电力系统继电保护微机保护基础
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。
三、电力系统继电保护基础知识
电力系统继电保护基础知识一、电力系统继电保护的基本概念1. 继电保护的3个组成部分：•测量回路•逻辑回路•执行回路2. 继电保护的3个基本任务：•切除故障元件•反映不正常运行状态•与其他自动装置配合3. [判断题] 电力系统的继电保护是通过监视电力系统中的电气量的变化从而判断系统是否出现故障。
（×）4. 可靠性包括安全性（不误动）和可信赖性（不拒动），主要取决于保护装置本身的制造质量。
5. 选择性是通过合理地选择保护方案、正确地进行整定计算以及精确地调整试验而获得的。
6. 灵敏性并不是越大越好，有时与安全性相矛盾。
7. 保护的整定时间是通过时间继电器来整定的，所以整定的动作时间是指时间继电器的动作时间。
8. 电力系统安全自动装置包括：•低周、低压减负荷装置•自动重合闸•故障录波器•备自投装置•系统解列9. 逻辑回路包括：•“或”回路•“与”回路•“延时启动”回路•“记忆”回路10. 最早出现的是过电流保护类型的熔断器装置，以后经历了机电型、晶体管型、集成电路型、微机型四个阶段。
11. 微机保护软件是由初始化模块、故障检出模块、故障计算模块组成。
12. 不通电时闭合的触点叫常闭触点，不通电时断开的触点叫常开触电。
二、电网的电流保护No.1 单侧电源网络相间短路的电流保护1、（瞬时）电流速断保护校验时要求最小保护范围不小于本线路全长的15%~20%。
2、限时电流速断保护要求灵敏系数大于1.3~1.5。
3、定时限过电流保护要求近后备的灵敏系数大于1.3~1.5，远后备的灵敏系数大于1.23。
4、时间阶梯∆t为0.5s。
5、对于线路-变压器组接线，电流速断可以保护线路全长。
可以只装设电流速断和过流保护。
6、相间电流速断保护比零序电流速断保护范围小，因为零序阻抗较大，其电流曲线陡。
7、运行方式的变化对电流保护有影响，对低电压保护、距离保护等均无影响。
8、定时限过电流保护整定：其中，Krel=1.15~1.25，Kre=0.85~0.95。
电力系统基本概念及继电保护基本原理
电力系统基本概念及继电保护基本原理电力系统基本概念一、电力系统的组成1、电能在现代社会中的地位及优点：1)、电能在现代社会中是最重要、也是最方便的能源；2)、它可以方便地转化为别的形式的能，如机械能、热能、光能、化学能等；3)、易于实现输送和分配；4)、应用规模也很灵活。
2、几个基本概念：电力系统－－生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。
动力系统－－如果把火电厂的汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，水电厂的水轮机和水库等动力部分与电力系统包括在一起，称为动力系统。
电力网－－电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。
二、对电力系统运行的基本要求1、电力系统运行的基本特点：1）电能不能大量存储：生产、输送、分配和消费同时进行；2）电力系统的暂态过程非常短促；3）与国民经济的各部门及人民日常生活有着极为密切的关系，供电的突然中断会带来严重的后果。
2、根据以上电力系统的特点，对其的基本要求是：1）保证安全可靠供电；具体做法为：A 严密监视设备的运行状态和认真维修设备以减少其事故的发生；B 不断提高运行员的技术水平，减少误操作的次数；C 系统具备有足够的有功及无功电源；D 完善电力系统的结构，提高抗干扰能力；E 利用现代的高科技实现对系统的控制和监视；F 根据对用电可靠性的要求，降负荷按等级划分。
2）要有符合要求的电能质量（电压和频率）；3）要有良好的经济性：降低耗媒率，降低线损等。
三、电力系统的接线方式1、无备用接线方式：2、有备用接线方式：四、电压，电流，有功功率，无功功率，功率因数，频率的基本概念及相互关系U：电压有效值 I：电流有效值F：频率 CosǾ：功率因数P：有功功率 Q：无功功率S: 视在功率关系：S ＝ P＋ j QP ＝ U I CosǾQ ＝ U I SinǾ五、一次设备与二次设备的概念1、一次设备：指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备，它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等；2、二次设备：指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备，如熔断器、控制开关、保护装置、控制电缆等。
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。
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某智能建筑
03
采用微机继电保护装置实现对楼宇自动化系统的保护和控制，
提高了建筑的能源利用效率和安全性故障与处理方法
常见故障类型
采样故障
模拟量输入回路故 障，导致采样数据 异常。
软件故障
程序运行错误或死 机。
电源故障
电源模块故障，导 致装置无法正常工 作。
算法处理
微处理器根据预设的保护算法对采集 到的数据进行处理，判断是否发生故 障或异常。
输出执行
根据算法处理结果，通过输出接口发 出跳闸或合闸等控制信号，实现对一 次设备的保护。
人机交互
通过人机界面显示装置的运行状态和 故障信息，方便用户进行监控和维护 。
PART 03
微机继电保护装置的应用 场景与优势
通信故障
与外部设备或控制 系统的通信中断。
硬件故障
装置内部硬件损坏 。
故障处理方法
采样故障处理
检查模拟量输入回路，确保采 样数据准确。
软件故障处理
重启装置或重新下载程序。
电源故障处理
检查电源模块，确保正常供电 。
通信故障处理
检查通信接口和线路，确保通 信正常。
硬件故障处理
更换损坏的硬件模块。
故障预防措施
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目 录
• 微机继电保护装置概述 • 微机继电保护装置的组成与原理 • 微机继电保护装置的应用场景与优势 • 微机继电保护装置的常见故障与处理方法 • 微机继电保护装置的未来发展趋势与挑战
继电保护教材-继电保护基础
继电器的表示方法：
用一个方框上面带有触点的图形，继电器所反 应的参数在方框里用一个在电工中通用的字母表
示，如电流I ，电压用U ，时间用t,阻抗用Z等。
常用继电器和接点的表示方法见表0-1。
第五节 继电保护的发展简史
• 最早的继电保护是熔断器 • 19世纪末期出现了电磁型过电流继电器 • 1901年出现了感应型过电流继电器 • 1908年出现了电流差动保护原理 • 20世纪20年代出现了距离保护 • 1927年出现了高频方向保护 • 1950年前后出现了微波保护 • 20世纪50年代出现了行波保护的思想，70年代末期出现了
缺点——动作迅速而同时又能满足选择性要求 的保护装置，一般结构比较复杂，价格比较昂贵。
因此不同电压等级的电网，要求不同，但并非 越快越好，必须根据技术条件而定。
须快速切除的故障： ● 根据维持系统稳定的要求，必须快速切除的高 压输电线路上发生的故障；
● 使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值 (一般为0.7倍额定电压)的故障；
● 按作用于断路后直接作用于断路器的跳闸 机构，因此，需要消耗很大的功率，体积笨重不够灵敏
间接作用式继电器，它动作后利用触点闭合一个辅助操 作回路接通断路器的跳闸线圈，然后由操作机构使断路 器跳闸，其优点是精确性较高和功率消耗小。
● 按工作原理分
电磁型继电器 感应型继电器 电动型继电器 整流型 静态型继电器是晶体管型、集成电路型和微机型继电器的统称
第四节 继电器的分类及其图形符号
继电器——指具有“继电特性”的电器元件。 定义：当作为控制它的物理量达到一定数值 或进入某一定的物理量时，它能够使被控制的物 理量发生突然的变化。 继电器的分类： ● 按接入的方法分：
一次式继电器，其线圈直接接入一次回路 二次式继电器，其线圈通过TA而接于它的二次侧
铁路供电继电保护-继电保护的基础知识
跳闸信号
（1）测量比较元件:对输入量与整定值进行比较,根据比较 结果，判断保护是否应该起动。电流继电器 （2）操作电路：实现一定控制要求的直流电路，去接通所 需的跳闸电路和信号电路。 （3）变换电路：将TA和TV二次侧的电流电压和变换为测量 元件所需的输入量。
二、继电保护的分类
1、按保护装置反应的电参数不同分类 ① Id↑——电流保护 ② Ud↓——低电压保护 ③ Zd↓=Ud↓/Id↑——阻抗保护（距离保护） ④ 出现负序或零序分量——负序或零序保护 ⑤ 方向发生变化——方向性保护 ⑥反映瓦斯气体构成瓦斯保护；反映绕组温度升高可构成过 负荷保护.
微机保护具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，可以实现各 种复杂的保护功能，用同一个硬件实现不同的保护原理。
四、微机保护装置的基本软件程序
五、提高微机保护可靠性的措施
1.抗电磁干扰的措施
（1）电磁干扰的危害
1）计算或逻辑关系错误。
2）程序运行出轨。
3）元器件和芯片损坏。
（2）电磁干扰的来源和类型
外部干扰最常见和严重的是高压系统或直流回路操作、线路 雷电感应和短路故障等引起的浪涌干扰。内部干扰主要有杂 散电感和电容结合引起的不同信号感应，长线路传输造成的 波反射，多点接地造成的电位差等。
a、其性质、后果及危害性有别于故障
b、长时间的不正常运行有可能造成故障。如长期过负荷 →温度升高→绝缘老化→故障
一、继电保护的含义
2.继电保护装置 电力系统中的故障和不正常运行状态都有可能引起系统事
故。为此，需要有这样一种自动装置，它经常地测定供电系统运 行中的状态，并将该测定值和预先整定好的基准值相比较，从而 正确的判别正常和故障状态。当供电系统发生故障时，它按设计 要求自动的发出必要的指令，使与故障点直接有关的断路器跳闸 并显示信号（有些情况下只发出信号）。这样的自动装置就是继 电保护装置。
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
...
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
继电保护基础知识
输电线纵联保护
二、高频保护
二）、通道的工作方式及高频信号的应用 1、高频通道的工作方式： 长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常有高频电 流） 故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。当系统 故障时，发信机由启动元件启动通道中才有高频电流 （经常无高频电流） 2．高频信号的分类及应用 按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信号、闭锁信 号
概述
三、对继电保护的基本要求
3、灵敏性：
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。
概述
三、对继电保护的基本要求
4、可靠性：
指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即
不发生拒绝动作（拒动）；而在不该动作时，它能 可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。
概述
二、继电保护的基本原理、构成与分类
5）按保护所起的作用分：主保护、后备保护、辅助保护；
① 主保护：以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护 ② 后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。分为远 后备和近后备保护两种。 ③ 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
输电线纵联保护
二、高频保护 定义：以输电线载波通道作为通信通道的纵联保 护。高频保护就是将线路两端的电流相位（或 功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线 路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此 信号送至对端，进行比较。 分类：按照工作原理分两大类，方向高频保护和 相差高频保护。 方向高频保护：比较被保护线路两侧的功率方向。 相差高频保护：比较被保护线路两侧的电流相位。
继电保护基础知识
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。
电力系统微机继电保护考试重点简介
8、当测量电压很低时，微机保护用记忆电压计算阻抗，该电压存放在微机的RAM中，为故障前一周波的电压。对于采用方向圆特性作为动作区的算法，当测量电压很小很小(接近等于0),距离保护用记忆电压来计算阻抗
9、系统无故障时发生振动，距离保护通过距离保护启动元件（电流突变算法）闭锁保护
16、微机保护数据采集系统的种类
第一种:由电压形成回路、低通滤波器（ALF）、采样保持器（S/H）、多路转换开关（MPX）、A/D转换器构成。
第二种 ：由电压形成回路、VFC压频转换器、光电隔离器、计数器构成。
17、互感器二次线圈与保护装置中的YB、LB的一次侧相连，完成保护装置的电流、电压输入。
3、线路阻抗不大于100km时用，R-L算法计算出来的线路阻抗能满足精度要求
4、在距离保护的算法中必须考虑过渡电阻和系统振荡的影响以及在保护出口故障时 ，保护动作正确性的问题
5、微机线路距离保护中计算阻抗的算法有傅氏算法、窄带滤波后的基波分量算法、故障分量阻抗算法、阻抗的R-L算法等
6、阻抗算法常见的动作区有多边形特性和圆特性。其中多边形特性是传统保护难以实现的
18、开出回路的主要器件有出口继电器和光电耦合器。保护装置开出回路中与外部相连的是出口继电器的接点。
19、出口压板可用于断开保护装置与跳闸回路的连接。
20、微机保护的数字滤波是用程序实现的。
21、开关量是反映接点接通和断开状态的数字以及控制接点接通和断开的数字只有两个数字0和1
22、将接点状态输入给微机保护叫开关量输入。
8、微机保护的滤波包括有数字滤波和实体滤波两种。其中数字滤波是通过算法实现的。
电力系统继电保护
电力系统继电保护摘要：一种自动的测量和装置，它是指在电力系统中的发电机、线路等部件或电力系统自身出现故障而威胁到电力系统的安全操作时，可以对操作人员发出警报，或直接给受控制的断路器下达跳闸指令，以结束此类事故的发展。
完成此项自动控制的成套设备通常称为继电保护。
编者将对继电保护的基本原理、基本要求、基本任务、分类和设备的继电保护。
关键词：电力系统；继电保护；基本原理一、基本原理继电器应具备正确区分受保护部件是否在正常工作或出现故障、是否在保护区范围或区域以外。
为了达到这种目的，必须从电力系统故障前后的电物量的变化特点出发，建立起保护设备的安全防护功能。
在电力系统故障后，工频电气量的变化表现为：1)增加了电流。
当发生短路时，在断路处与供电端的电力装置及传输线的电流会从负载电流增加到远大于负载电流。
2)电压下降（voltage）。
在相间和接地之间出现短路时，系统中各个点的相位电压或相电压都会降低，并且随着距离短路点的增加而降低。
3)电流和电压的相位角度发生变化。
当三相短路时，电流和电压的相角是负载的功率因数角，通常为20度左右，当三相短路时，电流和电压的相角是60~85度，而当保护反向短路时，电流和电压的相位角度为180°+(60°~85°）。
4)测量阻抗发生变化。
测量电阻，也就是测量点的电压和电流的比率（在保护装置上）。
在正常工作状态下，测得的阻抗是负载阻抗；当金属短路时，测量的阻抗向线路的阻抗转换，当发生故障时，测量的阻抗明显降低，而阻抗角增加。
非对称短路时，会产生相序成分，例如，当两相或单相接地短路时，会产生负序电流和负序电压；在单相接地的情况下，会产生负、零序和电压分量。
这些分量在正常运行时是不出现的。
根据短路故障时的电量变化，可以根据不同的原理，组成继电保护。
另外，除上述的反应工频电气量保护外，还提供了气体保护、继电保护等反应非工频电容量保护。
二、基本要求要实现继电保护装置任务，必须满足四个基本的技术需求：选择性、速度性、灵敏度、可靠性。
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。
电力系统数字式继电保护基础讲解
• 定时器用来记数、产生采样脉冲和实时钟等。 • 而CPU 主系统中的小键盘、液晶显示器和打印机等常
用设备用于实现人机对话。
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开关量输入输出电路
• 1. 开关量输出电路 • 在微机保护装置中设有开关量输出(DO，简称开出)电路，
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数据采集系统
• 2. 采样保持电路和模拟低通滤波器 • 1) 采样基本原理：采样保持(S/H)电路，其作用是在一个极
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其输出不变。
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， “采样脉冲”，用 于对“信号”进行定时采样，从而 得到反映输入信号在采样时刻的 信息，并在随后一定时间内保持 采样信号处于不变的状态。
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微机保护的特征量算法
. 数字滤波器与模拟滤波器相比，有如下优点： . (1) 数字滤波器不需增加硬设备，所以系统可靠性高，
不存在阻抗匹配问题。 . (2) 使用灵活、方便，可根据需要选择不同的滤波方
法，或改变滤波器的参数。 . (3) 数字滤波器是靠软件来实现的，没有物理器件，所
以不存在特性差异。 . (4) 数字滤波器不存在由于元件老化及温度变化对滤波
• 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。
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数据采集系统
• 3) 模拟低通滤波器的应用 • 对微机保护来说，在故障初瞬，电压、电流中含有相
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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。
基本原理：将被转换的电压变换为与之成 正比的脉冲频率，然后在固定的时间间隔内 对具有此频率的脉冲进行计数。频率的大小 代表输入电压的高低。
电压—频率模/数转换器
四、量化与编码
模/数转换器输出的数字信号代码，在 转换过程中同时要完成量化和编码。量化 就是将离散的采样信号瞬时值与A/D转换 器中基准电压的分层进行比较，并按四舍 五入的原则用幅度不连续的电平表示输入 信号的相对幅值。
YB
A Dபைடு நூலகம்CPU
A D
图1—1
微机继电保护工作流程图
一、输入模拟信号的电平变换
输入模拟信号电平变换环节，通常位于前 置模拟通道之前，它是数字保护装置信号输 入的第一环节。该环节的作用有两个：一是 使输入信号与微机模入通道电平相匹配；二 是实现装置内部的电隔离，即不使系统二次 侧设备与微机继电保护之间存在电的联系， 以提高抗干抗能力。
在微机自动装置中广泛应用低通滤波器， 其接线非常简单。如图所示。滤波的时间也 短，约为3ms。
加、减法数字滤波器
基波数字滤波器。只要完成下列算式，就 可将幅值不变的基波滤除掉。
u u k u k 6 U m si n U m si n 1 ( ) 80
U m (s i n sin )0
采样波形图
三、模/数（A/D）转换器
A/D转换器是微机继电保护中的重要元件。 A/D转换器的具体电路很多，在实际装置中考 虑的因素也很复杂，作为基本原理，这里分别 介绍微机继电保护中用得较多的逐次逼近式 ADC、双斜坡ADC和压频变换VFC(逐次逼近式 ADC、双斜坡ADC为选学内容)。
3. 电压—频率模/数转换器（VFC）
2 N u(k) sin k 2
N k0
N
4.均方根算法
U= 1 N
N
u
2 i
i 1
I=
1 N
N
i
2 i
i1
式中 N——每个周期采样点数； ——第i点电压采样值；
u i ——第i点电流采样值。
ii
二、 数字滤波
滤波的方式有两种，一种为模拟滤波，一 种为数字滤波。模拟滤波器要硬件构成，且 滤波用时比数字滤波长。所以在微机自动装 置中只有满足不了采样定理的高次谐波才采 用模拟滤波器滤波。如工频周采样12次，则 采样频率为，而采样定理要求，所以6次及以 上次数的谐波只能靠模拟滤波器来滤除。
以电压为例，在式（1）中，Um是正弦电 压的幅值，在这里是待定的未知量，u是t时刻 的采样值，是已知量。因为采样不与正弦波同 步，所以ωt也是未知量。
显然，一个方程式无法解出两个未知数。为此， 必须再找一个方程式与式（1）联立求解。 对式（1）微分可得
uddutUmcost（3）
由式（1）和式（3）可求出
（6）
不难分析式（6）同时可滤去3次和5次谐波。对3次谐波有
u3uk.3uk.36
Um.3si3 nUmsi3 n(18)0 U.m 3(si3 nsi3 n)0
谢谢 !
谢谢
预处理首先经变换器变为适合于装 置所要求的电压，再由输入滤波器滤 去直流分量、低次及高次谐波分量和 各种干扰信号，进入模/数（A/D）转 换器变换成数字量，微处理机即对输 入的数字量进行运算和判别，然后决 定装置是否动作。微机型继电保护装 置的硬件原理框图如图1-1所示.
TA
LB TV
模拟滤波