微机继电保护精品PPT课件
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中国电力出版社
一、微机继电保护发展概况
微机计算机继电保护，简称微机保护，是数字 式继电保护，是基于可编程数字电路技术和实 时数字信号处理技术实现的电力系统继电保护。
电力系统是一个复杂的、非线性的大系统来自百度文库具 有许多其它系统所没有的特殊性，随着电力系 统不断向高电压、远距离、大容量的方向发展， 系统的网架结构和运行方式日益复杂，这就对 系统中继电保护装置提出了更高的要求。微机 继电保护的出现，使原有继电保护装置的工作 性能有了显著的改善，大大提高了电力系统运 行的安全性和稳定性。
中国电力出版社
• 自从 1984 年 4月 12日由杨奇逊教授主研的第一套微机线路保 护装置在河北马头电厂投入运行以来,微机继电保护的发展已经历 了近20多年的历史。我国微机继电保护的发展大体上经历了三个 阶段：
• 第一阶段：为以单 CPU的硬件结构为主，数据采集系统由逐次逼 近式的 AD574芯片构成，其代表产品为 WXB－01， WXH－1 A 型微机高压输电线路保护装置
• 第二阶段：为以多个单片机构成的多CPU硬件结构为主， 数据采 集系统为 VFC 电压一频率转换原理的计数式数据采集系统，硬 件及软件的设计方面吸取了 WXB－01 型微机保护装置的成功运 行经验，针对 01型保护存在的问题进行了改进，同时，利用多C PU的特点，强化了自检和互检功能，使硬件故障可定位到插件， 对保护的跳闸出口回路，具有完善的抗干扰措施及防止拒动和误 动的措施。其代表产品为 WXB－11， WXH－11X 型微机高压 线路保护装置和 LFP 900 超高压线路成套快速保护装置。
中国电力出版社
新技术和新理论在继电保护中的应用
硬件方面 1）ＤＳＰ（数字信号处理器） 目前运行的微机保护装置大多数为1
6位单片机，可满足常规的保护性能的基本要求! 但 16位单片 机往往受到运算速度等因素的影响，不易实现更复杂的算法和 更高采样速率，不易于继保装置功能的扩展!数字信号处理器， 由于其的强大数字信号处理能力，越来越受到开发人员的青睐。 2）网络化硬件电路 CAN Controller Area Network 即控制器区 域网，主要用于各种设备检测及控制的一种网络 。CAN 最初 是由德国 Bosch公司为汽车的监测、控制系统而设计的，CA N 具有独特的设计思想、良好的功能特性、极高的可靠性和 很强的现场抗干扰能力。为了适应现代变电站调度自动化的要 求 ，以便调度人员能够在远方了解系统运行情况并实现遥信、 遥控、遥测功能、目前广泛采用的串行通信接口标准是 RS-2 32C和 RS-485 前者采用单端电气接口方式 双极性电源供电 电路 传输距离限于 12m 后者是半双工 采用一对平衡差分信 号线 对于多站互联十分方便 传输距离限于 1200m。
中国电力出版社
• 第三阶段：为以高性能的 16 位单片机构成的硬件结构为主，具 有总线不引出芯片、电路简单的特点 ，抗干扰能力进一步加强 ， 完善了通信功能，为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力 的环境。其代表产品为四方公司研制的 CSL 及 CST 系列保护装 置。
• 上述三代产品主要是从硬件的角度来划分的，微机保护的发展也 同样离不开软件的发展，因此，在保护的原理上有所突破，开发 出新型保护原理的软件，其意义将十分重大。我国的许多保护研 究所和专业厂家都投入了极大的力量研究和开发新型保护原理。 尤其是近十年来发展很快的对电力系统影响最大的、反映故障分 量的高速继电保护软件原理，从本质上突破了我国保护的现状。 其代表产品是国家电力公司电力自动化研究院的ＬＦＰ－９００ 系列保护装置。
中国电力出版社
• （3）易于获得附加功能 • 传统保护装置的功能单一，仅限于保护功能，而微机保护
装置除了提供传统保护功能外，还可以提供一些附加功能。 例如，保护动作时间和各部分的动作顺序记录，故障类型 和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。对于线路保 护，还可以提供故障点的位置(测距)，这将有助于运行部门 对事故的分析和处理。 • （4）灵活性 • 由于微机保护的特性主要由软件决定，因此替换或改变软 件就可以改变保护的特性和功能，且软件可实现自适应性， 依靠运行状态自动改变整定值和特性，从而可灵活地适应 电力系统运行方式的变化。
中国电力出版社
• （5）改善保护性能 • 由于微机的应用，可以采用一些新原理，解决一些传
统保护难以解决的问题。例如，利用模糊识别原理判 断振荡过程中的短路故障，对接地距离保护的允许过 渡电阻的能力，大型变压器差动保护如何识别励磁涌 流和内部故障，采用自适应原理改善保护的性能等。 • （6）简便化、网络化 • 微机保护装置本身消耗功率低，降低了对电流、电压 互感器的要求，而正在研究的数字式电流、电压互感 器更易于实现与微机保护的接口。同时，微机保护具 有完善的网络通信能力，可适应无人或少人值守的自 动化变电站。
目前，国内外已研制出以32位数字信号处理器为硬件基础的保护、 控制、测量及数据通信一体化的微机保护综合控制装置。
中国电力出版社
二、微机保护的特点
（1）调试维护方便 • 在微机保护应用之前，整流型或晶体管型继电保护装置的
调试工作量很大，原因是这类保护装置都是布线逻辑的， 保护的功能完全依赖硬件来实现。微机保护则不同，除了 硬件外，各种复杂的功能均由相应的软件(程序)来实现。 • （2）高可靠性 • 微机保护可对其硬件和软件连续自检，有极强的综合分析 和判断能力。它能够自动检测出其自身硬件的异常，并配 合多重化措施，可以有效地防止拒动；同时，软件也具有 自检功能，对输入的数据进行校错和纠错，即自动地识别 和排除干扰，因此可靠性很高。目前，国内设计与制造的 微机保护均按照国际标准的电磁兼容试验(EMC，Electro magnetic Compatibility)来考核，进一步保证了装置的 可靠性。
第十四章 微机继电保护原理
中国电力出版社
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
中国电力出版社
本章学习要求
1、了解微机保护装置硬件构成原理。重点掌握 数据采集系统。
2、掌握数字滤波器的基本概念和几种基本数字 滤波器。
3、掌握微机保护的几种基本算法，并比较各种 算法的优缺点。
4、了解微机保护软件构成原理。掌握流程图的 设计方法。
5、了解微机抗干扰的基本措施和具体实施方法。
中国电力出版社
第十四章 微机继电保护原理
第一节 概述 一、微机继电保护发展概述 二、微机保护的特点
一、微机继电保护发展概况
微机计算机继电保护，简称微机保护，是数字 式继电保护，是基于可编程数字电路技术和实 时数字信号处理技术实现的电力系统继电保护。
电力系统是一个复杂的、非线性的大系统来自百度文库具 有许多其它系统所没有的特殊性，随着电力系 统不断向高电压、远距离、大容量的方向发展， 系统的网架结构和运行方式日益复杂，这就对 系统中继电保护装置提出了更高的要求。微机 继电保护的出现，使原有继电保护装置的工作 性能有了显著的改善，大大提高了电力系统运 行的安全性和稳定性。
中国电力出版社
• 自从 1984 年 4月 12日由杨奇逊教授主研的第一套微机线路保 护装置在河北马头电厂投入运行以来,微机继电保护的发展已经历 了近20多年的历史。我国微机继电保护的发展大体上经历了三个 阶段：
• 第一阶段：为以单 CPU的硬件结构为主，数据采集系统由逐次逼 近式的 AD574芯片构成，其代表产品为 WXB－01， WXH－1 A 型微机高压输电线路保护装置
• 第二阶段：为以多个单片机构成的多CPU硬件结构为主， 数据采 集系统为 VFC 电压一频率转换原理的计数式数据采集系统，硬 件及软件的设计方面吸取了 WXB－01 型微机保护装置的成功运 行经验，针对 01型保护存在的问题进行了改进，同时，利用多C PU的特点，强化了自检和互检功能，使硬件故障可定位到插件， 对保护的跳闸出口回路，具有完善的抗干扰措施及防止拒动和误 动的措施。其代表产品为 WXB－11， WXH－11X 型微机高压 线路保护装置和 LFP 900 超高压线路成套快速保护装置。
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新技术和新理论在继电保护中的应用
硬件方面 1）ＤＳＰ（数字信号处理器） 目前运行的微机保护装置大多数为1
6位单片机，可满足常规的保护性能的基本要求! 但 16位单片 机往往受到运算速度等因素的影响，不易实现更复杂的算法和 更高采样速率，不易于继保装置功能的扩展!数字信号处理器， 由于其的强大数字信号处理能力，越来越受到开发人员的青睐。 2）网络化硬件电路 CAN Controller Area Network 即控制器区 域网，主要用于各种设备检测及控制的一种网络 。CAN 最初 是由德国 Bosch公司为汽车的监测、控制系统而设计的，CA N 具有独特的设计思想、良好的功能特性、极高的可靠性和 很强的现场抗干扰能力。为了适应现代变电站调度自动化的要 求 ，以便调度人员能够在远方了解系统运行情况并实现遥信、 遥控、遥测功能、目前广泛采用的串行通信接口标准是 RS-2 32C和 RS-485 前者采用单端电气接口方式 双极性电源供电 电路 传输距离限于 12m 后者是半双工 采用一对平衡差分信 号线 对于多站互联十分方便 传输距离限于 1200m。
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• 第三阶段：为以高性能的 16 位单片机构成的硬件结构为主，具 有总线不引出芯片、电路简单的特点 ，抗干扰能力进一步加强 ， 完善了通信功能，为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力 的环境。其代表产品为四方公司研制的 CSL 及 CST 系列保护装 置。
• 上述三代产品主要是从硬件的角度来划分的，微机保护的发展也 同样离不开软件的发展，因此，在保护的原理上有所突破，开发 出新型保护原理的软件，其意义将十分重大。我国的许多保护研 究所和专业厂家都投入了极大的力量研究和开发新型保护原理。 尤其是近十年来发展很快的对电力系统影响最大的、反映故障分 量的高速继电保护软件原理，从本质上突破了我国保护的现状。 其代表产品是国家电力公司电力自动化研究院的ＬＦＰ－９００ 系列保护装置。
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• （3）易于获得附加功能 • 传统保护装置的功能单一，仅限于保护功能，而微机保护
装置除了提供传统保护功能外，还可以提供一些附加功能。 例如，保护动作时间和各部分的动作顺序记录，故障类型 和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。对于线路保 护，还可以提供故障点的位置(测距)，这将有助于运行部门 对事故的分析和处理。 • （4）灵活性 • 由于微机保护的特性主要由软件决定，因此替换或改变软 件就可以改变保护的特性和功能，且软件可实现自适应性， 依靠运行状态自动改变整定值和特性，从而可灵活地适应 电力系统运行方式的变化。
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• （5）改善保护性能 • 由于微机的应用，可以采用一些新原理，解决一些传
统保护难以解决的问题。例如，利用模糊识别原理判 断振荡过程中的短路故障，对接地距离保护的允许过 渡电阻的能力，大型变压器差动保护如何识别励磁涌 流和内部故障，采用自适应原理改善保护的性能等。 • （6）简便化、网络化 • 微机保护装置本身消耗功率低，降低了对电流、电压 互感器的要求，而正在研究的数字式电流、电压互感 器更易于实现与微机保护的接口。同时，微机保护具 有完善的网络通信能力，可适应无人或少人值守的自 动化变电站。
目前，国内外已研制出以32位数字信号处理器为硬件基础的保护、 控制、测量及数据通信一体化的微机保护综合控制装置。
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二、微机保护的特点
（1）调试维护方便 • 在微机保护应用之前，整流型或晶体管型继电保护装置的
调试工作量很大，原因是这类保护装置都是布线逻辑的， 保护的功能完全依赖硬件来实现。微机保护则不同，除了 硬件外，各种复杂的功能均由相应的软件(程序)来实现。 • （2）高可靠性 • 微机保护可对其硬件和软件连续自检，有极强的综合分析 和判断能力。它能够自动检测出其自身硬件的异常，并配 合多重化措施，可以有效地防止拒动；同时，软件也具有 自检功能，对输入的数据进行校错和纠错，即自动地识别 和排除干扰，因此可靠性很高。目前，国内设计与制造的 微机保护均按照国际标准的电磁兼容试验(EMC，Electro magnetic Compatibility)来考核，进一步保证了装置的 可靠性。
第十四章 微机继电保护原理
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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
中国电力出版社
本章学习要求
1、了解微机保护装置硬件构成原理。重点掌握 数据采集系统。
2、掌握数字滤波器的基本概念和几种基本数字 滤波器。
3、掌握微机保护的几种基本算法，并比较各种 算法的优缺点。
4、了解微机保护软件构成原理。掌握流程图的 设计方法。
5、了解微机抗干扰的基本措施和具体实施方法。
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第十四章 微机继电保护原理
第一节 概述 一、微机继电保护发展概述 二、微机保护的特点