微机继电保护基本原理
继电保护原理微机继电保护原理
微机继电保护采用数字信号处理 技术，具有高精度的测量和判断 能力，提高了保护的准确性和可
靠性。
灵活性强
微机继电保护可以通过软件编程实 现不同的保护功能，适应性强，易 于扩展和维护。
易于远程控制
微机继电保护可以实现远程控制和 监控，方便了运行和维护。
传统与微机继电保护的结合应用
互补性应用
在电力系统中，可以将传统继电保护和微机继电保护结合使用， 以充分发挥各自的优势，提高整个系统的保护性能。
微机继电保护系统的构成
硬件部分
微机继电保护装置的硬件主要包括中 央处理器、存储器、输入/输出接口 电路等，用于实现各种保护功能。
软件部分
微机继电保护装置的软件主要包括系 统软件和应用软件，系统软件负责管 理硬件资源和应用软件，应用软件根 据保护原理实现具体的保护功能。
微机继电保护的算法
傅里叶变换算法
通过分析电流、电压信号的频 谱，检测设备是否出现故障。
最小二乘法算法
通过最小化误差的平方和，计 算出设备的参数，用于判断设 备是否出现故障。
波形比较算法
通过比较故障前后的电流、电 压波形，判断设备是否出现故 障。
递归最小二乘法算法
通过递归的方式计算设备的参 数，用于判断设备是否出现故
障。
微机继电保护的优点
定期维护
定期对微机继电保护装置 进行维护和检查，确保装 置的稳定运行和延长使用 寿命。
故障处理
在发生故障时，及时进行 故障定位和排除，恢复微 机继电保护装置的正常运 行。
05 微机继电保护的发展趋势 与展望
人工智能在微机继电保护中的应用
人工智能技术
利用人工智能算法，如神经网络、模糊逻辑等，对电力系统中的故障进行快速 识别和判断，提高继电保护的响应速度和准确性。
继电保护基本原理及应用
低周减载的原理
电源
负荷
功率失衡的危害!
压板对应
定值清单 压板配置
电容器保护
1、电容器常见故障及异常状态 相间短路故障 系统过电压 电容器内部熔丝熔断或品质因数改变 集合电容油箱内部各种故障
2、10kV电容器保护配置
过电流保护（作用：电容器至断路器之间发生短路故障时动作，
130
182
低后备
901
930
902
10kV I段
10kV出线 保护
10kV II段
备自投
1、备自投的常见种类：
进线备自投 内桥备自投 分段备自投 分段负荷均分备自投 特殊备自投
2、备自投的配置
内桥备自投 跳进线合内 桥
进线备自投
跳进线合另一进 线
181
130
182
901
930
902
10kV I段
变压器保护
1、变压器故障及不正常状态 (1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经 小电阻接地侧的接地短路； (2)绕组的匝间短路； (3)外部相间短路引起的过电流； (4)中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地 短路引起的过电流及中性点过电压； (5)过负荷； (6)过励磁； (7)中性点非直接接地侧的单相接地故障； (8) 油面降低或油位过高； (9)变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。
主变保护配置
1、主保护 差动保护：比率差动、差动速断 (躲励磁涌流方法：二次谐波制动、间断角闭锁、波 形对称识别技术) 非电量保护：本体轻重瓦斯、有载重瓦斯、压力 释放、冷控失电、油温高、油位高低等 2、后备保护 高后备： 中后备 低后备
第十四章05 微机继电保护
中国电力出版社
• WXB-11型微机线路保护装臵简介 • 该装臵可以同时完成高频保护、距离保护、零序保护和自动 重合闸的功能。它采用五个单片机系统的插件并行工作结构，插 件CPU0作为管理机，实现监控和人机对话功能；CUP1～CUP4具有 完全相同的硬件结构。其中CPU1实现高频保护，CUP2实现距离保 护，CUP3实现零序保护，CUP4实现综合自动重合闸。各种保护相 互独立，各保护插件动作后作用于同一套信号及跳闸出口回路。 • 该装臵采用电压-频率变换原理构成的VFC型模数转换器。跳闸 回路出口，跳闸出口回路采用三取二方式，提高了保护装臵的可 靠性。利用单片机内部串行口进行CPU0与其他四个CPU的通讯。 从而实现巡检功能。在CPU0插件中装设了MC146818芯片构成硬件 时钟电路。为装臵提供准确计时功能。 • 通过装臵面板上的工作方式选择开关，可使程序进入监控程序模 块或运行程序模块。工作开关臵于调试位臵时，进入监控程序， 其作用是调试和检查微机保护装臵的硬件电路，输入或修改及固 化保护定值。
14-34 高频保护主程序流程图
中国电力出版社
上电或复归ຫໍສະໝຸດ 初始化（一） 调试 工作方式？
至监控程序
初始化（二）
• 初始化（二）是在运行 方式下需进行的项目， 它主要是对采样定时器 初始化，控制采样周期 为5/3ms，同时将RAM区 中有关软件计数器和标 志位清零。 • 读取所有开关量输入的 状态，并将其保存在规 定的RAM或FLASH地址单 元内，已备在以后自检 循环时，不断监视开关 量输入是否变化。
第十四章 微机继电保护原理
第一节 概述
第二节 微机继电保护装臵硬件的构成原理
第三节 数字滤波器 第四节 微机继电保护的算法 第五节 微机保护的软件 第六节 提高危机继电保护装臵可靠性的措施
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。
电力系统继电保护应用技术02微机保护基础-文档资料
合并单元
数字输出
电时 源钟
图 2.27 合并器的基本输入规模
22.2.2 GOOSE 报文的传送执行 当保护装置发现并判断故障出现在保护
区内时就应立即动作，与传统保护不同，将 跳闸GOOSE命令以数字帧的形式发送到通信网 络上，对应的智能一次设备接收到该GOOSE报 文命令后执2.行2.相2 应G的OO跳SE闸报操文作的。传送
第二章微机、数字化继电保护基础
2.1 微机继电保护的硬件构成原理 1）微型机系统 2）模拟数据采集系统 3）开关量输入和输出系统 4）人机对话微型机系统 5）电源系统：它是装置可靠工作的基础，
应满足精度，谐波系数、可靠性等指标要求。 常用3V, 5V，15V，24V多个电压等级。
硬件构成原理如下图所示。
数字化继电保护现场信息输入由电子式互 感器和合并器完成，为适应老站改造的需要， 目前大多数产品都保留了由传统电磁互感器引 入的模拟量通道模块。
图2.22 数字化继电保护现场信息采集输入系统 组成原理图
（1）电子式互感器 主要有高、低压耦合隔离，传感头，A/D 转换及数字量标准化输出等环节。
电子式是互感器、传感头的主要类型：
的构架。
工作站1
工作站2
远动站
站控层
间隔层 过程层
装置1
合并器单元
ECVT电子式互感器智接口以太网 IEC61850-8-1
装置n
光纤以太网 GOOSE +SMV
智能一次设备
图2.31 智能变电站通信网络
图2.32 线路保护中的SV网和GOOSE网
监控1
监控2
远动1
远动2
...
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。
微机继电保护原理
微机继电保护原理1.数据采集：微机继电保护通过连接电流互感器和电压互感器对电力系统的电流和电压进行采集，将采集到的数据转换为电压或电流信号输入到微处理器中进行分析。
2.信号处理：微机继电保护通过模拟电路将采集到的电压和电流信号进行放大、滤波和线性化处理，保证信号的精度和稳定性，并将处理后的信号送入A/D转换器中进行数字化处理。
3.数字化处理：微机继电保护中的微处理器通过A/D转换器将采集到的模拟信号转换为数字信号，以便进行后续的数字处理和判断。
4.过电流保护：微机继电保护根据电流信号的大小判断系统是否存在过电流现象。
当电流超过设定的保护值时，微机继电保护会发出指令关闭相应的断路器，以保护电力系统的安全运行。
5.过压保护：微机继电保护通过分析电压信号的大小判断系统是否存在过压现象。
当电压超过设定的保护值时，微机继电保护会通过控制指令断开电力系统的电源，以避免设备损坏或火灾等安全隐患。
6.欠压保护：微机继电保护根据电压信号的大小判断系统是否存在欠压现象。
当电压低于设定的保护值时，微机继电保护会发出指令关闭相应的电力设备，以防止设备受损或引起电路故障。
7.过负荷保护：微机继电保护通过分析电流信号的大小和持续时间来判断系统是否存在过负荷现象。
当电流超过设定的保护值并持续一定时间时，微机继电保护会发出指令关闭相应的设备，以防止设备受损或引起火灾等安全事故。
8.故障记录：微机继电保护具有故障记录功能，可以记录系统出现的故障信息，如过流记录、过压记录、欠压记录等，以便维护人员进行故障分析和故障排查。
总之，微机继电保护利用微处理器技术进行数据采集、处理和判断，通过对电流和电压信号的分析，判断系统是否存在过电流、过压、欠压、过负荷等异常情况，并通过发出控制指令来保护电力系统的安全运行。
同时，微机继电保护具有故障记录功能，方便维护人员进行故障分析和处理。
第1章 微机继电保护装置的硬件原理
第1章微机继电保护装置的硬件原理1.2 比较式数据采集系统微机保护装置中的数据采集系统按模数转换器的类型分为：采用逐次逼近式模数转换的比较式数据采集系统， 采用V∕F变换器（VFC）实现数据转换的压频转换式数据采集系统。
本节将介绍比较式数据采集系统1.2.1 电压形成回路要求–继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感器（100伏、线间电压）和电流互感器（额定电流5安或1安，短路电流100安）–把100伏左右的电压变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压；–把小于1安～100安的电流变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压–隔离和屏蔽作用，以减小高压设备对微机保护装置的干扰。
为了保证电压或电流变换的准确性，通常在设计变换器时，应考虑满足以下原则：（1）电压变换器之间、电流变换器之间以及电压变换器与电流变换器之间的原副方相位移要一致。
（2）变换器的铁芯磁导率要选取适当，在整个工作范围内保持线性传变，输入小信号时不失真，输入大信号时不饱和。
（3）变换器本身的损耗要小，使变换器在传变过程中一次、二次侧电量的相角差尽可能的小。
在设计电流变换器应考虑以下几点：（1）优先保证在输出为最小工作电流时，对应A∕D变换的结果应具有足够的分辨能力；（2）保证在可能出现的最大短路电流条件下，电流变换器输出的电压不应使A∕D变换出现溢出，从而避免造成数字量紊乱；（3）适当选择电流变换器二次侧负载，使电流变换器在一次侧出现最大短路电流时不至于出现饱和现象。
1.无源低通滤波器在微机保护中常采用的一种二阶RC 滤波器如图1-3所示。
其传递函数为：iu ou RCCR图1-3 二阶RC 滤波器2)(311)()()(RCs RCs s U s U s H i o ++==图1－6 采样保持过程1.2.4 模拟量多路转换开关组成：包括选择接通路数的二进制译码电路和多路电子开关。
–二进制译码电路决定哪个电子开关接通——接入相应的待转换模拟量–多路电子开关起分断其它回路而仅仅接通待转换的哪一路模拟量作用常用的多路开关有8通道的AD7501、CD4501，16通道的AD7506等。
微型机继电保护原理 第四章
（5—12） （5—13）
31
上面式子中用到了两个采样值的乘积，故称两点乘积算法。 两点乘积算法具有如下的特点：
1、 由于采用了两个隔
π 的采样值，算法本身所需的数据窗长度为工频 2
1 的 周期，时延（响应时间）为 5ms。 4
2、 此算法是基于正弦波基础上，因此要与带通滤波器配合使用。 3、 算法本身与采样频率无关，因此对采样频率无特殊要求，由于数据须先
经过数字滤波，故采样频率的选择由所用的滤波器来确定。
4、 算法本身无误差。 5、 算法中要进行较多的乘除法，运算工作量较大。
二、半周绝对值积分算法
半 周绝 对 值积 分算法的原理是依据一个正弦量在任意半个周期内绝对值 积分为一常数 S，且积分值 S 与积分起始点即与初相角α无关，因为图 5—3 中两部分的阴影面积显然是相等的。
28
矛盾，一般要根据实际需要进行协调以得到最合理的结果。在选用准确的数学 模型及合理的数据窗长度的前提下，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。为了减小量化误差，在保护中通常采用的 A/D 芯片至少是 12 位的，而减小舍入误差则要增加字长。 需要特别指出的是，算法与滤波是密切相关的，整个保护系统的模拟滤波、 数字滤波器完善的程度不同，所选用的算法也因之而异。另外，某些算法本身 就具有良好的数字滤波功能。
π ＋α0I) 2
(5—2)
(5—3)
式中α1I＝ωn1TS＋α0I 为 n1TS 时刻电流的相角，可以为任意值。将式（5—2） 和式（5—3）平方后相加，即得 2 I 2 ＝ i1 2 ＋ i 2 2 再将式（5—2）和（5—3）相除后得 tgα1I＝
微机继电保护原理
微机继电保护原理随着计算机技术及网络技术的迅速发展,微机继电保护由于其具有比传统继电保护装置更显著的优势,在电力系统中得到了广泛的应用。
目前,在新建电气化铁道供电系统中的牵引网馈线、牵引变压器、并联电容器补偿装置均采用了微机保护装置。
本章讲述微机保护原理基础知识,主要包括硬件结构、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、抗干扰措施及微机保护的发展趋势等的内容。
随着计算机技术及网络技术的迅速发展，微机继电保护由于其具有比传统继电保护装置更显著的优势，在电力系统中得到了广泛的应用。
目前，在新建电气化铁道供电系统中的牵引网馈线、牵引变压器、并联电容器补偿装置均采用了微机保护装置。
本章讲述微机保护原理基础知识，主要包括硬件结构、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、抗干扰措施及微机保护的发展趋势等的内容。
4.1概述4.1.1计算机在继电保护领域中的应用和发展概况近几十年来电子计算机技术发展很快，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，使各行业的面貌发生了巨大的变化，继电保护技术也不例外。
在继电保护技术领域，微机除了用作故障分析和保护动作性能分析外，20世纪60年代末期已经提出用计算机构成保护装置的倡议。
到了20世纪70年代末期，出现了一批功能足够强的微型计算机，价格也大幅度降低，因而无论在技术性上还是经济性上，已具备用一台微型计算机来完成对一个电气设备建立保护功能的条件，从此掀起了新一代的继电保护——微机保护的研究热潮。
我国在微机保护方面的研究工作起步较晚，但进展速度却很快。
1984年上半年，由华北电力学院研制的第一套以6809(CPU)为基础的微机距离保护样机投入试运行。
1984年底在华中工学院召开了我国第一次计算机继电保护学术会议，这标志着我国计算机保护的开发开始进入了重要的发展阶段。
经过20多年的研究、应用、推广与实践，现在微机保护产品已经成为新投入使用的继电保护设备的主体。
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。
微型机继电保护原理
微型机继电保护原理微型机继电保护原理是指通过微型计算机控制和调度继电器，以实现对电力系统的保护和控制。
微型机继电保护原理主要包括三个方面：信号采集与处理、保护判断与动作、故障信息传输与显示。
信号采集与处理：微型机继电保护系统通过各种传感器和测量装置对电力系统中的电压、电流、频率、功率等参数进行实时采集。
这些信号经过滤波、放大和AD转换，然后进入微型计算机，进行数字信号处理。
该处理过程中，计算机对信号进行滤波、平滑、补偿等处理，得到稳定、精确的系统运行参数数据。
保护判断与动作：微型计算机通过运行保护算法，根据电力系统的运行参数数据，进行故障检测与判断。
传统的继电保护设备需要多个继电器组合实现不同保护功能，而微型机继电保护系统中，所有的保护功能都由微型计算机软件完成，无需额外的硬件设备。
根据预设的保护条件和动作逻辑，微型机继电保护系统实现对不同类型的故障进行准确判断，并完成相应的保护动作。
保护动作主要包括断开故障电路、切除故障设备、调整互感器、电动机等。
故障信息传输与显示：当发生故障时，微型机继电保护系统会将故障信息存储在内部存储器中，并通过通信接口与上位计算机或监控系统进行数据传输和共享。
同时，系统会进行故障信息的显示，如LED显示屏、数码管等。
这样可以实现对故障信息的实时监测和分析，以及对系统状态的远程控制。
微型机继电保护系统的实现离不开先进的硬件技术和高效的软件算法。
硬件方面，需要设计高精度采样电路、稳定的信号放大器、高速的AD转换器等；软件方面，需要编写完善的保护算法，进行逻辑控制和状态判断，确保系统能够准确、可靠地进行保护和控制操作。
微型机继电保护系统具有多种优点。
首先，相比传统的继电保护设备，微型机继电保护系统结构简单，占用空间小，安装方便。
其次，使用微型计算机进行信号处理和保护判断，可以实现对多个保护功能的集成和自动切换，提高了系统的智能化程度和可靠性。
再次，微型机继电保护系统通过与上位计算机和监控系统的通信，实现了故障信息的共享和远程控制，提高了系统的可管理性和维护性。
微机继电保护原理
微机继电保护原理
微机继电保护原理是基于微处理器控制的电气保护装置，其作用是保护电力系统设备和电路免受过载、短路、接地故障等电气故障的损害。
微机继电保护原理主要包括以下几个方面：
1. 数据采集和处理：微机继电保护通过传感器采集电气量如电流、电压、功率等的实时数据，然后通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，进一步通过采样和计算等处理手段得到电气量的准确数值。
2. 故障识别和判别：基于采集的数据，微机继电保护通过一系列算法和比较判断手段，识别出电气故障的类型和位置，如过载、短路等，并判别故障是否需要断开电路以保护设备。
3. 控制和动作：一旦识别出电气故障，微机继电保护便会向断路器或其他保护设备发送控制信号，触发其动作来切断故障电路。
同时，微机继电保护会生成警报信号，向操作人员发出故障报警。
4. 通信与监控：为了实现对电力系统的远程监控和管理，微机继电保护通常与其他设备进行通信，如与上位计算机、SCADA系统等进行数据交互，向操作人员提供实时信息和动作记录。
总的来说，微机继电保护通过数据采集、故障识别、控制动作和通信监控等方式实现对电力系统的准确保护和管理，提高了
电气故障的检测速度和准确性，从而有效增强了电力系统的可靠性和安全性。
(电力知识)微机继电保护系统的原理、作用和特点
微机继电保护系统的原理、作用和特点微机继电保护系统的原理、作用和特点1.高压（电力）系统继电保护技术的原理是（电气）测量器件对被保护对象实时检测其有关电气量（电流、电压、功率、频率等）的大小、性质、输出的逻辑状态、顺序或它们的组合，还有检测其他的（物理）量（如（变压器）油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高等）作为继电保护装置的输入信号，通过数学或逻辑运算与给定的整定值进行比较，然后给出一组逻辑信号来判断相应的保护是否应该启动，并将有关命令传给执行机构，由执行机构完成保护的工作任务（跳闸或发出报警信号等）。
系统工作原理图：2.微机继电保护系统的硬件组成：（1）.模拟量输入系统（数据采集系统）：包括电压形成、模拟量信号的滤波、采样保持、多路转换（MPX）以及模拟转换等主要环节，最后完成将模拟量输入准确地转换为数字量。
（2）.CPU主系统：微处理器、只读存储器（ROM）或闪存内存单元、随机存取存储器（RAM）、定时器、并行以及串行接口等。
微处理器通过执行编制好的程序，完成各种继电保护测量、逻辑和控制功能。
（3）.开关量（数字量）输入/输出系统：并行接口（PIA或PIO）、光电隔离器件及有触点的（中间（继电器））等组成，完成保护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能。
3.高压电力系统微机继电保护系统的作用是专业对电力系统的正常运行工况进行监测显示，对异常工况进行及时的故障报警、故障诊断或快速切断异常线路（或设备等）的电力保护系统,进而为用户的正常生产、生活（用电）提供保证。
4.高压电力系统的微机继电保护系统特点是：（1）.可靠性：继电保护装置有非常好的可靠性，不误动不拒动等。
（2）.选择性：正确选择故障部位，保护动作执行时仅将故障部位从电力系统中切除，保证无故障部分继续正常（安全）运行。
（3）.速动性：快速反应及时切除故障。
(4).灵敏性：灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。
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。
微机继电保护PPT课件
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
微机继电保护精品课件教材课程
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。
电力系统微机继电保护技术导则
电力系统微机继电保护技术导则一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，而微机继电保护技术在电力系统中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍电力系统微机继电保护技术的相关内容，包括其定义、发展历程、应用领域、工作原理等。
二、定义与发展历程2.1 定义微机继电保护技术是指利用微处理器和相应的软件实现对电力系统进行故障检测、故障定位和故障切除等操作的一种保护技术。
2.2 发展历程微机继电保护技术起源于20世纪70年代，当时计算机技术正处于迅速发展阶段。
最早的微机继电保护装置采用离散元件构成的逻辑线路来实现逻辑控制功能。
随着集成电路技术的进步，20世纪80年代中期出现了第一代真正意义上的微机继电保护装置。
经过几十年的发展，到了21世纪初，微机继电保护装置已经成为电力系统保护的主流技术。
随着计算机硬件和软件技术的不断进步，微机继电保护装置在功能、可靠性和性能上得到了显著提升。
三、应用领域微机继电保护技术广泛应用于各类电力系统，包括发电厂、变电站、配电网等。
它可以实现对电力系统各个环节的保护，包括线路、变压器、发电机等。
四、工作原理微机继电保护装置由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括微处理器、采样模块、通信模块等；软件部分则是通过编程实现各种功能。
4.1 采样与数据处理微机继电保护装置通过采样模块对电力系统的信号进行采样，获取相应的数据。
然后，通过数据处理算法对采样得到的数据进行处理，以便进行故障检测和定位。
4.2 故障检测与定位基于采样得到的数据，微机继电保护装置可以实时监测电力系统中的故障情况，并通过判断故障类型和位置来进行相应的保护操作。
常见的故障检测和定位算法包括差动保护、过电流保护和距离保护等。
4.3 故障切除当微机继电保护装置检测到电力系统中存在故障时，它会根据预设的逻辑控制策略，切除故障部分，以避免故障扩大和对系统造成更大的损害。
五、优势与挑战5.1 优势微机继电保护技术相比传统的继电保护技术具有如下优势：•功能强大：微机继电保护装置可以实现多种复杂的功能，如差动保护、距离保护等。
微机继电保护原理
微机继电保护原理1阶段式保护阶段式保护一般分为三阶段第1段又称瞬时速断，其作用是瞬时动作切除本线故障，其保护范围小于线路全长。
第2段又称延时速断，其作用是以较短延时切除本线第1段保护范围以外的故障。
它不对相邻线故障起后备保护作用（因为能起作用的范围很短），也不作为本线第1段保护的后备，尤其是当它们都由同一个CPU的程序实现时这种后备作用很小。
本线第2段应与下线第1段在灵敏度和动作时间上相配合，这样第2段的延时才最短（只有一个级差），可见本线第1段为上线第2段的实现创造了条件。
如果本线长，下线短，这样本线第2段对本线末端故障就缺乏足够的灵敏度甚至完全不灵敏。
于是本线第2段只好和下线第2段相配合以满足灵敏度的要求，但动作时间延长了。
（较下线第2段大一个级差）第3段对下线故障起远后备作用，当下线保护拒动时跳本线断路器，为此要求对下线末端故障足够灵敏。
由于保护范围伸得远，不得不与下线第3段相配合，这样近电源的线路第3段的动作延时较长。
从远后备的要求第3段应对对侧变电站降压变压器低压侧故障起后备作用。
这一点常难以做到。
第3段不是为本线第1、2段起后备作用的。
当3段都由同一CPU的程序实现时，这种后备作用很小。
如果第1段拒动，由第3段动作虽可切除故障，但由于延时长不能保证系统稳定。
另外相邻线的第2段也可能先动作，扩大了停电范围。
解决线路主保护拒动的途径就是主保护的双重化。
2过电流保护过电流保护接入相电流应用于35KV及以下低压系统。
低压系统中性点不接地，单相接地时故障电流小，一般不要求立即跳闸。
过电流保护只保护相间故障。
110KV及以上系统中性点直接接地，在单相接地故障时接地短路电流大，要求立即跳闸，接地故障的显著特征是出现零序电流，因而零序电流保护获得广泛的应用。
零序电流保护不反应负荷状态，因而灵敏度高，低压侧故障时没有零序电流，因此零序电流保护不需与低压侧过电流保护配合，不需要太多的延时。
零序电流保护既灵敏又快速，将相间故障和接地故障分别由过电流保护和零序电流保护负责是合理的。
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如果想增加保护功能，只要增加相关软件即可达到。比如 ： 一条线路保护，原来只有速断和过流保护，想增加方向保护、复 合电压闭锁的过流保护、负序电流保护、低周低压减载、过负荷 等等，我们只是增加相关软件，不增加任何硬件。只有在需要一 些特殊功能时，才增加一些硬件。
2）微机保护可以自检，可靠性高；
3）可用同一的硬件实现不同的保护功能，制造 相对简化，易进行标准化；
4）功能强大：故障录波，谐波分析，故障测距， 事件顺序记录，调度通讯等功能。
微机保护的基本原理
• 一、利用计算机技术代替继电器技术 ：
利用集成电路芯片组成体积小小的保护单元箱，代替原来庞 大的继电保护柜；
• 4 、可靠性：该动作时，不拒动；不该动作时，不误动。
二、四性的相互关系：
1 、选择性与速动性存在矛盾，解决矛盾的方法是：
1）切除故障允许有一定的延时；
2）对于维持系统稳定的、重要的、可能危及人生安全的故障必须保 证快速切除。
2 、灵敏性与可靠性存在矛盾，保护设置太灵敏，容易引起“误 动” ，不可靠；保护设置过分的考虑“稳妥性”，增加了“拒动” 的可能性。为了解决这个矛盾，我们一般根据电力系统的结构和 负荷性质的不同，误动和拒动的危害程度有所不同来进行考虑：
优点：体积更小，工作更可靠。
4 、微机保护：90年代后，已大量投入使用，成为机电保 护装置的主要形势。可以说微机保护代表着电力系统 机电保护的未来，目前已成为电力系统保护、控制、 运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。
微机保护的优点：
1）具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，有 存储记忆功能，因而可以实现任何性能完善且复杂的 保护原理；
三、继电保护的基本任务：
1 、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障 元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；
2 反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，动作 于发信号、减负荷或跳闸。
继电保护的四性及相互关系
一、继电保护的4个基本要求： 1 、选择性：即保护装动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使
微机继电保护基本原理
2006年6月22日
培训内容：
1、继电保护的作用； 2、继电保护的四性及相互关系； 3、继电保护的发展历程； 4、微机保护基本原理； 5、线路保护的基本原理； 6、变压器保护的基本原理； 7、电动机保护的基本原理； 8、电容器保护的基本原理； 9、备自投的基本原理；
继电保护的作用
缺点:体积大，功耗大，动作速度慢，机械转动部分和触点易磨损 或粘连，调试维护复杂。
2 、晶体管式机电保护装置（第一代电子式静态保护装置）：50年代 开始发展，70年代得到广泛应用。 优点：解决了机电式继电器存在的缺点
缺点：易受外界电磁干扰，在初期经常出现“误动”的情况，可 靠性稍差。
3 、集成电路继电保护装置（第二代电子式静态保护装置）：80年代 后期出现，将数十个甚至更多的晶体管集中在一个半导体芯片上。
1）系统中有充足的备用容量、输电线路很多、各系统之间和电源与 负荷之间联系很紧密时，提高继电保护“不拒动”的可靠性比提 高“不误动”的可靠性更为重要；
2）系统中备用容量很少，各系统之间和电源与负荷之间联系比较薄 弱的情况下，提高继电保护“不误动”的可靠性比提高“不拒动” 的可靠性更为重要。
继电保护的发展历程
三、微机继电保护与测控原理图 ：
四、交流采样原理 ：
五、香农采样定律
六、傅立叶级数变换
电网线路保护的基本原理
一、阶段式电流保护 1、电流速断保护： 1）说明：该保护简单可靠、动作迅速，得到广泛应用；但 缺点是不
系统。
二、继电保护的概念：当系统一旦发生故障时，保证系统能有选择 性的、快速的切除故障的装置，称为继电保护装置；原来实现此 功能的装置是由继电器组合来实现的，故称为继电保护装置，而 目前继电器已被电子元件及计算机替代，但仍沿用此名称。在电 力部门常用继电保护一词泛指机电保护技术或由各种继电保护装 置组成的继电保护系统。
灵敏系数：检验保护装置所保护的范围发生故障时， 继电保护装置的反映能力。
灵敏系数的含义：
★ 反应故障参量增加而动作的保护装置 ： Klm=保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值 / 保护装置 的动作参数
★ 反应故障参量降低而动作的保护装置 ： Klm=保护装置的动作参数 / 保护区末端金属性短路时故障参数的 最大计算值
停电范围尽量减少，让无故障部分仍能继续安全运行。
1）d1 、d2 、d3短路的切除范围。 2）考虑拒动的可能：远后备、近后备。
2 、速动性：快速切除故障可以提高电力系统并列运行的 稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间， 以及缩小故障元件的损坏程度。
3 、灵敏性：指对其保护范围内发生故障或不正常运行状 态的反映能力。在保护范围内，不论短路点的位置、 短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能 敏锐的正确反映。
一、系统发生短路时可能产生的后果 1 、通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏； 2 、短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们
的损坏或缩短使用寿命； 3 、电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或
影响工厂产品的质量； 4 、破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至瓦解整个
一、继电保护原理发展史： 1 、19世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式
的电磁型过电流继电器； 2 、1901年出现了感应型过电流继电器； 3 、1908年提出比较被保护元件两端电流的差动保护原理； 4 、1910年方向保护得到运用； 5 、1920年前后距离保护出现； 6 、1927年前后出现了利用高压输电线路上高频载波电流传送和比较
输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置； 7、1950年前后出现了利用微波传送电量的微波保护； 8 、1970年前后诞生了行波保护装置。
二、继电保护装置发展史：
1 、机电式继电器：上世纪50年代以前，以电磁型、感应型、电动型 继电器为主，都具有机械转动部分。
优点：运用广，积累了丰富的运行经验，技术比较成熟。