第二章 微机保护.ppt
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具体步骤如图2-2所示。
信号预处理中，还包括隔离和抑制随有用信 号窜入的干扰，这对于提高保护装置的可靠性非 常重要。
信号 输入 电平转 前置模
换隔离 拟滤波
采样 多路
A/D 数据更
保持 转换器 转换器 新排队
输入信号的预处理
图2—2 输入信号预处理流程框图
二、数字滤波
数字滤波器的优点： • 滤波精度高。加长字长可以很容易提高精度。 • 可靠性高。模拟元器件很容易受环境和温度的
• 开关量输出接口部件的作用是为正确地发 出开关量操作命令提供输出通道，并在微 机保护装置内外部之间实现电气隔离，以 保证内部弱电电子电路的安全和减少外部 干扰。
四、人机对话和外部通信系统
• 微机保护人机对话接口部件通常包括以下几个 部分：简易键盘、小型显示屏、指示灯、打印机 接口、调试通信接口。
影响，而数字系统受这种影响要小得多。 • 灵活性高。数字滤波器改变性能只要改变算法
或者某些系数，而模拟滤波器却十分麻烦。 • 便于时分复用。一套硬件系统可以完成各个通
道的滤波任务，模拟滤波器则必须每个通道装 一个滤波器。
数字滤波器的分类
• 按算法实现方式不同可分为专用硬件组成的数 字滤波器和软件组成的数字滤波器；
• 外部通信接口可分为两大类：第一类通信接口为 实现特殊保护功能的专用通信接口，输电线路纵 联保护；另一类通信接口为通用计算机网络接口， 可与电站计算机局域网以及电力系统计算机远程 通信网相连，实现更高一级的管理、控制功能， 如数据共享、远方操作及远方维护等。
• 人机对话接口部件的作用是建立起微机保 护装置与使用者之间的信息联系，以便对 装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。
• 模数变换器实现模拟量到数字量的变换。
三、开关量输入输出系统
开关量是指反映“是”或“非”两种状态 的 逻辑变量，如断路器的“合闸”或“分闸” 状态、 控制信号的“有”或“无”状态等
• 开关量输入接口部件的作用是为正确地反 映开关量提供输入通道，并在微机保护装 置内外部之间实现电气隔离，以保证内部 弱电电子电路的安全和减少外部干扰。
3. 数据处理单元对已滤波的数字信号序列采用 合适的算法并结合开关量输入信号综合判断， 然后根据判断结果控制开关量输出系统和人 机对话和外部通信系统的输出，实现闸、信 号告警、数据记录等功能。
一、输入信号预处理
由电力系统输入到继电保护装置的模拟信 号分类： • 来自TV(或TA)的交流电压(或电流)信号； • 来自分压器(或分流器)的直流电压(或电流)信
二、模拟量输入系统
微机保护装置模拟量输入接口部件的作用是 将电力传感器输入的模拟电量正确地变换成离散 化的数字量，提供给数字核心部件进行处理。
交流模拟量输入接口部件内部按信号传递顺 序为：电压输入变换器和电流输入变换器及其电 压形成回路 、前置模拟低通滤波器 、采样保持 器 、多路转换器、模数变换器。
第二章
微机继电保护基础
第一节 微机保护基本结构
微机保护的基本结构包括数据处理单元、模 拟量输入系统、开关量输入输出系统、人机对 话和外部通信系统四个部分,图2-1是微机保护 系统方框图。
电
模拟量输入系统
数
力
系
据
统
开关量输入输 出系统
处
Biblioteka Baidu
理
运行人员
单
人机接口与
外部通信系统
元
电力系统通 用计算机网 络
• 前置模拟低通滤波器是一种简单的低通滤波器， 其作用是为了在对输入模拟信号进行采样的过 程中满足采样定理的要求。
• 采样保持器完成对输入模拟信号的采样。
• 多路转换器是一种多信号输入、单信号输出的 电子切换开关，可通过编码控制将多通道输入 信号依次与其输出端连通，而其输出端与模数 变换器的输入端相连。
号； • 自断路器、隔离刀闸等设备辅助接点以及其它
继电器接点的开关量信号，或者来自别的微机 保护或数字设备的数字量信号。
输入信号预处理过程的具体步骤为： 1. 将电力系统输入到继电保护装置的模拟信号
转换到与微型计算机相匹配的电平； 2. 由前置模拟低通滤波削去其中的高频成分； 3. 由采样环节将连续信号离散化； 4. 由A／D转换器变为数字量。
• 假设电压、电流量由非周期分量、基频和倍频 分量组成的算法除解方程组外，最常见的是傅 氏算法和沃尔希函数算法．
• 在超高压电力系统中，为克服随机噪音的影响， 还提出了一些减少误差的算法。例如对计算结 果采取平滑措施，采用最小二乘曲线拟合算法 等。
• 外部通信接口部件的作用是提供与计算机 通信网络以及远程通信网的信息通道。
第二节 微机保护工作原理简介
常规微机保护实现继电保护功能主要有三
个步骤：
1. 模拟量输入系统将从电力系统获得的模拟电 量信号进行预处理转化为数字量，开关量输 入系统将开关量输入信号也转变为数字量；
2. 数据处理单元对已转变为数字量电量信号进 行数字滤波，从而获得微机保护算法所需要 的数字信号序列；
图2-1 微机保护系统方框图
一、数据处理单元
一般由中央处理器（CPU）、存储器、定 时器/计数器及控制电路等部分组成，并通过数 据总线、地址总线、控制总线连成一个系统。继 电保护程序在数字核心部件内运行，指挥各种外 围接口部件运转、完成数字信号处理，实现保护 原理。
• CPU是数字核心部件以及整个微机保护的指 挥中枢，计算机程序的运行依赖于CPU来实 现。
• 按运算结构不同可分为递归型和非递归型数字 滤波器；
• 按单位脉冲响应不同可分为无限长单位脉冲响 应滤波器和有限长单位脉冲响应滤波器
• 按照不同的滤波理论又可分为常规滤波器和最 佳滤波器。
• 按频率特性分为低通、带通、高通和带阻四类 基本滤波器，其中前两类滤波器在微机保护中 用得较多。
三、算法
• 基于电压、电流为纯正弦变化的算法有半周 内找最大值、半周内采样值累积、MannMorrjson的导数算法、Prodar-70的二阶导数 算法，采样值积的算法和解方程组的算法等。
• 存储器用来保存程序和数据，它的存储容量 和访问时间也会影响整个微机保护系统的性 能。
• 定时器/计数器除了为延时动作的保护提供精 确计时外，还可以用来提供定时采样触发信号、 形成中断控制等作用。
• 数字核心部件的控制电路包括地址译码器、地 址锁存器、数据缓冲器、中断控制器等等，它 的作用是保证微机数字电路协调工作。
信号预处理中，还包括隔离和抑制随有用信 号窜入的干扰，这对于提高保护装置的可靠性非 常重要。
信号 输入 电平转 前置模
换隔离 拟滤波
采样 多路
A/D 数据更
保持 转换器 转换器 新排队
输入信号的预处理
图2—2 输入信号预处理流程框图
二、数字滤波
数字滤波器的优点： • 滤波精度高。加长字长可以很容易提高精度。 • 可靠性高。模拟元器件很容易受环境和温度的
• 开关量输出接口部件的作用是为正确地发 出开关量操作命令提供输出通道，并在微 机保护装置内外部之间实现电气隔离，以 保证内部弱电电子电路的安全和减少外部 干扰。
四、人机对话和外部通信系统
• 微机保护人机对话接口部件通常包括以下几个 部分：简易键盘、小型显示屏、指示灯、打印机 接口、调试通信接口。
影响，而数字系统受这种影响要小得多。 • 灵活性高。数字滤波器改变性能只要改变算法
或者某些系数，而模拟滤波器却十分麻烦。 • 便于时分复用。一套硬件系统可以完成各个通
道的滤波任务，模拟滤波器则必须每个通道装 一个滤波器。
数字滤波器的分类
• 按算法实现方式不同可分为专用硬件组成的数 字滤波器和软件组成的数字滤波器；
• 外部通信接口可分为两大类：第一类通信接口为 实现特殊保护功能的专用通信接口，输电线路纵 联保护；另一类通信接口为通用计算机网络接口， 可与电站计算机局域网以及电力系统计算机远程 通信网相连，实现更高一级的管理、控制功能， 如数据共享、远方操作及远方维护等。
• 人机对话接口部件的作用是建立起微机保 护装置与使用者之间的信息联系，以便对 装置进行人工操作、调试和得到反馈信息。
• 模数变换器实现模拟量到数字量的变换。
三、开关量输入输出系统
开关量是指反映“是”或“非”两种状态 的 逻辑变量，如断路器的“合闸”或“分闸” 状态、 控制信号的“有”或“无”状态等
• 开关量输入接口部件的作用是为正确地反 映开关量提供输入通道，并在微机保护装 置内外部之间实现电气隔离，以保证内部 弱电电子电路的安全和减少外部干扰。
3. 数据处理单元对已滤波的数字信号序列采用 合适的算法并结合开关量输入信号综合判断， 然后根据判断结果控制开关量输出系统和人 机对话和外部通信系统的输出，实现闸、信 号告警、数据记录等功能。
一、输入信号预处理
由电力系统输入到继电保护装置的模拟信 号分类： • 来自TV(或TA)的交流电压(或电流)信号； • 来自分压器(或分流器)的直流电压(或电流)信
二、模拟量输入系统
微机保护装置模拟量输入接口部件的作用是 将电力传感器输入的模拟电量正确地变换成离散 化的数字量，提供给数字核心部件进行处理。
交流模拟量输入接口部件内部按信号传递顺 序为：电压输入变换器和电流输入变换器及其电 压形成回路 、前置模拟低通滤波器 、采样保持 器 、多路转换器、模数变换器。
第二章
微机继电保护基础
第一节 微机保护基本结构
微机保护的基本结构包括数据处理单元、模 拟量输入系统、开关量输入输出系统、人机对 话和外部通信系统四个部分,图2-1是微机保护 系统方框图。
电
模拟量输入系统
数
力
系
据
统
开关量输入输 出系统
处
Biblioteka Baidu
理
运行人员
单
人机接口与
外部通信系统
元
电力系统通 用计算机网 络
• 前置模拟低通滤波器是一种简单的低通滤波器， 其作用是为了在对输入模拟信号进行采样的过 程中满足采样定理的要求。
• 采样保持器完成对输入模拟信号的采样。
• 多路转换器是一种多信号输入、单信号输出的 电子切换开关，可通过编码控制将多通道输入 信号依次与其输出端连通，而其输出端与模数 变换器的输入端相连。
号； • 自断路器、隔离刀闸等设备辅助接点以及其它
继电器接点的开关量信号，或者来自别的微机 保护或数字设备的数字量信号。
输入信号预处理过程的具体步骤为： 1. 将电力系统输入到继电保护装置的模拟信号
转换到与微型计算机相匹配的电平； 2. 由前置模拟低通滤波削去其中的高频成分； 3. 由采样环节将连续信号离散化； 4. 由A／D转换器变为数字量。
• 假设电压、电流量由非周期分量、基频和倍频 分量组成的算法除解方程组外，最常见的是傅 氏算法和沃尔希函数算法．
• 在超高压电力系统中，为克服随机噪音的影响， 还提出了一些减少误差的算法。例如对计算结 果采取平滑措施，采用最小二乘曲线拟合算法 等。
• 外部通信接口部件的作用是提供与计算机 通信网络以及远程通信网的信息通道。
第二节 微机保护工作原理简介
常规微机保护实现继电保护功能主要有三
个步骤：
1. 模拟量输入系统将从电力系统获得的模拟电 量信号进行预处理转化为数字量，开关量输 入系统将开关量输入信号也转变为数字量；
2. 数据处理单元对已转变为数字量电量信号进 行数字滤波，从而获得微机保护算法所需要 的数字信号序列；
图2-1 微机保护系统方框图
一、数据处理单元
一般由中央处理器（CPU）、存储器、定 时器/计数器及控制电路等部分组成，并通过数 据总线、地址总线、控制总线连成一个系统。继 电保护程序在数字核心部件内运行，指挥各种外 围接口部件运转、完成数字信号处理，实现保护 原理。
• CPU是数字核心部件以及整个微机保护的指 挥中枢，计算机程序的运行依赖于CPU来实 现。
• 按运算结构不同可分为递归型和非递归型数字 滤波器；
• 按单位脉冲响应不同可分为无限长单位脉冲响 应滤波器和有限长单位脉冲响应滤波器
• 按照不同的滤波理论又可分为常规滤波器和最 佳滤波器。
• 按频率特性分为低通、带通、高通和带阻四类 基本滤波器，其中前两类滤波器在微机保护中 用得较多。
三、算法
• 基于电压、电流为纯正弦变化的算法有半周 内找最大值、半周内采样值累积、MannMorrjson的导数算法、Prodar-70的二阶导数 算法，采样值积的算法和解方程组的算法等。
• 存储器用来保存程序和数据，它的存储容量 和访问时间也会影响整个微机保护系统的性 能。
• 定时器/计数器除了为延时动作的保护提供精 确计时外，还可以用来提供定时采样触发信号、 形成中断控制等作用。
• 数字核心部件的控制电路包括地址译码器、地 址锁存器、数据缓冲器、中断控制器等等，它 的作用是保证微机数字电路协调工作。