高压继电保护知识讲解
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继电保护知识学习
修试管理二处
基础知识
交流电的表示方法。瞬时表达式，和向量表达式
对称分量法。
有功功率，无功功率，视在功率。
傅里叶级数。U=2U cos（wt） 磁场：只要有电场就有磁场。
电磁感应原理：放在变化磁通中的导体会产生电 动势。（发电机，变压器利用电磁感应传递能量 或信号）
电Hale Waihona Puke Baidu
低
采
压
通
样
形
滤
保
成
波
持
多
路 转 换 开
A/D 转 换
电
低
采
关
压
通
样
形
滤
保
成
波
持
CPU EPROM (FLASH) EEPROM
RAM
定时器 并行接口
数据采集系统
串行接口
定时器
计算机主系统
图9-1 微机保护硬件系统框图
开关量输出 (跳闸、信号)
开关量输入 （断路器、 隔离开关
状态）
人
键盘
机
对
显示器
话 接
其中Um为幅值，w为角频率，q为初相角，三者构成了正弦量的
三要素。
2)．相量表达式
由于利用瞬时表达式表示交流电量比较烦琐， 尤其在分析计算交流电路时，一般要解微积分方程， 十分不便。为使表示方法和求解电路简便，引入相 量表示方法。相量表示是从复数表示和计算中引申 出来的。
正弦电压或电流。两种表示方法的对应关系：
模拟低通滤波器通常分为两大类。一类是无源滤波器，由 RLC元件构成；另一类是有源滤波器，主要有RC元件与 运算放大器构成。
目前，微机保护中，采样频率常采用600Hz（即每工频周 波采样12个点）、800Hz等。
4.模拟多路转换开关(MUX）
在实际的数据采集系统中，被模数转换的 模拟量可能是几路或十几路，利用多路开 关MUX 轮流切换各被测量与A/D转换电路 的通路，达到分时转换的目的。在微机保 护中，各个通道的模拟电压是在同一瞬间 采样并保持记忆的，在保持期间各路被采 样的模拟电压依次取出并进行模数转换， 但微机所得到的仍可认为是同一时刻的信 息（忽略保持期间的极小衰减），这样按 保护算法由微机计算得出正确结果。
5.模数转换器(A/D) 模数转换器A/D是数据采集系统的核心，它的任
务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以 便计算机进行处理、存储、控制和显示。A/D转 换器主要有以下各种类型。逐位比较（逐位逼近） 型、积分型以及计数型、并行比较型、电压频率 （即V/F）型等。
发生故障后的电气量变化：电流，电压，相位角， 测量阻抗，工频变化量。（构成各种保护）
继电保护装置的四个基本要求？
A
B
C
D
～
k1
1
2
3
继电保护基础知识
采样定理
模数转换（模拟量和数字量）
微机原理（对输入信号的运算原理）
算法（如何通过微机来实现保护：包括纵 差保护，距离，突变量等等都需要复杂的 算法来实现，给你一堆数字来加减乘除， 傅里叶，乘方等等，微机相当于大脑，得 有个公式，这就是算法）
超前滞后，正序负序。
一次设备的基础知识
麻雀虽小，五脏俱全。
主接线图、主接线方式，中性点接地方式， 电压等级。
一次设备定义？
电流互感器（零序互感器，自产零序）， 电压互感器，变压器，断路器，隔离开关， 电容器，熔断器，电抗器，电力电缆，母 线，接地装置，绝缘子等。
二次设备简单介绍
阻
抗
ui
变 换
器
1
阻
S
抗
变 换
uo
器
Ch
2
s(t)
3.模拟低通滤波器（ALF）
滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率 信号的电路。对微机保护系统来说，在故障初瞬间，电压、 电流中可能含有相当高的频率分量（例如2kHz以上）， 为防止频率混叠，采样频率不得不取值很高，从而对硬件 速度提出过高的要求。但实际上，在这种情况下可以在采 样前用一个低通模拟滤波器(ALF)将高频分量滤掉，这样 就可以降低采样频率，降低对硬件速度的要求。
口
打印机
部 件
通讯
输入/输出系统
一、数据采集系统
1.电压形成回路
在微机保护中通常要求输入信号为±5V或±10V 的电压信号，取决于所用的模数转换器的型号。
电压变换常采用小型中间变换器来实现。电流变
换器、电压变换器和电抗变换器的原理图分别如
图9-2（a）、9-2（b）和9-2（a）所示，9-2（d）
铁磁饱和：当电流超过一定值时，磁场饱和，进 入非线性区，电磁式电流互感器缺陷。
1)．瞬时表达式
正弦交流电是指随时间按正弦规律变化的电流和电压。例如正弦
交流电压u（t）,在直角坐标图上是一条随时间变化的正弦曲线，如图
所示。
它的瞬时表达式就是使用三角函数的形式表示正弦交流电变化的
规律。即
继电保护算法是多输入而且要求同时采样，再依 次顺序送到公用的A/D转换器中去的，微机保护 中通常需要采样保持电路。
图9-3 采样保持过程示意图
目前，采样保持电路大多集成在单一芯片中，但芯片内不 设保持电容，需用户外设，常选0.01µF左右。常用的采样 保持芯片有LF198、LF298、LF398等。
什么叫二次设备？
二次设备有哪些？作用？（找一个保护装 置）
测控装置，保护装置，录波装置，备自投 装置，小电流选线装置，直流监测装置， 通讯装置等等。
什么叫继电保护？
继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事 故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。
继电保护是以是通过电力系统发生故障前后电气 物理量变化的特征为基础构成的。
是电抗变换器的原理结构图。
TA
TV
TX
I
R U U1
U 2
I
U
I
U
R
（a）
（b）
（c）
图9-2 变换器原理图
（d）
2.采样保持电路
采样就是将连续变化的模拟量通过采样器加以离 散化。其过程如图9-3(a)(b)(c)所示。模拟量连续 加于采样器的输入端，由采样控制脉冲控制采样 器，使之周期性的短时开放输出离散脉冲。采样 脉冲宽度为TC，采样脉冲周期为TS。采样器的输 出是离散化了的模拟量。
微机型继电保护的（逻辑）组成？
输入 信号
测量部分
逻辑部分
执行部分
输出 信号
整定值
内部结构（硬件） 数据采集单元，数据处理单元，开关量输入/输
出单元，通信接口，电源。（作用）
保护装置的抗干扰。（保护装置的接地，光电 隔离，隔离变压器）
装置端子排图
来 自 模 TA 拟 TV 量的 输电 入流 和 电 压
修试管理二处
基础知识
交流电的表示方法。瞬时表达式，和向量表达式
对称分量法。
有功功率，无功功率，视在功率。
傅里叶级数。U=2U cos（wt） 磁场：只要有电场就有磁场。
电磁感应原理：放在变化磁通中的导体会产生电 动势。（发电机，变压器利用电磁感应传递能量 或信号）
电Hale Waihona Puke Baidu
低
采
压
通
样
形
滤
保
成
波
持
多
路 转 换 开
A/D 转 换
电
低
采
关
压
通
样
形
滤
保
成
波
持
CPU EPROM (FLASH) EEPROM
RAM
定时器 并行接口
数据采集系统
串行接口
定时器
计算机主系统
图9-1 微机保护硬件系统框图
开关量输出 (跳闸、信号)
开关量输入 （断路器、 隔离开关
状态）
人
键盘
机
对
显示器
话 接
其中Um为幅值，w为角频率，q为初相角，三者构成了正弦量的
三要素。
2)．相量表达式
由于利用瞬时表达式表示交流电量比较烦琐， 尤其在分析计算交流电路时，一般要解微积分方程， 十分不便。为使表示方法和求解电路简便，引入相 量表示方法。相量表示是从复数表示和计算中引申 出来的。
正弦电压或电流。两种表示方法的对应关系：
模拟低通滤波器通常分为两大类。一类是无源滤波器，由 RLC元件构成；另一类是有源滤波器，主要有RC元件与 运算放大器构成。
目前，微机保护中，采样频率常采用600Hz（即每工频周 波采样12个点）、800Hz等。
4.模拟多路转换开关(MUX）
在实际的数据采集系统中，被模数转换的 模拟量可能是几路或十几路，利用多路开 关MUX 轮流切换各被测量与A/D转换电路 的通路，达到分时转换的目的。在微机保 护中，各个通道的模拟电压是在同一瞬间 采样并保持记忆的，在保持期间各路被采 样的模拟电压依次取出并进行模数转换， 但微机所得到的仍可认为是同一时刻的信 息（忽略保持期间的极小衰减），这样按 保护算法由微机计算得出正确结果。
5.模数转换器(A/D) 模数转换器A/D是数据采集系统的核心，它的任
务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以 便计算机进行处理、存储、控制和显示。A/D转 换器主要有以下各种类型。逐位比较（逐位逼近） 型、积分型以及计数型、并行比较型、电压频率 （即V/F）型等。
发生故障后的电气量变化：电流，电压，相位角， 测量阻抗，工频变化量。（构成各种保护）
继电保护装置的四个基本要求？
A
B
C
D
～
k1
1
2
3
继电保护基础知识
采样定理
模数转换（模拟量和数字量）
微机原理（对输入信号的运算原理）
算法（如何通过微机来实现保护：包括纵 差保护，距离，突变量等等都需要复杂的 算法来实现，给你一堆数字来加减乘除， 傅里叶，乘方等等，微机相当于大脑，得 有个公式，这就是算法）
超前滞后，正序负序。
一次设备的基础知识
麻雀虽小，五脏俱全。
主接线图、主接线方式，中性点接地方式， 电压等级。
一次设备定义？
电流互感器（零序互感器，自产零序）， 电压互感器，变压器，断路器，隔离开关， 电容器，熔断器，电抗器，电力电缆，母 线，接地装置，绝缘子等。
二次设备简单介绍
阻
抗
ui
变 换
器
1
阻
S
抗
变 换
uo
器
Ch
2
s(t)
3.模拟低通滤波器（ALF）
滤波器是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率 信号的电路。对微机保护系统来说，在故障初瞬间，电压、 电流中可能含有相当高的频率分量（例如2kHz以上）， 为防止频率混叠，采样频率不得不取值很高，从而对硬件 速度提出过高的要求。但实际上，在这种情况下可以在采 样前用一个低通模拟滤波器(ALF)将高频分量滤掉，这样 就可以降低采样频率，降低对硬件速度的要求。
口
打印机
部 件
通讯
输入/输出系统
一、数据采集系统
1.电压形成回路
在微机保护中通常要求输入信号为±5V或±10V 的电压信号，取决于所用的模数转换器的型号。
电压变换常采用小型中间变换器来实现。电流变
换器、电压变换器和电抗变换器的原理图分别如
图9-2（a）、9-2（b）和9-2（a）所示，9-2（d）
铁磁饱和：当电流超过一定值时，磁场饱和，进 入非线性区，电磁式电流互感器缺陷。
1)．瞬时表达式
正弦交流电是指随时间按正弦规律变化的电流和电压。例如正弦
交流电压u（t）,在直角坐标图上是一条随时间变化的正弦曲线，如图
所示。
它的瞬时表达式就是使用三角函数的形式表示正弦交流电变化的
规律。即
继电保护算法是多输入而且要求同时采样，再依 次顺序送到公用的A/D转换器中去的，微机保护 中通常需要采样保持电路。
图9-3 采样保持过程示意图
目前，采样保持电路大多集成在单一芯片中，但芯片内不 设保持电容，需用户外设，常选0.01µF左右。常用的采样 保持芯片有LF198、LF298、LF398等。
什么叫二次设备？
二次设备有哪些？作用？（找一个保护装 置）
测控装置，保护装置，录波装置，备自投 装置，小电流选线装置，直流监测装置， 通讯装置等等。
什么叫继电保护？
继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事 故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。
继电保护是以是通过电力系统发生故障前后电气 物理量变化的特征为基础构成的。
是电抗变换器的原理结构图。
TA
TV
TX
I
R U U1
U 2
I
U
I
U
R
（a）
（b）
（c）
图9-2 变换器原理图
（d）
2.采样保持电路
采样就是将连续变化的模拟量通过采样器加以离 散化。其过程如图9-3(a)(b)(c)所示。模拟量连续 加于采样器的输入端，由采样控制脉冲控制采样 器，使之周期性的短时开放输出离散脉冲。采样 脉冲宽度为TC，采样脉冲周期为TS。采样器的输 出是离散化了的模拟量。
微机型继电保护的（逻辑）组成？
输入 信号
测量部分
逻辑部分
执行部分
输出 信号
整定值
内部结构（硬件） 数据采集单元，数据处理单元，开关量输入/输
出单元，通信接口，电源。（作用）
保护装置的抗干扰。（保护装置的接地，光电 隔离，隔离变压器）
装置端子排图
来 自 模 TA 拟 TV 量的 输电 入流 和 电 压