作电压只取决于接入点的一次电压。
(2) 电压互感器的二次回路不允许短路，否则会产 生危险的短路电流，并烧毁电压互感器，因此， 通常装有保护熔断器
微机继电保护装置的硬件原理
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。
一般采用电流变换器将电流信号变换为电压信号
第一章 微型机保护的硬件原理
1－2 模拟量输入系统（数据采集系统）
Z 为模拟低通滤波器及A/D 输入端等回路构成的综合 阻抗，在工频信号条件下，该综合阻抗的数值可达 80KΩ 以上
在逻辑输入为高电平时 AS 闭合，此时，电路处于采样 状态。Ch 迅速充电或放电到usr(t)在采样时刻的电压值。 AS 的闭合时间应满足使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。这里，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 usr(t)在采样时刻的瞬时值。
跟随器的输入阻抗很高（达1010Ω），输出阻抗很低 （最大6Ω），因而A1对输入信号usr来说是高阻，而在 采样状态时，对电容Ch 为低阻充放电，故可快速采样。 又由于A2 的缓冲和隔离作用，使电路有较好的保持性 能。
第一章 微型机保护的硬件原理
二、采样保持电路和模拟低通滤波器
（二）对采样保持电路的要求
阻抗变换器I 和Ⅱ可由运算放大器构成。
TC 称为采样脉冲宽度，TS 称为采样间隔（或称采样 周期）。
等间隔的采样脉冲由微型机控制内部的定时器产生。
第一章 微型机保护的硬件原理
二、采样保持电路和模拟低通滤波器
（二）对采样保持电路的要求
1）Ch 上电压按一定的精度（如误差小于0.1％）跟踪上 Usr 所需要的最小采样宽度Tc（或称为截获时间），对 快速变化的信号采样时，要求Tc 尽量短，以便可用很 窄的采样脉冲，这样才能更准确地反映某一时刻的Usr 值。
【原创】继电保护整定计算必备基础知识（一）
【原创】继电保护整定计算必备基础知识（⼀）电⼒系统⼀时⼀刻也不能离开继电保护，没有继电保护的电⼒系统是不能运⾏的。
⼀、⽬的：继电保护⼯作类别多种多样，诸如设计、制造、调试、安装、运⾏等等。
继电保护整定计算是其中的⼀项重要⼯作。
不同的部门其整定计算的⽬的是不同的。
电⼒⽣产的运维部门，例如电⼒系统的各级调度部门，其整定计算的⽬的是对电⼒系统中已经配置安装好的各种继电保护，按照具体电⼒系统的参数和运⾏要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全系统中各种继电保护有机的协调的布署，在故障时能够协调⼯作,使停电⾯积最⼩,损失最⼩。
电⼒⼯程的设计部门，其整定计算的⽬的是按照所设计的电⼒系统进⾏计算分析，选择和论证继电保护的配置及装置选型的正确性，并最后确定其技术规范，正确圆满地完成设计任务。
⼆、任务：继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护装置给出整定值；⽽对电⼒系统中的全部继电保护来说，则需编制⼀个整定⽅案。
整定⽅案通常可按电⼒系统的电压等级或设备来编制，并且还可按继电保护的功能分成⼩的⽅案分别进⾏。
例如，⼀个220kV电⽹的继电保护整定⽅案，可分为相间距离保护⽅案、接地零序电流保护⽅案、重合闸⽅案、⾼频保护⽅案、设备元件保护⽅案等。
这些⽅案之间既有相对的独⽴性，⼜有⼀定的配合关系。
各种继电保护适应电⼒系统运⾏变化的能⼒都是有限的，因⽽，继电保护整定⽅案也不是⼀成不变的。
随着电⼒系统运⾏情况的变化（包括基本建设发展和运⾏⽅式变化），当其超出预定的适应范围时，就需要对全部或部分继电保护重新进⾏整定，以满⾜新的运⾏需要。
对继电保护整定⽅案的评价，是以整体保护效果的优劣来衡量的，并不仅仅着眼于某⼀套继电保护的保护效果。
有时以降低某⼀个保护装置的保护效果来改善整体保护的保护效果，也是可取的。
⼀个整定⽅案由于整定配合的⽅法不同，会有不同的保护效果。
因此，如何获得⼀个最佳的整定⽅案，将是从事继电保护整定计算⼯作的⼯程技术⼈员的研究课题，这是个整定技巧问题。
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。
继电保护基础知识
五、对继电保护装置的要求： 为完成继电保护的基本任务，动作于断路器跳闸的继电保护 装置必须满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性4项基本要求。 1、选择性：指电力系统发生故障时，继电保护仅将故障部分 切除，保障其他无故障部分继续运行，以尽量减小停电范围。
图中线路WL4上K1点短路时，应跳开断路器QF4，而其 他非故障线路仍继续运行。仅将故障线路WL4切除，不能 因为变压器T也有短路电流通过而将断路器QF2跳开。此时， 如果QF2跳闸，称为“误动作”，将造成母线W3失电压， 扩大停电范围。但是，由于某种原因导致QF4拒动时，再 跳开断路器QF2切除故障是正确的，仍属于有选择性。继 电保护的这种功能称为后备保护，即变压器T的保护装置 起到对相邻元件（WL3、WL4、WL5线路）后备保护的作 用。当后备保护动作时，停电范围虽有所扩大，但仍是必 要的，否则当保护装置或断路器拒动时，故障无法切除， 后果极其严重。如果在K2点发生短路，应当只跳开断路器 QF2，切出故障。让线路WL1及母线W2继续运行。 继电保护装置的选择性，是恢复采用适当类型的继电 保护装置和正确选择其整定值，使各级保护配合而实现的。
4、继电保护或自动装置在运行中的注意事项 （1）严禁无工作票在运行的保护或装置上以及仪用PT、CT二次回路上 进行维修工作，运行值班人员发现此种现象，应立即制止。 （2）运行中的电流回路上进行测量、试验、方式切换等操作时，应在 试验端子上进行，并做好防止CT二次回路开路的措施。 （3）为防止运行设备的保护误动作，不允许在运行的继电保护盘上或 附近进行振动较大的工作，必要时采取措施或停用部分保护。 （4）查找运行中保护装置的直流电源接地时，必须采取可靠措施防止 误动，直流系统大负荷投运造成直流系统电压不稳要注意保护装置 不误动。 5、继电保护及自动装置进行检查内容 （1）保护、压板按要求投停正确，保护屏交直流空开位置正确。 （2）保护装置运行正常，各指示灯、操作性信号指示正常，各开入量 与实际运行状况一致，各模拟量数值与实际运行参数一致。 （3）各插件无过热、变色、异味和冒烟。
继电保护基础知识PPT课件
Me M f Ms
1
沈阳工程学院
42
关于继电器的接点
常开接点:继电器线圈不带电时打 开的接点
常闭接点:继电器线圈不带电时闭 合的接点
2019/12/31
沈阳工程学院
43
测量电流继电器动作电流与返回 电流的实验接线
S ZOB
I
22～0V
A
2019/12/31
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过电流继电器的动作电流、返回电流 和返回系数
3．利用测量变换器一、二次线圈的屏蔽 层，抑制干扰信号的侵入，提高保护装置 的抗干扰能力。
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中间变压器（T）
作用：将由电压互感器接入的电压变换成 装置所需要的较小电压。
中间变压器二次输出电压与一次输入电压 的关系：
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执行元件的作用：根据逻辑元件传送的信号，最
后完成保护装置所担负的任务
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继电保护装置的分类
按保护对象分类 按保护原理分类 按保护所反映的故障类型分类 按保护所起的作用分类
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主保护、后备保护、辅助保护
主保护：反应被保护元件自身的故障并以尽可 能短的延时，有选择性地切除故障的保护称为
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主保护、后备保护示例
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对继电保护装置的基本要求
选择性 灵敏性 速动性 可靠性
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1、选择性
保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切 除，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障 部分继续安全运行。为此，保护要尽力跳开离故 障点最近的断路器，如图所示。
微型机继电保护基础-杨奇逊
绪论一、计算机在继电保护领域中的应用和发展概况电子计算机特别是微型计算机（以下简称微型机）技术发展很快，其应用已广泛而深入地影响着科学技术、生产和生活等各个领域。
它使各行业的面貌发生了巨大的，往往是质的变化，继电保护技术也不例外。
在继电保护技术领域，除了离线地应用计算机作故障分析和继电保护装置的整定计算、动作行为分析外，60 年代末期已提出用计算机构成保护装置的倡议。
最早的两篇几乎同时发表的关于计算机保护的研究报告[1，2] ，揭示了它的巨大潜力，引起了世界各国继电保护工作者的兴趣。
在70 年代，掀起了研究热潮，仅公开发表的有关论文就有200 余篇[3] ，在此期间提出了各种不同的算法原理和分析方法。
但是限于计算机硬件的制造水平以及价格过高，故当时还不具备商业性地生产这类保护装置的条件。
早期的研究工作是以小型计算机为基础的，出于经济上的考虑，曾试图用一台小型计算机来实现多个电气设备或整个变电站的保护功能。
这种想法使可靠性难以得到保证，因为一旦当该台计算机出现故障，所有的被保护设备都将失去保护，同时，按照当时计算机的接口条件和内部资源来说，也无法实现这种设想。
到了70 年代末期，出现了一批功能足够强的微型机，价格也大幅度降低，因而无论在技术上还是经济上，已具备用一台微型机来完成一个电气设备保护功能的条件。
甚至为了增加可靠性，还可以设置多重化的硬件，用几台微型机互为备用地构成一个电气设备的保护装置，从而大大提高了可靠性。
美国电气和电子工程师学会（IEEE）的教育委员会在1979 年曾组织过一次世界性的计算机保护研究班（其讲义有中译本[4]）。
这个研究班之后，世界各大继电器制造商都先后推出了各种定型的商业性微机保护装置产品。
由于微机保护装置具有一系列独特的优点，这些产品问世后很快受到用户的欢迎。
国内在微型机保护方面的研究工作起步较晚，但进展却很快。
1984 年国内第一套微机距离保护样机在经过试运行后，通过了科研鉴定[5]。
微机综合继电保护原理及操作
WXB---11键盘命令 WXB---11键盘命令
WXB---11运行方式下键盘命令试验 WXB---11运行方式下键盘命令试验
WXB-11 进入运行方式: 进入运行方式: 人机对话----运行 人机对话----运行 保护CPU---运行 保护CPU---运行 巡检开关---投入 巡检开关---投入 复位”按纽. 按”复位”按纽. “运行”灯亮. 运行”灯亮.
微机型继电保护装置 原理与运行
微机保护基本原理
一、微机型继电保护的构成： 微机型继电保护的构成 微机型继电保护的构成： 传统保护——布线逻辑 传统保护——布线逻辑 微机保护——数字逻辑 微机保护——数字逻辑 硬件系统 软件系统 二、微机型继电保护的基本系统： 微机型继电保护的基本系统：
微机保护——硬件系统 微机保护——硬件系统
数据采集系统 数据处理系统 输入、 输入、输出接口 电源部分
数据采集系统
数据采集系统的作用——将模拟信 数据采集系统的作用——将模拟信 号变成数字信号。它包括： 号变成数字信号。它包括： 辅助变换器 低通滤波器（ALF） 低通滤波器（ALF） 采样保持器（ H） 采样保持器（S / H） MPX） 多路开关 （MPX） 数变换器（ D） 模/数变换器（A / D）
光、电隔离器（光耦） 电隔离器（光耦）
电源部分
电源部分的作用—提供装置正常工作所 电源部分的作用 提供装置正常工作所 需要的各等级电压： 需要的各等级电压： +5V—微机系统用； 微机系统用； 微机系统用 +15V、+12V—数据采集系统用； 数据采集系统用； 、 数据采集系统用 +24V—继电器回路用。 继电器回路用。 继电器回路用 各级电压不共地。 注：各级电压不共地。
继电保护基础知识
继电保护基础知识4.1 名词解释1）正弦交流电：随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。
2）交流电的有效值：在阻值相等的两个电路中，分别通入直流电流I 和交流电流i，如果在一个交流周期的时间内这两个电流所产生的热量相同，则交流电流i 的有效值就等于这个直流电流I的大小。
3）无功功率：是衡量电源和负载中电抗元件能量交换规模的物理量。
在数值上等于瞬时功率的最大值。
4）标幺值：就是各物理量对基准值的相对数值，无单位。
其表示式为：标幺值=有名值/基准值。
5）失磁：失磁是指发电机运转中，由于励磁回路某些故障引起的励磁电流的中断。
6）电力系统安全自动装置：在电力网中发生故障或出现异常运行时，为确保电网安全与稳定运行，起到控制作用的自动装置。
7）异常运行保护：反应被保护线路和设备异常运行状态的保护。
如过负荷、过励磁、振荡解列等。
8）重复接地：将零线上的一点或多点与大地进行再一次的连接叫重复接地。
9）瞬时功率：电路在任一时刻吸收和消耗的功率称为瞬时功率。
10）视在功率：在具有阻抗的交流电路中，电压的有效值与电流的有效值的乘积称为视在功率，用S 表示。
11）稳态：若电路在直流或周期性电源作用下，所产生的各支路电压和电流都是直流或按同样规律做周期性变化时，则电路的这种工作状态称为稳定状态，简称稳态。
12）过渡过程：当电路的结构或元件的参数发生改变时，电路的工作状态将随之发生改变，这种改变一般不是瞬时完成的，而是要经历一个过程，这个过程就叫过渡过程。
13）开关量：所谓开关量，就是触点状态（接通或断开）或是逻辑电平的高低等。
14）系统的最大运行方式：是电力系统在该方式下运行时，具有较小的短路阻抗值，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值来校验所选用的开关电器设备的稳定性。
15）数制：是按某种进位规则进行计数的计数体制，称为进位计数值，简称数制。
16）大接地电流系统：中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大接地电流系统。
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微机保护装置硬件的核心是微处理器。微 处理器的选择遵循以下原则：一是速度，二是功 能，三是通用性，四是工作环境。微处理器的速 度选择以能在两个相邻采样间隔内完成必要的工 作为准，并不是在任何情况下位数越高越好。随 着大规模集成电路的发展，微处理器正在向两个 方向发展：一方面，往功能强的方向发展；另一 方面，在同样的集成度下，不集成高功能的快速 的微处理器，而是把许多其它功能如A／D转换、 通信接口、定时器等集成在一个芯片上，往功能
全的方向发展。为了便于购买和升级换代，一定 要选择大公司的主流芯片。由于继电保护对可靠 性、安全性要求很高，再加上保护装置工作环境 恶劣，所以，要尽可能选择工业级的嵌入式微处 理器。目前，国内外微机保护装置所用的微处理 器有两大类：一类是单片机；另一类是数据处理 芯片。下面予以分别介绍。
§2.1 单片机简介
单片机的多机应用系统可分为功能集散系 统、并行多机处理及局部网络系统。
1）功能集散系统。多功能集散系统是为了满足 工程系统多种外围功能要求而设置的多机系统。
例如，一个加工中心的计算机系统除完成机床加 工运行控制外，还要控制对刀系统、坐标指示、 刀库管理、状态监视、伺服驱动等机构。
2）并行多机控制系统。并行多机控制系统主要 解决工程应用系统的快速性问题，以便构成大型 实时工程应用系统．典型的有快速并行数据采集、 处理系统、实时图像处理系统。
一．单片机的应用
单片机问世以来，应用日趋广泛，性能不 断地改善和提高，在许多应用场合取代了现有的 微型计算机系统，但其性能价格比却更为优越， 体积也大为减小。单片机的潜在能力愈来愈为人 们所注意。按照单片机的特点，它的应用可分为 单机和多机应用两种。
（1）单机应用
在一个应用系统中，只使用一片单片机，这是 目前应用最多的方式，单片机应用的主要领域
4）智能接口。在计算机系统，特别是较大型的 工业测、控系统中，如果用单片机进行接口的
控制与管理，单片机与主机并行工作，可以大大 提高系统的运行速度。例如，在大型数据采集系 统中，用单片机对模／数转换接口进行控制不仅 可提高采集速度，还可对数据进行预处理，如数 字滤波、线性化处理、误差修正等。
（2）多机应用
公司也研制成F8微处理器．这些微处理器虽说还 不是单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。
第二阶段（1974—1978年）：初级单片机 阶段。以INTEL公司的MCS—48为代表。这个系 列的单片机内集成有8位CPU、并行I／O口、8位 定时器／计数器，寻址范围不大于4K，且无串行 口。
第三阶段（1978～1983年）：高性能单片 机阶段。在这一阶段推出的单片机普遍带有串行 口，有多级中断处理系统、16位定时器／计数器、
误差修正、线性化处理等难题迎刃而解。
3）机电一体化产品。单片机与传统的机械产品 结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化， 构成新一代的机、电一体化产品。例如，在电传 打字机的设计中由于采用了单片机，取代了近千 个机械部件；在数控机床的简易控制机中，采用 单片机可提高可靠性及增强功能，降低控制机成 本。
功能较强，性能优良的单片机。目前国内很多继 电保护装置都采用此类单片机。
l）测控系统。用单片机可以构成各种工业控制 系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如， 温室人工气候控制、水闸自动控制、电镀生产线 自动控制、汽轮机电液调节系统、车辆检测系统、 机器人轴处理器等．
2）智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制 仪表，能促进仪表向数字化、智能化、多功能化、 综合化、柔性化发展。如温度、压力、流量、浓 度显示、控制仪表及智能电度表等。通过采用单 片机软件编程技术，使长期以来测量仪表中的
节，有的片内还带有A／D转换器。这类单片机 有 INTEL 公司的MCS－51 ，Motorola 公 司的 6801等。由于这类单片机的应用领域极其广泛， 各公司正在大力改进其结构与性能。
第四阶段（1983年以后）：8位单片机巩 固发展及16位单片机推出阶段。此阶段主要特征 是一方面发展16位单片机及专用单片机；另一方 面不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满 足不同的用户需要。
单片微型计算机简称单片机．它是把组成 微型计算机的各功能部件：中央处理器CPU，随 机存取存储器RAM、只读存储器ROM或可擦除 只读存储器EPROM、I／O接口电路、定时器／ 计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成 芯片中，构成一个完整的微型计算机。由于它的 结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的， 故 又 叫 单 片 微 控 制 器 （ Single Chip Microcontroller ） 。 目 前 国 外 已 开 始 把 它 称 作 单 片 微 型 计 算 机 （ Single Chip Microcomputer）。
单片机出现的历史并不长，它的产生与发 展和微处理器的产生与发展大体上同步，也经历 了四个阶段：
第一阶段：（1971～1974年）：1971年 11月美国INTEL公司首先设计成集成度为每片上 有 2000只晶体管的 4位微处理器 Intel 4004， 并且配有随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM和移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4 微型计算机。1972年4月INTEL公司又研制成了 功能较强的 8位微处理器Intel 8008，在此期间 Faircnild
3）局部网络系统。单片机网络系统的出现，使 单片机应用进入了一个新的水平。目前单片机构 成的网络系统主要是分布式测、控构成各种测、 控用子级系统。
随着应用的进一步深入，8位单片机已不能 满足需要。例如，MCS-51系列单片机（8位单 片机）只能用于速率为300波特的马达控制，对 速率为2400波特新型马达的控制就显得无能为力 了。又如，每秒100～200个字符的打印机，可 用MCS-51系列单片机加以控制，但每秒200— 400个字符的打印机控制则需要性能更强的16位 单片机，如 MCS-96系列单片机。MCS-96系列 的16位单片机是