微机保护装置的硬件原理
微机保护装置工作原理
微机保护装置工作原理要说这微机保护装置啊,可真是个好东西,就像是咱们电力系统的贴身保镖,时刻保护着电力设备的安危。
今儿个,咱就来聊聊这微机保护装置的工作原理,也算是给咱这电力系统里的高科技设备揭揭秘。
这微机保护装置啊,它其实是个高度集成化的自动保护设备,里头藏着个微型计算机,也就是咱们常说的微处理器。
这家伙可聪明了,能执行复杂的算法,判断电力系统的运行状态,一旦发现有不对劲的地方,立马就能采取措施,比如隔离故障点或者发出警告,防止电力设备的损坏和电力系统的不稳定。
要说这工作原理啊,咱得先说说它的硬件构成。
微机保护装置里头,有数据采集系统,也就是模拟量输入系统,它就像是咱们的眼睛,时刻盯着电力系统的电流、电压这些参数,然后把这些数据转换成数字信号,传给大脑——也就是微机主系统。
这微机主系统里头啊,有微处理器、存储器、定时器这些家伙,它们就像是咱们的大脑,负责分析处理这些数据,判断电力系统是否正常运行。
还有开关量输入输出电路,它就像是咱们的手脚,能根据大脑的判断,执行相应的动作,比如跳闸或者发出警告信号。
这人机接口啊,就像是咱们的脸,有显示屏和操作界面,能让咱们跟这微机保护装置进行对话,监控设备状态和配置保护参数。
再来说说这软件吧,微机保护装置里头啊,还有一套完整的软件系统,包括初始化模块、数据采集管理模块、故障检出模块、故障计算模块、自检模块等等。
这些模块就像是咱们身体的各个器官,各司其职,共同维护着电力系统的安全稳定运行。
要说这微机保护装置啊,它可真是够忙的,时刻都在盯着电力系统的运行状态,一旦发现异常,就得立马采取措施。
比如啊,它有个电流速断保护功能,要是哪一相的电流超过了设定的整定值,并且达到了整定延时,它就会立马跳闸,切断故障回路。
还有定时限过流保护、反时限过电流保护、过负荷保护、零序过流/过压保护、失压保护等等,这些保护功能啊,就像是咱们身体的各种防御机制,时刻保护着咱们电力系统的安全。
变电站综合自动化系统与微机保护硬件原理。
第三节 变电站综合自动化系统的结构形式
1.集中式结构形式 指采用不同档次的计算机,扩展其外围接口电路,集中采集变电站
的模拟量、开关量等信息,集中进行计算和处理,分别完成微机监控、 微机保护和其他一些自动化功能。 2.分层分布式结构形式
分层式结构: 过程层(0层)、间隔层(1层)、站控层(2层) 分布式结构: 3.分层分布式变电站自动化系统的组屏及安装方式 1.集中式的组屏 2.全分散式组屏 3.集中与分散相结合的组屏
二.变电站综合自动化系统基本特征
1.功能实现综合化 2.系统构成模块化 3.结构分布、分层、分散化 4.操作监视屏幕化 5.通信局域网络化、光缆化 6.运行管理智能化 7.测量显示数字化
三.变电站综合自动化系统的优越性
1.在线运行的可靠性高 2.供电质量高 3.专业综合,易于发现隐患,处理事故恢复供电快 4.变电站运行管理的自动化水平高 5.减少控制电缆,缩小占地面积 6.维护调试方便 7.为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件
图8-1-6 微机结保构护图硬件示意框图
1.数据采集单元
多
电压变换
ALF
S/H
路
转
A/D
换
电压变换
ALF
S/H
开
关
各部分作用:
1.电压变换:将TA、TV采集到的信号转变成微机保护装置能够接 受的电压信号;
2.ALF:前置模拟低通滤波器。低通滤波器是一种能使工频信号 通过,同时抑制高频信号的电路 。
5.A/D:模拟量转换成数字量
2.开关量输入输出单元
S +5V
ห้องสมุดไป่ตู้
R2
+
K S R1
P
PAO
微机保护装置硬件原理lppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
3)多路转换开关
通常被测量或被控制量往往可能是几路或 几十路。例如,阻抗、功率方向等都要求对各 个模拟量同时采样,以准确的获得各个量之间 的相位关系,以进行保护计算。
2)低通滤波
采样间隔的倒数称为采样频率。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
要求:采样频率必须大于2倍最大频率,这 采样定理。
因短路瞬间电流、电压中含有高频率信 号,为了防止混叠误差,要求采样频率很高, 势必增加对硬件的要求。实际上目前大多数微 机保护原理多是反映工频量的,或反映某些高 次谐波,故可以在采样之前将最高信号波频率 分量限制在一定频带内。一般在采样前用一个 低通滤波器(ALF)将高频分量滤掉。
为了保持各个输入离散化的同时性对微机继 电保护才有意义。常用的方案是多通道合用 一个A/D转换器,同时采样,依次A/D转换。
通道1
采样保持器1
多
通道2
路
数
采样保持器2
A/D转换器
据
转
.
总
.
线
.
换
.
.
.
器
通道n
采样保持器3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
VFC式的模数转换是将电压模拟量成比例 地变换为数字脉冲频率,然后由计数器对脉冲 计数,将计数值送给CPU。
第二章微机保护装置硬件原理
第二章微机保护装置硬件原理微机保护装置是一种常见的电力系统保护装置,用于对电力系统进行监控、测量和保护。
它通常由硬件和软件两部分组成,其中硬件部分是保护装置的核心部分。
本章将介绍微机保护装置的硬件原理。
一、微机保护装置的硬件构成微机保护装置的硬件构成包括中央处理器、存储器、输入输出接口、时钟和定时器、外围电路等。
1. 中央处理器(Central Processing Unit, CPU):中央处理器是微机保护装置的核心部件,它负责执行各种保护算法和逻辑控制,对电力系统进行监测和保护。
中央处理器中通常包含ALU(算术逻辑单元)、控制单元和寄存器等。
2. 存储器(Memory):存储器用于存储程序、数据和中间结果等信息。
微机保护装置中的存储器通常包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存储运行时的程序和数据,而辅助存储器用于存储长期保存的程序和数据。
3. 输入输出接口(Input/Output Interface):输入输出接口用于与外部设备进行数据交换。
微机保护装置的输入输出接口通常包括模拟输入输出接口和数字输入输出接口。
模拟输入输出接口用于处理模拟量数据,如电流、电压等;而数字输入输出接口用于处理数字量数据,如开关状态、报警信号等。
4. 时钟和定时器(Clock and Timer):时钟和定时器用于对微机保护装置进行时序控制。
时钟用于提供基本的时钟周期,定时器用于进行定时操作,如定时测量、关闭保护装置等。
5. 外围电路(Peripheral Circuit):外围电路包括电源电路、输入电路和输出电路等。
电源电路用于为微机保护装置提供稳定的供电,输入电路用于对输入信号进行处理和转换,输出电路用于向外部设备输出信号。
二、微机保护装置的工作原理微机保护装置的工作原理主要包括数据采集、信号处理、判决逻辑和输出动作等。
1.数据采集:微机保护装置通过输入接口从电力系统中采集各种信号,如电流、电压、功率、频率等,并将它们转换为数字信号进行处理。
微机继电保护硬件系统的构成与原理
图4 采样保持电路原理
它由一个电子模拟开关K,电容C以及两个阻抗变换 器组成。开关K受逻辑输入端电平控制。在高电平时 K闭合,此时,电路处于采样状态,C迅速充电或放 电到电容上电压等于该采样时刻的电压值(Ui)。K的 闭合时间应满足使C有足够的充电或放电时间即采样 时间。为了缩短采样时间,这里采用阻抗变换器l, 它在输入端呈现高阻抗,输出端呈现低阻抗,使C上 电压能迅速跟踪等于Ui值。K打开时,电容C上保持 住K打开瞬间的电压,电路处于保持状态。同样为了 提高保持能力,电路中亦采用了另一个阻抗变换器2, 它对C呈现高阻抗。采样保持的过供电1班 第四组
§1.1 微机保护装置硬件系统构成
微机保护装置硬件系统包含以下五个部分: (1)数据采集单元即模拟量输入系统。包括电压形成、模拟滤波、采样保 持、多路转换以及模数转换等功能块,完成将模拟输入量准确地转换为所需 的数字量的功能。 (2)数据处理单元即微机主系统。包括微处理器、只读存储器、随机存取 存储器以及定时器等.微处理器执行存放在只读存储器中的程序,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)数字量输入/输出接口即开关量输入输出系统。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、A/D转换芯片及继电器所需的电源。 保护装置的硬件示意图如下所示 :
图5 采样保持过程示意图 Tc为采样脉冲宽度,Ts为采样周期(或称采样间隔)。可见, 采样保持输出信号已经是离散化的模拟量,再经A/D转换后就成 为离散化的数字量。
图5所示采样间隔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。采样频率越高,要求微处理器的速度 越高。因为微机保护是一个实时系统,数据采 集系统以采样的频率不断地向微处理器输入数 据,微处理器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作的 各种操作和运算,否则,微处理器将跟不上实时 节拍而无法工作。相反,采样频率过低,将不 能真实反映被采样信号的情况。
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。
微机保护的硬件原理和算法
1 1 1
1 1 1
A 1 a2 1 a
a a2
,
A1
1 3
1 1
a a2
a
2
a
31
第四节 傅立叶级数算法
采用对称分量矩阵表达后,三相分解为正负零序的关系 可以表达为
U•
0 ,1, 2
A
1 U•
A,B,C
三序合成为三相就是逆的过程
U•
A,B,C
A
第三章 微机保护的算法
第一节 概述
定义
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
分类
根据采样值计算出保护需要的量值,求电压、电流、 再计算阻抗,然后和定值比较
直接模拟模拟型保护判据,判断故障是否在区内。
评价指标 精度和速度
1
第三章 微机保护的算法
i2
i(n2TS
)
应为2wI nsi1nTs(n2TS
0I
)
2
2I
sin(1I
)
2
2I cos1I
3
第二节 假定输入为正弦量的算法
2I 2 i12 i22 2U 2 u12 u22
阻抗模值和幅角
tg1I
i1 i2
tg1U
u1 u2
Z U I
u12 u22 i12 i22
Z
1U
1I
i1
1 TS
(in1
in )
u1
1 TS
(un1 un )
为了保证精度,该点的瞬时值要和求导数的值位于同
一点,瞬时值用前后两点的平均值代替
i1
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。
供电系统微机保护基本原理
§6.8 供电系统微机保护
三、微机保护的软件构成
2、实例-微机型电流保护流程 (2)采样中断服务程序
采样中断服务程序示如 右图,这部分程序主要有 以下几个内容:
1)数据采样及存贮; 2)电流差突变量起动元 件(软件); 3)电压、电流求和自检。 进入中断服务程序后, 首先关闭其他中断是为了 在采样期间不被其他中断 打断。在中断返回前则应 开中断。
二、微机保护装置的硬件组成
2、开关量输入/输出系统 (1)开关量输入回路 信号分类及接线: 1)安装在装置面板上的接点信号输入;
如用于人机对话的键盘上的接点信号。 这类信号可以直接接至微型机的并行 口。
2)从装置外部经过端子排引 入的接点信号输入;如保护屏 上的各种硬压板、转换开关等。 为了抑制干扰,这类接点必须 要经过光电耦合器进行电气隔 离,然后接至并行口。
电站内极端的温度、湿度、污秽以及电磁干扰将使微机保 护无法正常工作。制定微机保护的环境标准、增加适量投资以 保证微机保护正常工作是必不可少的。
§6.8 供电系统微机保护
二、微机保护装置的硬件组成
从功能上说, 分6个部分: 模拟量输入系 统(或称数据采 集系统)、微机 主系统、开关 量输入/输出 系统、人机接 口、通信接口 以及电源部分 。
§6.8 供电系统微机保护
三、微机保护的软件构成
2、实例-微ห้องสมุดไป่ตู้型电流保护流程 (2)采样中断服务程序
算法: 1)电流差突变量起动元件(软件算法)
§6.8 供电系统微机保护
三、微机保护的软件构成 2、实例-微机型电流保护流程 (2)采样中断服务程序 算法: 2)电压、电流求和自检
如 果 延 时 60ms 后 上 式 一 直 满 足 , 则 置 起 动 标 志 QDB=1,程序中断返回时转至故障处理程序。
微机综合保护装置
微机综合保护装置微机综合保护装置是一种集成了多种保护功能的装置,用于保护微机在运行过程中不受外界干扰或意外损坏。
通过综合各种保护功能,可以有效地提高微机的稳定性和可靠性。
1. 背景随着现代社会的信息化程度不断提高,微机在各个领域的应用也越来越广泛。
微机作为信息处理的核心,其稳定性和可靠性对整个系统的运行起着至关重要的作用。
然而,由于外界环境的复杂性以及实际操作中的人为因素,微机往往容易受到各种不利因素的影响,导致系统的不稳定性和易受损性。
2. 功能微机综合保护装置主要包括以下功能:•电压保护:对微机供电电压进行监测,一旦检测到电压异常(过高或过低),及时采取相应措施,保护微机不受损坏。
•过流保护:监测微机的电流,一旦电流超过设定值,立即进行断电保护,防止微机过载损坏。
•温度保护:检测微机的工作温度,一旦超过设定范围,及时采取散热措施或进行停机保护,确保微机不受过热损坏。
•短路保护:监测微机的输出端口,一旦发现短路情况,立即切断电源,避免损坏。
•电池保护:针对嵌入式系统中常用的电池供电情况,实施过充过放保护,延长电池寿命。
3. 原理微机综合保护装置的原理是通过传感器对微机运行过程中的各种参数进行实时监测,当监测到异常情况时,通过控制电路进行相应的保护措施。
例如,当电压超过设定范围时,会触发电压保护措施,即刻切断电源,防止微机受损。
4. 应用微机综合保护装置广泛应用于各种计算机设备、通信设备、工业控制系统等领域。
在电力系统中,微机综合保护装置可以帮助维护人员及时发现电网问题,保障电力系统的稳定运行;在工业自动化领域,微机综合保护装置可以提供可靠的保护功能,保障生产过程的顺利进行。
5. 结论微机综合保护装置以其多功能、快速响应的特点,为微机提供了全面的保护,可以有效地提高微机的稳定性和可靠性,为现代社会的信息化建设提供了重要支持。
变压器微机保护装置的设计原理
变压器微机保护装置的设计原理设计方案根据方案所需要实现的功能,我们将系统构建成信号输入→信号处理→信号输出的模式,其系统框图下列图所示。
右边边为信号输入输出局部,可分为几个小模块进展设计;中间是信号处理局部,为80C196kc最小系统;左边为数据采集系统,也可分为几个小模块进展设计。
三、系统模块的设计从总体上看,变压器智能保护系统可以分为以下模块:CPU模块、电流信号监测处理模块、电压信号监测处理模块及〔显示〕输出模块、通信模块。
下面我们就一一进展较为详细的阐述。
1、CPU模块在本设计中采用的微处理器〔CPU〕是AT89C51,它是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes可编程可电擦除的只读存储器〔PEROM〕和128bytes 的随机存储器〔RAM〕,片内置通用8位中央处理器,和FLASH存储单元,功能强大,可供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
在本系统中,只需一片89C51并少许扩展外围信号调理电路,即可出色地实现本系统功能。
下列图便是本设计所用到的单片机:另外我们还采用了6N137光耦合器,以求对继电器信号进展采集。
这是一款用于单通道的高速光耦合器,其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成,其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。
6N137光耦合器原理图:图 3-5 6N137广耦合原理图在具体的设计电路中,本芯片由模拟电源提供3.3V电压,并且接地点与模拟地AGND相连,AGND与数字地DGND和通信地CGND等通过单点跟系统外壳〔上图中用粗黑线画出的〕共地,最后接入真正的大地。
采取模拟电压供电和单独接入模拟地AGND的原因是为了防止数字电路的信号噪声干扰模拟信号采集电路,导致对模拟信号的采在集出错。
其中MA*6674与数字系统的通信采用高速通信光耦隔离。
通过Protel绘制的温度信号处理电路如下列图所示。
微机保护装置的硬件原理
微机保护装置的硬件原理1.电压电流采样和信号调理:微机保护装置通过安装在电力系统中的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样。
采样的模拟信号经过滤波、放大、保持等各种处理电路,转换为数字信号,经过数据处理和分析。
2.AD转换和DSP处理:采样信号经过模数转换器(ADC)转换成数字信号,然后送入数字信号处理器(DSP)。
DSP是微机保护装置的核心处理器,它能够高效执行各种复杂的算法,如差动、过流、过压、欠压等等。
DSP还可以实时采集、分析和存储数据,并与外部通信模块交互。
3.数据传输和通信:微机保护装置通常与电力系统交换信息,以便实时监测和保护。
通信模块可以是串行方向、以太网或光纤等多种方式。
通过通信模块,保护装置可以接收来自其他设备的控制信号,也可以将故障信息发送给监控中心或其他装置。
4.保护算法:微机保护装置内置了多种保护算法,用于识别电力系统中的各种故障和异常情况。
常见的保护算法包括差动保护(用于检测设备内部短路故障)、过流保护(用于检测额定电流以上的电路过流故障)、过压保护(用于检测设备额定电压以上的电压异常)等。
这些算法通过对采集的信号进行实时分析和比较,确定故障类型,并触发相应的保护动作。
5.控制和输出接口:保护装置通常还具有控制和输出接口,用于与其他设备或系统进行交互。
控制接口可以接收来自其他设备或系统的控制信号,如远方信号、故障信号等,并实施相应的动作。
输出接口则可以控制蜂鸣器、继电器等设备,实现报警、断路等操作。
综上所述,微机保护装置的硬件原理涉及到电压电流采样、信号调理、AD转换、DSP处理、数据传输和通信、保护算法、控制和输出接口等方面。
它通过采集、处理和分析电力系统的信号数据,并按照预设的保护算法进行相应的保护动作,有效地保护电力系统设备的安全运行。
微机保护装置的原理
微机保护装置的原理1.信号采集与处理:微机保护装置通过各种传感器采集电力系统中的电流、电压、功率、频率等参数,并将这些原始信号转换为数字信号。
经过滤波、去噪和放大等处理后,这些数字信号送入微机保护装置内部的ADC(模数转换器)进行模数转换。
2.数字信号处理:转换成数字信号后,微机保护装置对这些信号进行处理和分析,通过一系列的算法和数学模型,计算出电流、电压等参数的实时值、相位差、频率等信息。
同时,还可以进行电能质量分析,检测电力系统中的谐波、闪变、暂态过电压等问题。
3.保护逻辑计算:微机保护装置内部存储了一套完备的保护逻辑,根据电力系统的运行状态和预设的保护设定值,对电压、电流等参数进行判别和比较,以确定电力系统中是否存在故障、短路、过电流等异常情况。
根据计算得到的保护动作指令,可实现对断路器、隔离开关等开关设备的控制。
4.通信与联锁:微机保护装置可以与其他外部装置进行通信,如上位机、配电自动化系统等。
通过通信接口,微机保护装置可发送和接收信息,实现与其他设备之间的数据交互。
同时,还可以与其他保护装置进行联锁,提高保护装置之间的协调性和互动性。
5.人机界面:微机保护装置通常配备了人机界面,如触摸屏、键盘等,用于操作和设置保护装置的参数。
通过人机界面,操作人员可以监视电力系统的运行状态、检查故障信息,并进行相应的操作和设置,例如设定保护界值、重置保护动作等。
6.数据存储与分析:微机保护装置内部存储了大量的采集数据,包括电力系统的运行状态、故障信息和保护历史记录等。
这些数据可以通过内部存储器进行存储和管理,并可通过上位机软件进行分析和演示,帮助运维人员分析电力系统的故障特性,并进行故障诊断和故障处理。
总之,微机保护装置通过信号采集与处理、数字信号处理、保护逻辑计算、通信与联锁、人机界面和数据存储与分析等多个环节,实现对电力系统的保护和控制功能。
通过微机技术的应用,提高了电力系统保护的智能化、自动化和可靠性,为电力系统的安全运行提供了重要保障。
微机保护原理
近三十年来,计算机技术发展很快,计算机的应用已广泛而深入的影响着科学技术、生产、和生活的各个领域。
它给各部门的面貌带来了巨大的并且往往是质的变化。
计算机技术同样影响到继电保护技术的发展。
传统的继电保护基本上已被新型的微机保护所替换。
下面简单介绍一下微机保护。
一、微机保护装置的构成微机保护与传统继电保护的最大区别就在于前者不仅有实现继电保护功能的硬件电路,而且还必须有保护和管理功能的软件———程序;而后者则只有硬件电路。
微机保护装置的硬件构成可分为四部分:数据采集、微型计算机模块、开出开入、人机接口、其它(通讯,电源等)。
(一)数据采集传统保护是把电压互感器(TV)二次侧电压信号及电流互感器(TA)二次电流信号直接引入继电保护装置,或者把二次电压、电流经过变换(信号幅值变化或相位变化)组合后再引入继电保护装置。
因此,无论是电磁型、感应型继电器还是整流型、晶体管型继电保护装置都属于反应模拟信号的保护。
尽管在集成电路保护装置中采用数字逻辑电路,但从保护装置测量元件原理来看,它仍属于反应模拟量的保护。
而微机保护中的微机则是处理数字信号的,即送入微型计算机的信号必须是数字信号。
这就要求必须有一个将模拟信号变换成数字信号的系统,这就是数据采集系统的任务。
(二)微型计算机模块微型计算机是微机保护装置的核心。
数字信号采集进来后对其进行数字虑波,然后通过各种不同的算法对其进行计算处理,逻辑判断,动作出口,事故纪录等等处理。
目前计算机保护的计算机部分都是由微型计算或单片微型计算机构成的,这也是微机保护名称的由来。
由一片微处理器配以程序存贮器、数据存贮器、接口芯片(包括并行接口芯片、串行接口芯片)、定时器、计数器芯片等构成的微机系统称为单微机系统。
而在一套微机型保护装置中有两片或两片以上的微处理器构成的微机系统则称为多微机系统。
由单片微型计算机配以部分接口芯片也可以构成微机系统。
同样地,在一套微机保护装置中仅有一个微处理器称为单微机系统,而在一套保护装置中有两片或两片以上微处理器则称为多微机系统。
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O
IN5
额定电流(“√”为5A,“×”为l A)
四、微机保护软件技术
微机保护的硬件平台一般由以下多个功能模块组成: (1)CPU与存储器接口;(2)定时计数器;(3)中断逻辑;(4)串并行通信 接口;(5)实时时钟;(6)看门狗电路;(7)显示控制电路;(9)固态盘或 存储器A(程序);(10)固态盘或存储器B(报告);(11)固态盘或存储器C (整定值);(12)开关量光隔输入;(13)开关量光隔功放输出;(14)工业 局域网接口。 由于微机保护的硬件分为人机接口和保护两大部分,因此相应的软件也就分 为接口软件和保护软件两大部分。 (一)接口软件 接口软件是指人机接口部分的软件,其程序可分为监控程序和运行程序。 监控程序主要是键盘命令处理程序,是为接口插件(或电路)及各CPU保护插件 (或采样电路)进行调试和整定而设置的程序。 运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序主要完成巡检(各CPU保 护插件)、键盘扫描和处理及故障信息的排列和打印。定时中断服务程序包括了以 下几个部分:软件时钟程序;以硬件时钟控制并同步各CPU插件的软时钟程序;检 测各CPU插件启动元件是否动作的检测启动程序。所谓软件时钟就是每经1.66ms 产生一次定时中断,在中断服务程序中软计数器加1,当软计数器加到600时,秒计 数器加1。
三、微机保护控制字说明
1、RCS-943A运行方式控制字
RCS-943A运行方式控制字sw (n) 1 2 3 4 5 整定“1”表示投入,“O”表示退出。 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 投纵联差动保护 TA断线闭锁差动 主机方式 专用光纤 通道自环试验
6
8 9 10 11 12 ......
(二)保护软件的配置 各保护CPU插件的保护软件配置为主程序和2个中断服务程序。主程序通常都有 三个基本模块;初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块和跳闸(及后加速)处 理模块。通常把保护逻辑判断和跳闸(及后加速)处理总称为故障处理模块。一般 来说前后2个模块,在不同的保护装置中基本上是相同的,而保护逻辑判断模块就 随不同的保护装置而相差甚远。
(三)保护软件的工作状态 保护软件有三种工作状态:运行、调试和不对应状态。有的保 护只有运行和调试两种工作状态。 (四)中断服务程序 保护要定时采样系统状态,一般采用定时器中断方式,设1.66ms中断原程 序的运行,转去执行采样计算的服务程序,采样结束后通过存储器中的特定存储 单元将采样计算结果传送给原程序,然后再回去执行原被中断了的程序。这种采 用定时中断方式的采样服务程序称为定时采样中断服务程序。 在采样中断服务程序中,除了有采样和计算外,通常还含有保护的启动元件 程序及保护某些重要程序。 (五)软件“看门狗”技术 在有些多单片机内部设有监视定时器,监视定时器的作用就是当干扰造成程 序“出格”时,使系统恢复正常运行方式。
稳压逆变电源
微机保护系统对电源要求较高,通常这种电源是逆变电源,即将直流逆 变为交流,再把交流整流为微机系统所需的直流电压。它把变电所的强电系 统的直流电源与微机的弱电系统电源完全隔离开。通过逆变后的直流电源具 有极强的抗干扰水平,对来自变电所中因断路器跳合闸等原因产生的强干扰 可以完全消除掉。
正序阻抗角
线路全长抗 电阻定值 电抗定值
500~900
0.5~250Ω,In 0.5~250Ω/In 0.5~250Ω/In
正序突变量门槛
工频变化量门槛 零序停信门槛 负序停信门槛 静稳电流 无流门槛 辅助启动 自动测试时问
0.3~2A×ln
O.1~2A×In O.1~2A×In 0.3~2A×In 0.5~2A×In O.05~l A ×In 0.1~l A ×In O~23
二、微机保护的硬件结构
一般典型的微机保护装置的硬件结构由数据采集系统、保护微机系统和管理微 机系统、开关量输入输出电路和稳压逆变电源四部分构成
例
线路RCS-943A微机线路保护硬件结构
1.ADC式数据采集系统
2.电压频率变换式(VFC)数据采集系统
微机系统
主要任务:完成数值测量、计算、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。除此 之外,现代的微机保护应具有各种远方功能,它包括发送保护信息并上传给变 电所微机监控系统,接收集控站、调度所的控制和管理信息。 CPU进行保护的逻辑运算及出口跳闸,同时完成事件记录、录波、打印、保护 部分的后台通讯及与人机CPU的通讯。 DSP(digital singnal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信 号来处理大量信息的器件。 CPLD(Complex Programmable Logic Device)是Complex PLD的简称,一种较 PLD为复杂的逻辑元件。 EPROM是紫外线擦除的可编程只读存储芯片。其片内存放着微机保护的程 序。 EEPROM是电擦除、电改写的只读存储器芯片。用于存放微机保护的定值。 RAM为静态随机存储芯片。用于存放微机保护中的采样数据、中间结果、各 种标志,各种报告等内容。
微机保护装置的硬件原理
一、微机保护装置的特点
微机保护与常规保护相比较具有如下特点。 1、调试维护方便。 2、可以实现智能化。 3、可靠性高。 微机保护装置可利用程序对其硬件进行在线自检,一但发现故障,立即闭锁出 口跳闸回路,同时发出故障告警信号。对于软件的异常及干扰的影响,可自动识别 并排除。 4、易于获得各种附加功能。 例如微机保护可以进行故障类型判别,故障测距,故障录波,事件记录等。 5、具有网络通讯功能。可适应无人值守或少人值守的自动化变电站。 6、新产品的研制和开发周期缩短。 对于同一类型的保护对象,微机保护装置可采用相同的硬件结构,不同的保 护功能体现在软件上。 7、降低了对电流互感器和电压互感器的要求。 微机保护本身消耗功率低。另外数字式电压、电流传感器便于与微机保护实 现接口。
远跳受本侧控制
I段接地距离 投Ⅱ段接地距离 投Ⅲ段接地距离 投I段相间距离 投Ⅱ段相间距离
0.1
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
2、WXH-801/D及WXH-801/A单接点方式纵联方向保护定值清单
名称 控制字 (KGZ) TV变比 TA变比 零序电抗补偿系数 零序电电阻补偿系数 ll00~7500 20~5000 O~10 O~10 整定范围 备注
(为3倍止序突变量)
(为3倍零序电流) (为3倍负序电流)
(为3倍零序电流) 整点
控制字KGZ各位定义:
符号 名称
位
11~15
10 9 8 7 6 5 4 3 2 l
/
TDZC YFQX XJYT TBLTZ JS RKHS RKTZ BSS FYTD ZJ
备用
通道自测投入(“√”有效) 远方启信投入(“√”有效) 相间永跳(“√”有效) 突变量距离投入(“√”有效) 加速投入(“√”有效) 弱馈回授投入(“√”有效) 弱馈跳闸投入(“√”有效) 闭锁式(“√”有效) 复用通道方式(“√”有效) 求和自检(“√”有效)