第十四章05 微机继电保护讲述
电气系统继电保护微机保护基础讲义
10.2.2 微机保护装置硬件系统构成
微机保护装置硬件系统按功能可分为如下五个部分 (l）数据采集单元。包括电压形成和模数转换等模块，完 成将模拟输入量准确地转换为数字量的功能； (2）数据处理单元。包括微处理器、只读存储器、随机存 取存储器、定时器以及并行口等。微处理器执行存放在程序存 储器中的保护程序，对由数据采集系统输入至随机存取存储器 中的数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能； (3）开关量输入／输出接口。由若干并行接口、光电隔离 器及中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号警 报、外部接点输入及人机对话等功能； (4）通信接口。包括通信接口电路及接口以实现多机通信 或联网； (5）电源。供给微处理器、数字电路、模数转换芯片及继 电器所需的电源。一种典型的保护装置的硬件结构示意图如图 10.2所示。
(2）模拟低通滤波器（ALF) 电力系统在发生故障时，其电流、电压中一般均含有较高 的频率成分。而口前微机保护原理大都是反映工频分量的，同 时，任何实际的A/D 变换器所能达到的最高采样频率总是有限 的。因此，需要在采样之前将信号频率限制在一定频率之下。 即限制输入信号的最高频率。 要限制输入信号的最高频率，只需要在采样前用一个模拟 低通滤波器，将1/2采样频率以上的信号频率分址滤掉。模拟低 通滤波器可以采用无源或有源的。图10.6为模拟低通虚波器。
第二步由控制电路置Z2=“l”，这时，R—2R网络的输 出V0=V01+V02（这是对应Z1=“l”的情况。如果Z1=“O”，则 V0=V02）。比较器第二次比较V0与VA的大小，并同第一次一样， 根据比较结果，决定Z2保留“1”还是清“0”。如此进行十 一次比较后，可在一定误差范围内达到VA=V0，这时，寄存在 Z1～Z11中的11位二进制数与VA成比例，它就是A/D转换后得 到的数字量。
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。
微机继电保护系统硬件构成教材课程
微机继电保护系统的发展经历了从模拟式保护到数字式保护的演变，随着计算 机技术和通信技术的发展，微机继电保护系统的性能和功能得到了不断提升。
发展
未来，微机继电保护系统将朝着智能化、网络化、集成化的方向发展，进一步 提高电力系统的自动化和智能化水平。
微机继电保护系统的历史与发展
历史
微机继电保护系统的发展经历了从模拟式保护到数字式保护的演变，随着计算 机技术和通信技术的发展，微机继电保护系统的性能和功能得到了不断提升。
保护策略。
集成化
未来微机继电保护系统将更加集 成化，能够实现多种保护功能一 体化，减少设备数量，提高系统
的可靠性和稳定性。
微机继电保护系统的技术发展趋势
数字化
随着传感器技术和通信技术的发 展，微机继电保护系统的数字化 程度将进一步提高，能够实现更 快速、更准确的信息采集和传输。
智能化
人工智能和大数据技术的应用， 将使得微机继电保护系统具备更 强的自我学习和自我调整能力， 能够根据运行状况自适应地调整
硬件电路设计
主控电路
用于数据处理和控制逻辑的实 现。
信号输入/输出电路
实现与一次设备的信号交互。
人机交互电路
实现操作界面和显示功能。
电源电路
提供系统所需的各种电源。
元器件的选择与布局
元器件选择
根据需求选择合适的元器件，如微处理器、存储器、传感器等。
元器件布局
合理安排元器件的位置，确保信号传输的可靠性和稳定性。
硬件设计原则与流程
硬件设计原则
可靠性、稳定性、实时性、可扩 展性。
硬件设计流程
需求分析、方案设计、原理图设 计、PCB布线、样机制作与测试 。
硬件电路设计
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
继电保护讲义
当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障或发生了危及其安全稳定的事件时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。
实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的，一般通称为继电保护装置；用于保护电力系统的则通称为电力系统安全自动装置。
1.电力系统的运行状态正常运行状态不正常运行状态：系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷，系统频率异常，电压异常，系统振荡等。
故障状态：常见的故障有断线故障，短路故障。
其中最常见，危害最大的是各种类型的短路故障。
（1）有选择性地将故障元件从电力系统中快速、自动地切除，使其损坏程度减至最轻，并保证系统其他无故障部分继续运行。
2）反应系统的不正常工作状态；一般通过发出警报信号，提醒值班人员处理。
在无人值班情况下，继电保护装置可视设备承受能力作用于减负荷或延时跳闸。
（1）配合继电保护提高供电的可靠性；（2）保证电能质量、提高系统经济运行水平、减轻运行人员的劳动强度（3）自动记录故障过程，有利于分析处理事故一般由测量部分、逻辑部分和执行部分三个部分构成。
对于反映电力系统故障而作用于断路器跳闸的继电保护，电力系统对其的基本要求为具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
(四性)选择性：指继电保护动作时，仅将故障元件或线路从电力系统中切除，使系统无故障部分继续运行。
速动性：指继电保护以允许而又可能的最快速度动作于断路器的跳闸，断开故障元件或线路主保护满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
后备保护(近后备、远后备）主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。
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。
灵敏性：指继电保护对设计规定的保护范围内发生故障及异常运行状态的反应能力。
继电保护的灵敏性，通常以通入继电保护装置的故障量和给定的继电保护装置起动值进行比较，其比值作为考核继电保护灵敏性的指标。
微机继电保护综述精选文档
微机继电保护综述精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-重庆能源职业学院课程设计题目微机继电保护综述系专业班级姓名指导教师年月日目录摘要应用微型计算机或微处理机构成的继电保护。
1965年已开始计算机保护的研究工作，但由于在价格、计算速度和可靠性方面的原因，发展缓慢。
70年代初、中期，大规模集成电路技术的飞速发展，微型计算机和微处理机问世，价格大幅度下降，计算速度不断加快，可靠性也大为提高，微机继电保护的研制随之出现高潮，到70年代后期已趋于实用。
本文主要讲述微机继电保护硬件组成原理，微机继电保护的算法，数字滤波器的概述及输电线路微机保护装置举例。
1 微机继电保护的发展世界微机保护的发展历史1）20世纪60年代末期，开始倡议用计算机构成继电保护。
2）20世纪70年代，掀起了研究热潮。
3）20世纪70年代末期，开始进入实用化阶段。
4）1979年后，推出各种定型的商业性微机保护产品，并迅速推广。
我国微机保护的发展历史1）70年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展做了广泛的介绍和综述分析。
2）70年代末至80年代初广泛地开展各种算法以至样机的研制。
3）1984年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距离保护样机在河北马头电厂投入试运行。
4）1986年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。
5）1987年9月26日，微机距离保护经受人工短路考验。
6)目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品。
7）在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动化、配电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。
在未来几年内。
微机保护发展趋势1)从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活性和动作过程透明方向发展。
2)从原理上，向智能化、模块化、网络化和综合化方向发展。
2 微机继电保护装置的特点微机继电保护装置特点由于我国大量使用整流型或晶体管型，因此调试工作量大，尤其是一些复杂的保护，调试一套保护常常需要较长的时间。
分享微机继电保护装置基础知识
分享微机继电保护装置基础知识1. 继电保护基本概念1.1 继电保护在电力系统中的作用地理分散的发电厂通过输电线路、变压器和变电所等相互连接形成电力系统，它包括发电、输电、配电、用电等4个环节。
电力系统输配电网络分几个电压等级，在传输距离和传输容量一定的条件下，选用的电压等级越高，则线路电流越小，相应线路的功率损耗和电压损耗也越小，但相应的绝缘要求也越高，造价也越高。
一般来说，传输功率越大、传输距离越远，所选用的电压等级也越高。
现阶段我国电力系统主要电压等级有750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、35KV等。
电力系统输电是三相制的，分别称为A相、B相和C相，相与相、相与地之间是绝缘的。
正常运行时电力系统A相、B相和C相的电流、电压是50HZ正序交流量，即三相幅值相等，相位是A相超前B相120度，B相超前C相120度，C相超前A相120度。
电力系统出现最多的故障形式就是短路，所谓短路就是一相或多相载流导体接地或相接触，是绝缘损坏造成的。
短路对电力系统的影响主要有以下几个方面：u 短路电流可能达到该回路额定电流的几倍到几十倍甚至上百倍。
当巨大的短路电流流经导体时，将使导体严重发热，造成导体溶化和绝缘损坏。
同时巨大短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。
u 短路时往往同时有电弧产生，高温电弧不仅可能烧毁故障元件本身，也可能烧毁周围设备。
u 短路造成网络电压降低，巨大的短路电流流经电力系统网络造成电压损失增大，越靠近短路点电压降低越多。
当供电地区电压降至额定电压的60％时，如不能快速切除故障就可能造成电压崩溃，引起大面积停电。
u 短路还可能会引起并列运行的发电机稳定性破坏，即使短路切除后，系统也可能振荡。
导致大量甩负荷。
u 不对称短路还将产生负序电流、电压，可能损伤发电机或电动机。
电力系统在运行中，可能发生各种类型的故障运行状态。
最常见同时也是最危险的故障是各种形式的短路，它严重危及设备安全和系统可靠运行。
继电保护第14章
U2
.
I1
R
U2
.
(a)
(b) 14-2 输入变换及电压形成回路原理图
(c)
电流、电压变换器
2、采样保持（S/H）电路和模拟 滤波器
（1）采样保持（S/H） 电路 采样保持电路的作用是 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 保持输出不变。把随时 间连续变化的电气量离 散化。 采样保持电路的工作原 理可用图14-3说明。
3．模拟量多路转换开关（MPX）
保护装置通常需要对多个模拟量同时采样，以准确得到各个 电气量之间的相位关系并且使相位关系经过采样后保持不变。 故硬件中对每个模拟量设置一套电压形成回路，ALF回路及S /H回路。但由于A/D转换器价格较贵，为了降低成本，采用 多路采样，通道共用一个A/D转换器。用多路转换开关实现 通道切换。常用的多路转换开关包括选择接通路数的二进制 译码电路和由它控制的各路电子开关。它们被集成在一个芯 片中。 图14-6为常用16路多路转换开关芯片AD7506内部电路组成框 图。它有A0-A3四个路数选择线以便由CPU通过并行接口芯片 或其它硬件电路给A0-A3赋以不同的二进制码，选通S1-S16 中中相应的一路电子开关。
图14-3采样保持电路工作原理
（2）模拟低通滤波器（ALF）
电力系统在发生故障时，故障瞬间的电压或电流里一 般含有各种高频分量，而目前微机保护原理大部分是 反映工频分量的，同时任何实际的变换器所能达到最 高采样频率总是有限的。 由奈奎斯特采样定理可知， 如果被采样信号为有限带宽的连续信号，其所含的最 高频率成分为fmax；则采样频率应不小于2fmax，原来 的模拟信号就可以完全恢复而不会畸变。否则将产生 频率混叠现象，使原来的信号波形发生畸变。
继电保护讲义
继电保护的配置原则
• 超高压（220kV及以上），双重化原则，近后备+断 路器失灵。 • 高压（220kV以下），主、备独立，远后备。 • 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速 度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护。
继电保护的配置原则
• 后备保护是主保护或断路器拒动时 Nhomakorabea用来切除故障的 保护。 • 远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力 设备或线路的保护来实现的后备保护。
突变量（零序、负序）保护
• 突变量保护分析按无源网络，外加源在故障点。以TV、 TA为界，正向故障（横向或纵向）电压和电流的关系 （欧姆定律）决定于反向阻抗；反向故障（横向或纵 向）电压和电流的关系（欧姆定律）决定于正向阻抗。
TV、TA的安装位置与保护范围的关系
• 一般横向故障由TA的安装位置决定保护范围，这是因 为TA两边故障的电流方向不同，而TV两边故障的电 压相同；纵向故障由TV的安装位置决定保护范围，这 是因为TV两边故障的电压方向不同，而TA两边故障 的电流相同。
划分保护范围
• 保护范围分为两类：一类是保护范围固定不受运行方 式影响，如：被保护的线路、被配合的相邻线路的纵 联保护和距离保护Ⅰ段、相邻变压器的差动保护、变 压器另一侧出线的纵联保护和距离保护Ⅰ段。另一类 是保护范围不固定受运行方式影响，如：被配合的电 流保护、距离保护高段。这类保护要找到保护范围很 不容易，尤其当保护范围伸出本线路，对侧母线接有 多分支，对每一个分支都存在一个保护范围。但是， 这些保护范围是由一个保护定值决定的。因此，同原 理保护配合往往是定值上的配合，即用配合定值乘以 助增系数或分支系数。不同原理保护配合就不能在定 值上取得配合，这是因为各序网络独立，存在不同的 电流分配系数，两类保护定值没有固定的关系。
微机继电保护学习课件
２、第二代微机保护装置
华北电力学院北京研究生部首先研制的。第一 套“11”型微机保护装置于1990年5月投入了试运 行。其代表产品WXH—11和WXB—11 。 特点：
1.3 我国微机继电保护存在的问题
➢ 微机保护在电力系统中的地位问题 ➢ 微机保护装置的标准化和质量监督 ➢ 微机保护装置的硬件、软件和规范化问题 ➢ 产品的先进性和实用性、经济性问题
1.4 微机继电保护的基本构成
计算机式继电保护是由“硬件”和“软件” 两部分组成的，硬件是实现继电保护功能的基础。 而继电保护原理是直接由软件，即由计算程序来 实现的，程序的不同可以实现不同的原理。程序 的好坏、正确与错误都直接影响着保护性能的优 劣、正确或错误。
2．微机继电保护装置的硬件系统
2.1 传统保护装置硬件系统构成 2.2 微机保护装置的硬件结构 2.3 微机保护的数据采集系统
2.1 传统保护装置硬件系统构成
根据不同原理构成的继电保护装置种类虽然很多，但 一般情况下，它们都是由三个基本部分组成，即测量部 分、逻辑部分和执行部分，其原理框图如图2.1所示。
➢ 自适应控制技术在继电保护中的应用
➢ 人工神经网络在继电保护中的应用
➢ 变电所综合自动化技术
➢ 数字信号处理器DSP 的应用 ➢ 高速数据采集系统(DAS) 应适应人工智能技术、小波分
析理论
➢ 综合利用模糊理论及人工神经网络各自的特点形成的模 糊神经网络已成为研究提高电力系统继电保护可靠性、 快速性、灵敏性及选择性的一个重要发展方向
(2)逻辑部分是根据各测量元件输出量的大小、性质、组 合方式、出现顺序，来判断被保护设备的工作状态，以 决定保护是否应该动作。
继电保护讲义
同步稳定
振荡及振荡闭锁
• 无故障全相振荡的电压轨迹和阻抗轨迹 • 静稳破坏——突变量电流不启动，电流缓慢增 加，当超过静稳电流时闭锁距离保护。 • 暂稳破坏——突变量电流启动，静稳电流不动 作，开放距离保护160ms左右，之后闭锁距离 保护。 • 时间上躲振荡周期（ 1.5s）。振荡时测量阻抗 周期性动作、返回。
• 主要特征是所有变换系数是实数。在实现上运 算速度快。 • 叠加原理（略）。突变量保护。
电力系统对继电保护的要求
• • • • • “四性”： 可靠性（可信赖性和安全性） 选择性 快速性 灵敏性
“四性”
• 可靠性（可信赖性和安全性） • 可信赖性：要求继电保护在设计要求它动作的异常或 故障状态下，能准确地完成动作，即要求不拒动。 • 安全性：要求继电保护在非设计要求它动作的其他所 有情况下，能够可靠不动作，即要求不误动。 • 可信赖性与安全性是一对矛盾。实际应用中它与接线 方式与电网结构有关 。 • 对于 220kV 电网以可信赖性为主，重点防止保护拒动。 • 对于500kV电网以安全性为主，重点防止保护误动。
振荡及振荡闭锁
• 对称开放——利用振荡中心电压随δ变化而变 化；短路点电压基本不变化（约0.05pu）。 • UCOSφ——无故障时是振荡中心电压；三相 短路时是短路点电压。 • 带短延时区分振荡和三相短路。
躲负荷抗振荡及过渡电阻
• 线路保护避开最大事故过负荷、系统振荡不误 动和可切除振荡中故障是线路保护一个原则。 对超高压线路主要针对的是距离保护，避开最 大事故过负荷和耐过渡电阻能力是一对矛盾， 一致认为相间距离耐过渡电阻的能力不低于 20Ω/相（相间40Ω）便可，恰当地整定容易避 开最大事故过负荷。接地短路可能有大的接地 电阻，但接地距离也只能对付不太大的过渡电 阻（如小于80Ω/相），对于大接地过渡电阻 （如300Ω/相）只有靠零序电流切除。
微机继电保护
算法
对离散和量化的数字式采样序列，用数学运算方法实现故障量的测量，这就是微机保护的算法问题。要求运 算精度满足保护的实际需要，同时计算时间又尽可能短。微机继电保护的研究初期，一些算法是基于被采样的电 压、电流均系纯正弦波的，为此应将输入信号进行预处理。稍后，相继提出傅里叶算法和沃尔什函数算法。它们 假定输入信号中含有非周期分量、基波和高次谐波。这些算法本身具有很强的滤去高次谐波的功能，因此无需另 设数字滤波器，但对非周期分量必须采取其他措施。由于电力系统中大量应用铁磁非线性元件，输电线路分布电 容和串联、并联电容，以及电压互感器、电流互感器的暂态特性等因素的影响，使微机继电保护输入信号中还含 有许多随机高频分量，它们起着干扰或噪声的作用。对此，可采用最小二乘曲线拟合算法或对计算结果采取平滑 措施。上述种种算法都是先算出电压、电流的大小和相位，然后根据保护的动作判据作进一步的运算，最终实现 其保护功能。也有一些算法将电量运算与保护动作判据运算直接结合在一起，例如用离散值直接实现的方向阻抗 继电器的算法。
系统采集
电量变换
微机保护中通常要求输入信号为±5V或±10V的电压信号，这是由所采用的模数转换器所决定的。而从被保 护的电力线路或电气设备的电流互感器、电压互感器或其它变换器上取得的二次数值对微机电路是不适用的，所 以需要进行电量变换。电量变换一般采用中间变换器来实现。
采样定理和模拟低通滤波
由于输入信号是模拟量，因此信号在进入微型计算机之前首先进行采样并保持。采样就是把一个是时间连续 函数信号变换为对时间
由于输入信号常常有多个，故设置多路转换器将输入模拟信号逐个交与A/D变换器转化成数字量这些数字量 应在存储器中按先后顺序排列，以便后续功能处理判断的正确，实现以某种频率的正弦电量为基础的继电保护原理,必须将经A/D变换后 的数字量再经一次滤波。由于数字滤波器精度高、可靠而且调整灵活，通过时分复用可使装置简化，因此微机保 护中普遍采用数字滤波器。数字滤波器本身可理解为一个计算程序或算法，它将代表输入信号的数字时间序列转 换为代表输出信号的数字时间序列，使信号按照预定的形式变化。微机继电保护中应根据电力系统信号的特点和 保护原理的要求设计、选择相应的数字滤波器。数学滤波器的主要性能指标是频域特性、时延和计算量。
微机型继电保护PPT课件
5．如何保证继电保护的可靠性?
答：继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技 术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和 管理来保证。任何电力设备(线路、母线、变压器 等)都不允许在无继电保护的状态下运行。220kV及 以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输 入、输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的 继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或 任一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护装 置操作另一组断路器切除故障。在所有情况下，要 求这购套继电保护装置和断路器所取的直流电源都 经由不同的熔断器供电。
微机保护的优点
20年来，微机型继电保护装置在我国电力系统 中获得广泛应用，常规的电磁型、电动型、整流型、 晶体管型以及集成电路型继电器已经逐渐被淘汰。 以往，继电保护装置与继电保护原理是一一对应的， 不同的保护原理必须用不同的硬件电路实现。微机 继电保护的诞生与应用彻底改变了这一状况。微机 继电保护硬件的通用性和软件的可重构性，使得在 通用的硬件平台上可以实现多种性能更加完善、功 能更加复杂的继电保护原理。
2 ．继电保护在电力系统中的任务是什么? 答：继电保护的基本任务： (1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该 元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最 近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力 系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本 身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满 足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂 态稳定性等)。 (2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常 工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经 常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理， 或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引 起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况 的继电保护装置允许带一定的延时动作。
微机继电保护硬件教学讲义
总结词
电流保护具有简单、可靠、动 作迅速等优点，但也有灵敏度 不高、不能区分故障类型等缺 点。
详细描述
电流保护通常作为主保护使用 ，但在复杂电网中，可能需要 与其他保护配合使用，以提高 保护的可靠性和选择性。
电压保护
总结词
电压保护是通过检测线路上的电压来动作的保护 装置，主要用于切除电压异常或失压故障。
开关量输入/输出模块的作用
03
实现开关量信号的采集和输出，保证装置与外部设备的通信和
控制，提高装置的可靠性和稳定性。
开关量输入/输出模块
开关量输入/输出模块
01
用于采集和输出开关量信号，实现装置与外部设备的通信和控
制。
开关量输入/输出模块的组成
02
包括光电隔离电路、驱动电路等部分，用于实现开关量信号的
人机接口模块
人机接口模块
用于实现装置的人机交互功能，提供操作界面和显示界面。
人机接口模块的组成
包括键盘、显示屏、指示灯等部分，用于实现人机交互功能。
人机接口模块的作用
实现装置的人机交互功能，提供操作界面和显示界面，方便用户对 装置进行操作和监视。
03
微机继电保护基本原理
03
微机继电保护基本原理
CPU模块的组成
包括中央处理器、存储器、定 时器等部分，用于实现数据处 理和控制功能。
CPU模块的作用
实现微机继电保护装置的数据 处理和控制功能，保证装置的 准确性和可靠性。
模拟量输入模块
模拟量输入模块
模拟量输入模块的作用
用于采集和转换模拟信号，将模拟信 号转换为数字信号，供CPU模块处理。
实现模拟信号的采集和转换，为CPU 模块提供数字信号，保证装置的准确 性和可靠性。
微机继电保护原理讲解
微机继电保护原理讲解微机继电保护原理浅析摘要：本文就继电保护领域日益应用广泛的微机继电保护，从硬件、算法、电磁兼容等几方面作以原理性的浅析。
关键词：微机继电保护1.概述继电保护是关系着电力系统安全运行的关键。
继电保护技术的发展大致分为四个阶段：电磁型、晶体管型（又称半导体型或分立元件型）、集成电路型、微型计算机型。
目前，随着微电子技术的发展，微机型继电保护技术的应用已越来越广泛。
与传统的继电保护技术相比，微机继电保护主要有以下的优点：（1）改善和提高继电保护的动作特性和性能；（2）可靠性大为提高；（3）内部编程软接线的方式大大降低了电气二次线路的复杂性；（4）可以充分利用CPU的资源，实现其他测量、管理、通讯等功能；（5）微机特有的记忆存槠功能能很好的实现故障追忆，提高运行管理效率；（6）自检能力强，可以省去每年花费大量人力物力而必须去做的继电保护预防性试验，可以保证生产的连续运行；（7）扩展能力强。
2.微机型继电保护装置的硬件构成2.1微机继电保护装置典型硬件结构微机型继电保护装置是微机控制技术的应用实例之一。
它是以微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。
图2-1给出了微机保护的典型硬件结构图。
2.2微机保护装置的输入输出通道微机保护的输入通道分为模拟量输入通道和开关量输入通道，输出通道主要为继电器逻辑回路。
输入通道主要完成电力系统的电压、电流信号的采集和一次设备的状态量采集（比如断路器的运行状态）；而输出通道主要完成保护跳闸信号、告警信号的输出。
2.2.1模拟量输入通道目前，微机保护的模拟量采集均采用交流采样技术。
模拟量输入通道主要由模拟量输入变换回路、低通滤波器、采样和A/D转换器等几个环节构成。
2.2.1.1模拟量输入变换回路由一次回路的CT、PT的二次侧输入至微机保护器的信号，一般数值较大，不适合内部A/D转换的电平要求（一般A/D转换回路的输入电压范围为±2.5V、±5V 或±10V）。
微机继电保护基本原理教材课程
用于数据采集、计算、逻辑判断和输出控制。
输入输出接口
实现与外部电路的信号传输和控制。
存储器
用于存储程序、数据和故障信息。
电源
为微机继电保护提供稳定的电源。
微机继电保护的硬件选型
01
02
03
04
根据系统要求选择合适的中央 处理单元（CPU）型号，确保
数据处理能力和实时性。
根据需要选择适当的存储器容 量，确保能够存储足够的程序
硬件部分
包括中央处理器（CPU）、存储器、 输入/输出（I/O）接口、电源等，负 责数据采集、处理和执行。
软件部分
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 软件根据继电保护要求实现特定的功 能。
微机继电保护的算法
傅里叶变换算法
用于检测电气量的频率 特性变化，常用于变压 器和发电机的匝间短路
20世纪80年代末至90年代初，集成电路保 护的推出进一步推动了微机继电保护技术 的发展。
成熟阶段
未来展望
自20世纪90年代中期以来，随着计算机技 术的飞速发展，微机继电保护技术逐渐成 熟并广泛应用于电力系统。
随着人工智能、大数据等新技术的应用， 微机继电保护将朝着更加智能化、自动化 的方向发展。
02 微机继电保护的基本原理
案例二：低压配电系统的微机继电保护
总结词
低压配电系统是电力系统的末端环节，其运行状况直接关 系到电力用户的用电安全和稳定。
详细描述
01 微机继电保护概述
CHAPTER
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、数字滤波器的基本概念
数字滤波器通过数字运算和编制程序，由计算机执行 程序以实现滤波。 与模拟滤波器相比，数字滤波器主要有以下优点： （1）精度高。数字滤波器中增加字长很容易提高精度； （2）可靠性高。滤波性能不受环境和温度影响，稳定性好； （3）灵活性好。改变滤波器的性能只要改变程序中的算法或 某些滤波系数。
中国电力出版社
表14-1 WXB-11型微机保护装置插件 编号及功能表 • 插件编号 插件名称 插件功能
• • • • • • • • • • • • • 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 AC VFC PU1 PU2 CPU3 CPU4 CPU0 DI2 TRIP LOGIC SIGNAL ALARM POWER 交流变换器 电压频率模数换 高频保护 距离保护 方向零序电流护 综合自动重合闸 人机对话8DI1开关量输入 开关量输入 跳闸出口继电器 逻辑 信号继电器 告警继电器 逆变稳压电源
表14-1其中1～2号插件属于成数据采集系统，3～7号插件属于 微机系统，8～13号插件属于开关量输入、输出及相关继电器电 路，14号插件为电源。
中国电力出版社
二、高频保护功能概述
该保护包含高频距离保护和高频零序方向保护，分别反映相间故障 和单相接地故障。高频保护设置了相电流差突变量原理的启 动元件DI1，如果保护范围内故障，则DI1动作，启动其执行 元件KST，同时，使保护进入故障处理程序，进行故障计算。 进入故障处理程序后，先执行一段相电流差突变量原理的选 相程序。以判断故障类型和相别。当判定为相间故障，则计 算故障相间阻抗，由带记忆的多边形动作特性的阻抗元件判 别方向。若正方向，启动停信继电器KHS，等待对侧信息，符 合出口条件时，出口三跳；若判为反方向故障，则直接进入 振荡闭锁程序。若判定为单相接地故障，由零序功率方向元 件判别方向，两侧均为正方向时，60ms内出口选相跳闸；反 方向时，则进入振荡闭锁程序。
中国电力出版社
• WXB-11型微机线路保护装置简介 • 该装置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。 • 该装置采用电压-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，提高了保护装置的可 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。为装置提供准确计时功能。 • 通过装置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。工作开关置于调试位置时，进入监控程序， 其作用是调试和检查微机保护装置的硬件电路，输入或修改及固 化保护定值。
中国电力出版社
• 当工作方式置于运行位置时，进入运行程序。 CPU1～CPU4的运行程序主要有常规的自检打印 主程序，采样中断服务程序和故障处理程序三 大模块。 • CPU0的运行程序主要有巡检、报告打印、 键盘命令处理以及定时器软件时钟中断服务程 序，在该中断服务程序中检查有无启动元件的 开入量以及同步各个CPU系统的时钟。 • 整个保护装置由14个插件构成。各插件编号和 功能如表14-1所示。
第十四章 微机继电保护原理
第一节 概述
第二节 微机继电保护装置硬件的构成原理
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置可靠性的措施
中国一、数字滤波器的基本概念
二、几种基本数字滤波器
（一）减法滤波器 （二）加法滤波器 （三）积分滤波器 （四）级联滤波器
中国电力出版社
• 高频距离保护开放100ms，高频零序保护不用振荡闭锁， 在第一次故障时不带延时，但60ms 内不动作，以后再 动作需要带60ms延时，这是为了防止由于零序功率倒 向而引起高频零序保护误动作。在振荡闭锁状态时， 高频零序动作，作用于三相跳闸。在振荡闭锁程序中， 设有阻抗元件、相电流元件和零序电流元件，用于判 别振荡是否停息，若上述三个元件持续4s均不动作， 说明故障已切除，振荡已停息，保护整组复归。 • 当线路非全相运行时，高频距离保护和高频零序保护 应退出工作，不再利用通道。此时，利用反映两健全 相电流突变量元件DI2来判断健全相是否发生故障，如 发生故障则立即出口三相跳闸。为保证可靠切除出口 发展性故障，阻抗元件特性带偏移。
中国电力出版社
电力系统发生故障瞬间，由于电流和电压信号含
有衰减的直流分量和各次谐波，而大多数保护装置的 原理是建立在反映正弦基波或整数次谐波基础之上， 所以对输入信号要作滤波处理。
微机保护装置处理的是离散的采样信号，为满足
采样定理的要求，是用前置低通滤波器，滤出输入信 号中那些高于的频率成分，但这只是为了防止频率混 叠，但它的截止频率还是很高的，难以接近工频。在 微机保护中采用数字滤波器滤出直流分量和部分谐波。
1、数字滤波器的差分方程
数字滤波器的框图
（14-10） ak、bk为常数，x(n)、y(n)分别为滤波器的输入序列和输 出序列。
第五节 微机保护的软件
微机保护装置的软件以硬件为基础，通过算法及程序设计实现所要求的 保护功能。软件分为两大类，一类是监控程序，另一类是运行程序。 监控 程序，包括人机对话接口键盘命令处理程序及对插件调试、定值整定、报 告显示等配置的程序。 运行程序是指保护装置在运行状态下所需要执行的程序。微机保护运 行程序软件一般分为两个模块； （1）主程序。包括初始化、全面自检、开放中断及等待中断等； （2）中断服务程序。通常有采样中断、进行数据采集与处理、保护起 动的判定等，还有串行口中断，完成保护CPU与管理CPU之间的数据传递。 如保护的远方整定、复归、校对时间或保护动作信息的上传等。中断服务 程序中包含故障处理程序子模块，它在保护启动后才投入，用以进行保护 特性的计算、判定故障性质等。 中断服务程序中包含故障处理程序子模块，它在保护启动后才投入， 用以进行保护特性的计算、判定故障性质等。 下面以WXB-11型微机线路保护装置为例，说明高频保护软件的构成。