电力系统微机保护概述
《电力系统微机保护》赵建文、付周兴(习题解答)
第 1 章 习题
什么是微机继电保护？电力系统对微机继电保护的要求有哪些？ 答：微机继电保护装置就是，利用微型计算机来反映电力系统故障或不正常的运 行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动化装置。电力系统对微机继电保 护的要求与传统继电保护的要求一致，即选择性，速动性、灵敏性、可靠性。 2. 简要说明微机继电保护的特点。 答：（1）集保护、测量、监视、控制、人机接口、通信等多种功能于一体；代替 了各种常规继电器和测量仪表，节省了大量的安装空间和控制电缆。（2）维护调试方 便。（3）可靠性容易提高。（4）可以方便的扩充其他辅助功能。（5）改善和提高保 护的动作特性和性能。 3. 如何理解微机保护比常规继电保护性能好? 答：（1）逻辑判断清楚、正确。（2）可以实现模拟式继电保护无法实现的优良 保护性能。（3）调试维护方便。（4）在线运行的可靠性高。（5）能够提供更多的系 统运行的信息量。 4. 相对于传统继电保护，微机继电保护的缺点有哪些？ 答：（1）对硬件和软件的可靠性要求较高，且硬件很容易过时。（2）保护的内 （4） 部动作过程不像模拟式保护那样直观。 （3）使用者较难掌握它的操作和维护过程。 要求硬件和软件有较高的可靠性。（5）由于微机保护装置中使用了大量集成芯片，以 及软硬件的不断升级，增加了用户掌握其原理的难度。 5. 简要说明微机继电保护技术的出现及发展与哪些技术有关，为什么？ 答：半导体技术，电力电子技术，计算机与微型计算机技术、信息技术等。继电 保护装置发展初期，主要是电磁性、干硬性继电器构成的我继电保护装置；20 世纪 60 年代由于半导体二极管的问世，出现了整流型继电保护装置；20 世纪 70 年代，由于 半导体技术的进一步发展，出现了晶体管继电保护装置；20 世纪 80 年代中期，由于 计算机技术和微型计算机的快速发展，出现了微型继电保护装置；电力系统的飞速发 展对继电保护不断提出新的要求，电力电子技术、计算机技术和信息技术的飞速发展 尤为继电保护技术的发展不断注入新活力。 6. 微机保护的发展大体分哪几个阶段，各阶段的特点如何。 答：微机保护的发展大体经历了三个阶段： （1） 理论研究阶段，主要是采样技 术；数字虑波及各种算法的研究。（2）试验室研究阶段 主要是微机保护硬件、软件 的研究，并制成样机 （3）工业化应用阶段 20 世纪 70 年代末，80 年代初，微机保 护在电力系统中得到应用，并且发展十分迅速。 1984 年华北电力学院研制的一套微 机距离保护通过鉴定。87 年投入批量生产。以后，微机保护发展迅速，90 年华北电 力学院研制的 WXB—11 投入运行。现在微机保护已得到广泛应用。
《微机保护》PPT课件
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
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；
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
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。
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
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
• 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。
浅议电力系统微机保护
6)加乳戌术培训， 、 提高职工的技术素质， 使值班电丁能了解保护功能、信号含义和必 要的操作 。 7 ) 保护整定计算时， 考虑微机保护的特 点， 可以适当缩小上、下级之间的保护级差， 高保护的快速性， 可以适当提高返回系数的 值， 前电磁式继电器一般取0 . 8 ， 5 微机保护装 置的返回率一般在0.9 以上， 8 可取0.9 ， 5 即可 减小整定值， 高灵敏度等。 3. 2 微机保护的使用注意事项 ) 1 抗千扰问题。由于微机保护装置是由 各种电子元器件组成的弱电工作回路，很容 易受到外界的干扰。 因此， 微机保护装置在运 行中， 一方面必须严格执行 《 电力系统继电 保 护及安全自 动装置反事故措施要点》 《 及 微机 继电保护装置运行管理规程》 的有关规定， 严 格按照有关规程、 反事故措施进行设计、 施工 和验收， 另一方面，随着通讯丁具的普及，随 身携带的手机、无线电对讲机等通讯工具对 微机保护装置也会产生一定的影响。因此必 须在微机保护安装处严格上述通讯工具的使
) 2 每次进行完保护装置设备试骑后， 投人 微机保护装置之前， 该将保护装置的整定值打 印出来， 发的保护装置的整定通知单仔细核 对， 真检查每一个保护项 目。 ) 3 在进行回 路的绝缘及耐压试验时， 验前 除交流采样元件外， 须将其他插件拉出，防止 损坏有关电子元件及芯片。 ) 4 运行中核对保护的整定值， 须在装置的 “ 查看，状态下进行。进人装置的 “ 整定”状 态时， 护就会退出运行。 ) 5 微机保护在调试结束后应封上插件的卡 条， 可在带电状态下拔出和插入插件。
3 微& T任 N自 叹〕 } C不MA T1 N NC 自月 ) Y N仁 诏 0
工 程 技 术
浅议 电力系统微机保护
吕杰辉 杜泳平 (广东珠江开关有限公司 528200)
第九章-微机保护概述
1．半周积分算法
半周积分算法的依据是
S
T
2 0
U
m
s in tdt
Um
cos t
T
2 02UmT NhomakorabeaUm
即正弦函数半周积分与其幅值成正比。
式(9-6)的积分可以用梯形法则近似求出：
(9-6)
S
[
1 2
(
u0
u1 )
1 2 ( u1
u2
)
1
2
(
u
N 2
1
uN
2
)]Ts
(9-7)
1
N 21
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。
y(n) x(n) x(n k)
(9-1)
x(t)
A1 sin 2f1t
A3 sin 3f1t t
t nTS kTS t nTS k TS
图 9-12 差 分 滤 波 器 滤 波 原 理 说 明
那么上式所示的滤波器是如何起到滤波作用的哪？我们以图
9-12来说明滤波的原理。设输入信号中含有基波，其频率
开关量输入有两类：
微机保护
地铁继电保护装置的现状
过去地铁的继电保护采用的是分立元件，一 种保护由多种继电器搭接成，现在复八线的 750V控制和保护仍由继电器和俄罗斯增量装 置构成，随着新线设备的投入运营和1、2# 线的设备更新，1、2、5、10、13、八通线 、机场线的供电系统及复八线的10KV系统均 已采用微机保护，但有些出口或连锁仍采用 了电磁继电器，其中多为中间继电器（微型 ）。
对于电磁型继电保护而言，这些互感器的二 次数值直接加到电磁型继电器的测量机构， 变换成机械力，然后在机械力的层次上进行 数据的比较，逻辑判断，中间不需要设置其 他的变换、隔离等环节。
微机保护信号的采集及预处理部分
微机保护装置是数字电路，它从电压互感器 、电流互感器上采集的电流、电压等模拟量 需要经过信息的预处理，变换为计算机识别 的数字量，然后在微型机CPU主系统的软件 基础上进行数据的比较、逻辑判断，中间需 要设置隔离屏蔽、变换电平等处理。
熟悉二次图纸的重要性
由于地铁10KV供电系统采用了不同厂 家、不同型号的继电保护装置，各装 置在接线和要求上会有差异，在进行 保护校验前，务必对10KV二次图纸进 行详细解读，掌握各点在正常情况和 非正常情况的状态，对做好保护校验 工作非常重要。
地铁10KV系统微机保护装置的种类
1.
2.
3.
4.
信息的综合、分析与逻辑判断
对于微机保护和电磁型继电器保护，都需要对由数 据采集系统输入的数据进行分析、处理，完成各种 继电保护的测量、逻辑和控制功能。电磁型继电保 护通过电磁型继电器及其模拟电路实现，而微机保 护装置通过其微型机CPU主系统实现。 常规的电磁型继电保护是靠模拟电路的构成来实现 的，即用模拟电路实现各种电量的加、减、乘、除 和延时与逻辑组合等要求。 而微机保护，即数字式继电保护，是用数字技术进 行数值（包括逻辑）运算来实现上述功能的。即微 机保护通过微机主系统中的程序软件来进行数据的 分析、运算和判断处理，以实现各种继电保护功能 。
电力系统微机保护装置原理
电力系统微机保护装置原理电力系统微机保护装置是电力系统中一种重要的保护设备，其工作原理是通过采集电力系统中的各种信号，并经过数字处理，判断系统是否存在故障，并快速对故障进行定位和切除，从而保护电力设备的安全和系统的稳定运行。
首先，电力系统微机保护装置通过各种传感器采集电力系统中的各种电参数信号，如电流、电压、频率、功率等。
这些传感器将电力系统的实时数据转换成模拟电信号，并输入到微机保护装置中。
其次，信号处理是电力系统微机保护装置中最重要的环节之一、在这个环节中，模拟电信号经过模数转换器转换成数字信号，然后通过滤波器和采样器对数字信号进行滤波和采样。
滤波的目的是去除高频噪声和干扰信号，使得保护装置仅处理与故障相关的信号。
采样的目的是将连续的模拟信号离散化，以供数字处理。
接下来，电力系统微机保护装置通过数字信号处理器对采样得到的数字信号进行处理和分析。
这个过程主要包括功率谱分析、差动保护、过电流保护、距离保护等算法和技术的应用。
通过这些算法和技术，可以判断系统中是否存在故障，并对故障进行定位和分类，确定故障类型和故障位置。
最后，电力系统微机保护装置通过输出装置对故障进行动作，并切除故障点，以保护电力设备的安全。
根据故障类型和电力系统的保护需求，保护装置可以发出信号给断路器、接触器等装置，使其切除故障点，以防止电力系统进一步损坏。
总结来说，电力系统微机保护装置通过信号采集、信号处理、故障判断和保护动作四个环节，对电力系统进行实时监测和保护。
其主要原理是通过数字处理和算法分析，判断电力系统的状态，识别故障类型和位置，并对故障进行及时切除，以保护电力设备的安全和电力系统的稳定运行。
电力系统微机保护装置的应用可以提高电力系统的安全性和可靠性，对于电力系统的正常运行具有重要的作用。
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
...
电力系统微机保护 ppt课件
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电力系统微机保护＿＿绪论
1）采样数字化 保护装置直接接收电子式互感器输出数字信号，不依赖外部对时信号实现 保护功能。 2）保护就地化 保护装置采用小型化、高防护、低功耗设计，实现就地化安装，缩短信号 传输距离，保障主保护的独立性和速动性。 3）元件保护专网化 元件保护分散采集各间隔数据，装置间通过光纤直连，形成高可靠无缝冗 余的内部专用网络，保护功能不受变电站SCD文件变动影响。 4）信息共享化 智能管理单元集中管理全站保护设备，作为保护与变电站监控的接口，采 用标准通信协议，实现保护与变电站监控之间的信息共享。
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电力系统微机保护＿＿绪论
继电保护是保证系统安全、稳定运行的第一道防线，是 系统安全稳定运行的“哨兵”！ 继电保护学科方向—电力系统及其自动化二级学科 电力系统继电保护 内容：
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电力系统微机保护＿＿绪论
• 一、计算机在继电保护领域中的应用和发展概况 • （1）世界微机保护的发展历史
1、绪论 2、基本原理学习 3、学习讨论 4、微机保护硬件学习 5、微机保护常规算法的学习
本课程成绩评定：
1、出勤（10%） 2、学习讨论（20%） 3、考试（70%）
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电力系统微机保护＿＿绪论
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电力系统微机保护＿＿绪论
• 继电保护装置是一种能反应电力系统故障和不正常状 态，并及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化设 备。
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电力系统微机保护＿＿绪论
3、智能化运检体系
1）加强智能站文件管控，提升变电站建设运行水平 构建智能站配置文件管控平台，确保配置文件的正确性及一致性；研究基于系统 描述的继电保护虚端子关联的自动化生成方法，简化智能站配置流程；建立基于标准 工程文件的继电保护数据、模型、图形的一体化展示平台，对二次设备实现自动精益 化评估。 2）实施智能化高效检修，实现智能站可观、可控、可维护 通过“装置智能诊断、远程终端支持、安措自动执行、二次回路可视、检修综合 决策”等技术，实现变电站可观、可控、可维护，提升现场工作效率和防误水平。 3）研发信息化单兵装备，提高现场智能感知和作业能力 研究、推广手持终端、智能穿戴设备等基于物联网技术的信息化单兵装备，提高 现场智能感知和作业能力，实现继电保护设备和人员的双向互动、现场和远程的双向 互动，提升现场工作的质量、效率和应急抢修能力。 4）开展自动化无人巡视，提升巡视质量和效率 利用人工智能技术，建立二次设备机器人巡视和远方巡视相结合的自动化巡视模 式，有效提高巡视效率，减轻现场人员压力。
微机保护技术在电力系统中的应用和发展
微机保护技术在电力系统中的应用和发展摘要：随着我国科学技术水平的提高，微机保护技术在电力系统中有了非常广泛的应用，而且就我国目前的发展形势来看，微机综合自动化系统在电力保护当中的应用范围会越来越广泛，因为它不仅可以对直流电源系统进行远方调节，对于变配电所也可以起到非常良好的保护作用，而且通过交流采样还有微机监控等方式，也可以确保在没有人值班的情况下变配电所稳定运行。
但是这并不代表着微机保护技术是没有任何缺陷的，在电力系统中微机保护技术还存在一定的问题，但是也不可否认微机保护技术有着非常大的应用价值。
关键词：微机保护技术；电力系统；应用微机保护在我国已经有了很多年的应用历史，而且近年来随着我国科学技术的发展，微机保护技术也开始逐渐被应用到我们的生活当中，微机保护技术对于电力系统而言有着非常强烈的作用，通过微机保护技术可以确保电能十分有效地加以运行，尤其是在高铁变配电所当中，如果没有人值班，运用微机保护技术的功能，同样可以确保高铁变配电所电力系统正常的发电运电，这就在一定程度上节省了大量的人力和物力，而且还可以降低变配电所的成本。
一、微机保护技术概述微机保护技术在电力系统中的应用主要可以分为三个部分，第1个部分就是以CPU硬件结构为主的，统一设计标准。
第2部分就是强化自检和互检功能将硬件故障准确定位，并且以CPU之间的通讯交换信息作为基础的保护技术。
第3部分是以16位单片机所组成的，以硬件结构作为基础，进一步提高了配电所综合自动化系统的应用功能。
这三个部分在微机保护基础中是呈递进形式的。
就我国目前的发展情况来看，微机保护技术的两个主要特点就是具有较高的运算能力，而且具有非常完善的贮存记忆功能。
在电力系统的微机保护技术当中，采用了大量成熟的集成电路规模和数据技术大规模采集，在抗干扰能力、安全性、可靠性、机动性、稳定性等各种技术指标方面，都是常规的微机保护技术无法相比的，而且就我国近年来的发展情况来看，微机保护技术具有非常良好的发展趋势，它不仅可以改善变配电所的常规保护模式，而且还可以节省很多的人力物力，在电力系统中也可以更加方便地扩充其他的辅助功能。
微机继电保护原理
微机继电保护原理
微机继电保护原理是基于微处理器控制的电气保护装置，其作用是保护电力系统设备和电路免受过载、短路、接地故障等电气故障的损害。
微机继电保护原理主要包括以下几个方面：
1. 数据采集和处理：微机继电保护通过传感器采集电气量如电流、电压、功率等的实时数据，然后通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，进一步通过采样和计算等处理手段得到电气量的准确数值。
2. 故障识别和判别：基于采集的数据，微机继电保护通过一系列算法和比较判断手段，识别出电气故障的类型和位置，如过载、短路等，并判别故障是否需要断开电路以保护设备。
3. 控制和动作：一旦识别出电气故障，微机继电保护便会向断路器或其他保护设备发送控制信号，触发其动作来切断故障电路。
同时，微机继电保护会生成警报信号，向操作人员发出故障报警。
4. 通信与监控：为了实现对电力系统的远程监控和管理，微机继电保护通常与其他设备进行通信，如与上位计算机、SCADA系统等进行数据交互，向操作人员提供实时信息和动作记录。
总的来说，微机继电保护通过数据采集、故障识别、控制动作和通信监控等方式实现对电力系统的准确保护和管理，提高了
电气故障的检测速度和准确性，从而有效增强了电力系统的可靠性和安全性。
(电力知识)微机继电保护系统的原理、作用和特点
微机继电保护系统的原理、作用和特点微机继电保护系统的原理、作用和特点1.高压（电力）系统继电保护技术的原理是（电气）测量器件对被保护对象实时检测其有关电气量（电流、电压、功率、频率等）的大小、性质、输出的逻辑状态、顺序或它们的组合，还有检测其他的（物理）量（如（变压器）油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高等）作为继电保护装置的输入信号，通过数学或逻辑运算与给定的整定值进行比较，然后给出一组逻辑信号来判断相应的保护是否应该启动，并将有关命令传给执行机构，由执行机构完成保护的工作任务（跳闸或发出报警信号等）。
系统工作原理图：2.微机继电保护系统的硬件组成：（1）.模拟量输入系统（数据采集系统）：包括电压形成、模拟量信号的滤波、采样保持、多路转换（MPX）以及模拟转换等主要环节，最后完成将模拟量输入准确地转换为数字量。
（2）.CPU主系统：微处理器、只读存储器（ROM）或闪存内存单元、随机存取存储器（RAM）、定时器、并行以及串行接口等。
微处理器通过执行编制好的程序，完成各种继电保护测量、逻辑和控制功能。
（3）.开关量（数字量）输入/输出系统：并行接口（PIA或PIO）、光电隔离器件及有触点的（中间（继电器））等组成，完成保护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能。
3.高压电力系统微机继电保护系统的作用是专业对电力系统的正常运行工况进行监测显示，对异常工况进行及时的故障报警、故障诊断或快速切断异常线路（或设备等）的电力保护系统,进而为用户的正常生产、生活（用电）提供保证。
4.高压电力系统的微机继电保护系统特点是：（1）.可靠性：继电保护装置有非常好的可靠性，不误动不拒动等。
（2）.选择性：正确选择故障部位，保护动作执行时仅将故障部位从电力系统中切除，保证无故障部分继续正常（安全）运行。
（3）.速动性：快速反应及时切除故障。
(4).灵敏性：灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。
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。
微机继电保护PPT课件
01 微机继电保护概述
CHAPTER
定义与特点
定义
微机继电保护是指利用微型计算 机技术来实现电力系统继电保护 功能的系统。
微机继电保护装置具有灵活的配置和编程 能力，可以根据需要进行定制和扩展，适 应不同系统的需求。
微机继电保护装置具有自我诊断和修复功 能，能够检测和修复潜在的故障，提高系 统的可靠性和稳定性。
微机继电保护的缺点
对硬件和软件要求高
01
微机继电保护装置需要高性能的硬件和软件支持，增加了系统
的复杂性和成本。
对数据传输和处理能力要求高
02
微机继电保护装置需要实时传输和处理大量数据，对数据传输
和处理能力要求较高。
对外部环境因素敏感
03
微机继电保护装置对外部环境因素较为敏感，如温度、湿度、
电磁干扰等，需要采取相应的防护措施。
微机继电保护的展望
智能化发展
随着人工智能技术的发展，微机继电保护装置将更加智能化，能 够自适应地学习和优化保护策略。
应用效果
该系统的应用显著提高了发电厂的安全性和可靠性，减少了设备 损坏和事故发生。
技术特点
该系统采用了基于数字信号处理技术的继电保护算法，具有高灵 敏度和快速响应的特点。
某变电站的微机继电保护系统
案例概述
某变电站的微机继电保护系统采用了先进的微机继电保护装置，实 现了对变电站的全面保护。
应用效果
该系统的应用显著提高了变电站的安全性和可靠性，减少了设备损 坏和事故发生。
04 微机继电保护的优缺点与展望
CHAPTER
微机继电保护精品课件教材课程
大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。
大数据技术还可以用于对历史故障数 据进行挖掘和分析，找出故障发生的 规律和原因，为预防和解决故障提供 科学依据。
大数据技术还可以用于对电力系统的 运行状态进行实时监测和预警，及时 发现潜在的故障风险，提高电力系统 的安全性和稳定性。
详细描述
通信故障通常表现为通信指示灯不亮、通信数据异常等。这 可能是由于通信接口接触不良、通信线缆损坏或通信协议不 匹配等原因造成的。处理通信故障需要检查通信接口和线缆 是否正常，同时确保通信协议的一致性。
通信故障
总结词
通信故障是指微机继电保护装置与其他设备或系统之间的通 信出现问题，导致信息传输受阻或数据错误。
物联网技术在微机继电保护中的应用
物联网技术可以实现电力设备和 保护装置之间的信息交互和远程 控制，提高保护装置的自动化和
智能化水平。
物联网技术还可以用于对电力设 备的运行状态进行实时监测和预 警，及时发现设备的异常情况，
提高设备的可靠性和安全性。
物联网技术还可以用于实现电力 系统的远程管理和控制，提高电 力系统的运行效率和可靠性。
靠性。
距离保护
距离保护通过测量故障点到保护装 置的距离，判断故障位置，实现选 择性保护。
方向保护
方向保护通过比较故障电流的方向， 判断故障是否发生在被保护线路的 内部，实现选择性保护。
微机继电保护的软件算法
电流差动保护
电流差动保护通过比较线路两侧 电流的大小和相位来判断故障是 否发生，具有较高的灵敏度和可
大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。
电力系统微机保护浅析
电力系统微机保 护浅析
付 强
（ 安徽 继远 电ห้องสมุดไป่ตู้技术有限责任公司 。安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８）
装置，仅仅提醒运行人员及 时进行 相应 处理，另一种 是闭锁告警信 号，发告警 的同时将保护装置 闭锁 ，保 护退出运行， 以免发生保护 的 复 杂 化 。如 何 做 好 电 网安 全 稳 定 的 工 作 ，微 机 保 护 就 成 了不 可避 误动 。故障时 ，故障计算程序进行 各种 保护的算法计算 ，跳闸逻辑 免 的讨论话 题 ，本文根据笔者 多年 实际工作 经验 ，全面的对微机保 判断以及事故报告，故障报告， 电流 电压波形整理及分析处理。 护在 电力 系统 中的具体 应用以及微机 保护在运行 中的注意事项。 ２ ． ２微机保护应用的优点 【 关键词 】 微机保护 ；动作 ；可靠性 ；稳定性 ；应 用 微机保护应用 了计算机 技术 领域的先进性能 ：高速强大 的运算 力和完备可靠的存贮记忆力 ， 以及大规模集成 电路 ， Ａ／Ｄ模数转换 、 １电力系统对继电保护的要求 数字滤波技术和抗干扰技术 ，使微机保 护在速 动性、可靠性等方面 电力系统对 继 电保护 的四项基本要 求：（ １ ）选 择性：发生故障 均远远优于 电磁型等传统保护 ，显 示了强大生命力，相 比与传统保 １ ）由于微机继 电保护系统采用各 时，保护 动作，只是将发生故 障的元件 切除，脱离电力系统，使停 护，微机保护装置有 以下优 点：（ 电范围能够尽可能缩小 ，确保 电力 系统 中非故障部分能够保持安全 种 电力逻辑运算 ，通 过软件 算法来实现保护功能 ，所 以只需要采集 稳 定的运行 ；（ ２ ）速动性 ：快速切 除故 障能够 有效提高电力系统运 被保护单元的 电流 电压等少量信息 ， 就可 以实现很复杂的保护功能 ， ２ ）微机保护技术采用 了计算机 行 的稳 定性 ，减少所带用户 的低 电压异 常工 况的运行时间 ，降低故 大大降低 电气二次接线 的复杂性 。（ 障引发的破坏程度 ，所 以，在故 障发生时，保护装置应 以最快速度 控制功能 ，保护定值 设定 、保护功能投 退等均采用程序逻辑 ，这样 可 以随系统实 际情况 修改保护参数 ，投切保护功能 。（ ３ ）微机保护 动作切除故障，缩小故障波及 范围，减轻短路对用户造成 的影 响， 提 高系统的安全与稳定 ：（ ３ ）灵敏性 ：灵敏 性就是指对保护范 围内 系统的通讯功能 ，可 以通过 网络把 用户所需要的各种数据传输到监 所 发生的故障 以及不正常运行情况 的反应程 度与能力，保护的灵敏 控 中心 ，进行集 中调 度。（ ４ ）微机保护的使用寿命长 ，由于保护装 性一般用灵敏系数来表征 ，灵敏 系数如果越 大，反映保护 的灵敏度 置在正常状态下 处于休 眠待机的状态，只有程序部分在实时运行 。 （ ５ ）方便于信息 的管理与交换 。微机保护 能够提供各种动作 时序 、 就越高，反之灵敏度越低 ；（ ４ ）可靠性：可靠性指保护装置在预先 规 定保护范 围内发生属于保护应动 作的故障时，保护装置不应拒绝 故障类型 、故障相别及故障前后电压、电流 的跟踪采样记录等信息 ， ６ ）维护与调试方便 ，微机 动作，同时保证 ，不属于它动作 的情 况不误动，可靠性主要决定于 对于线路保护 ，还可 以附加测距功能 。（ 保护装置本身的产 品质量 以及运 行维护水平的高低 ，保护装置组成 保护 的调试量 很小，定检 周期也可 以放长 ，既减少 了维护调试工作 元器件的质量越高越好 ，接线 越简单，中间环节越少 ，保护装 置的 量 ，也 大大减 少了保护退 出运行的 时间 ，可 以更好地保证生产 的连 ７ ）具有 极高的可靠性和 良好的抗干扰能力 ，微机继 电保 运 行情况就越可靠 ，同时，保 持 良好的维护对提高保护 的可靠性也 续运行 ；（ 护装置 具有 自诊能力 ，能够对其 自身的硬件和软件进行连续 的实时 有着重要影响。 传统 的继 电保 护装 置存在较多弊端， 已经不适用于现代 企业的 检测 ，如遇 有异常情况发报警信号 ，以利于及 时处理 ，避免保 护的 高速发展 ；其 占地 空间比较大，安装很不方便 ，调试和检 修较 为复 误动作 ，微 机保护在硬件上采用 电磁屏蔽 、光 电隔离等技术手 段使 杂，使用年 限短 ，继 电器 本身没有监控与 自检功能 ，运行及维护 的 微机保护 的可靠性大大提高 ，增 强了抗干扰 能力 。 工作量大等缺点 ， 已无法满足快速发展 的电力 系统高稳 定性 的要求 。 ３微 机保护在应用 中需注意的关键点 微机保护 的确有着传统保护远远无法 比拟 的优越性 ，但 在应用 随着计算机技 术，通信技术的迅猛发展 ，微机 型继 电保护技术 １ ）微机保护 功能完善 ，界面显示汉 获得 了显著 的发展 和进步 ，微机保护在 电力系统 中的应用 己 越 来越 中也有一些需注意的关键 点：（ 化，操 作方便 ，但应避 免非专业人员进行操 作，以免误改定值套数 、 广泛 。 定值 内容、或其关键参数，保护专业人员～定要设置有效密码 。（ ２ ） ２ 微 机保 护 在 电 力 系 统 中 的 应 用 温度、电磁干扰、 日照的影响 。相对湿度的适应范围为 ５ ％ ～９ ５ ％， ２ ． １ 微 机 保 护 的组 成 ５ ℃～４ Ｏ 。 Ｃ ，超 出此范围应装 设空调 微机 微机 保护的组成分为硬件与软件两大部分 ，硬件系 统是构成微 环境温度 的适应 范围为一 保护装 置采用 Ｃ Ｐ Ｕ芯片，其极 限工作温度 为 ７ ５ ℃左右 ，若长时间超 机保护的基础 ；软件部分 是微机保护 的核心 。 高温，运行 时间长 ，死 机也就成为必然。同时，如 果温度过高 ，Ｃ Ｐ Ｕ 硬件 方面：在设计保护产 品时 ，要充分考虑保 护装 置的可靠 ， 可维护 ，可 拓展 性，同时 ，软件版本 的升级 不应 该变 更硬件，微机 芯片应采用 降频技术 实现散热 的 自我保 护措 施，但是这样会大大降 保护硬件方 面主 要由以下几个部分组成 ：（ １ ）数 据采集 单元， 即模 低 Ｃ Ｐ Ｕ 运算 的速度和数据处理能力，进而可能使微机保护出现严重 拟量输入系 统，对模拟量进行测量和数字量转化 ，微机 保护中 Ｃ Ｐ Ｕ 错误，保护可能失去作用 ，所 以微机保护在其 工作环 境温 度方面必 通过模数转 换器 将采集到的输入的原始 电压 ，电流等模拟量转换为 须引起极大 的重视 。（ ３ ）微机保护 的功 能插件板容易受静 电等因素 的影响而损坏 。其 中电源板插件 极易受散热 问题的影响而损坏 ，需 数字量 ： （ ２ ） 微机主系统 ， 即数据 处理单元， 它是 以中央处理器 （ Ｃ Ｐ Ｕ ） 为核心 ，负责对 数据的处理、硬件 白检和保 护功 能的计算 ，由它对 要配备有一定经验 的维修人 员对 设备进 行 良好的维修 。（ ４ ）目前不 同厂家 的微机保护在个别保护装 置的定值及功能的含义设置不尽相 数据采集 系统输 入的各种原始数据进行计算 ，分 析，处理 ，判断 ， ５ ） 从而 实现各 种继 电保护功能 ；（ ３ ）数字量输 入 ／ 输出接 口；（ ４ ）通 同，应依据具体 的保护技术说 明书设置 ，不可进行类推式设置 。（ 讯接 口；（ ５ ）人机对话接 口；（ ６ ）电源 部分：将 站 内的直流 电压变 对保护专业人 员及相 关运 行人员要提升基本专业学习和培训 ，快速 换 为微机 保护装 置所需要的稳定可靠 的不 同幅值的直流 电压，提供 判断 ，准确处理 。（ ６ ）通 讯协议问题：需要将不同的微机保护 、故 障录波 、以及现场 的其他 智能采集设备间的通讯规约 、协议进行很 给微机保护 的不 同单元 使用。 软件 方面 ：软件设计属于技术 的核心部分 ，简单可靠 的硬件配 好 的衔接 。 置是依托好的软件设计 ，软件 设计通 常按照其功能进行划分 ，实现 ４ 结 语 随着我 国智能化电网建设的进一步深入 ，变 电站综合 自动化技 标准化 以及 模块化，并应便于功 能的拓展 。对于现场信息参数应编 制相对 独立的参数模块 ，方便在运行 中修改 。有滤波功能 的微机保 术 的提 高，数字 式微 机测 控保护装置逐渐取代 了传统模式 ，同时由 护装 置，其模拟量数据文件 ，需能转换为标准格式输 出。微机保护 传统 的保护 、测控 单一实现方式 向整合型转化 即在 同一平 台上实现 固有特 性 以及对实时 电力系统特殊 的应用工况，使它对实 时性 的要 微机保护 、测量监控及 设备的管理和传动 。 可以预见，未来的微机保护系统将会使更加人 性化、 自动化、 求和对 抗干扰能力容错设计 的要求 极为严 格 。这 同样需要相适应 的 软件 来支持。软件设计使微机保护 在正常运行时对采样值 自
电力系统微机保护概述
四、国内微机保护装置硬件发展
1.8位微处理器构成微机保护装置 ◆代表产品：WXB-01微机高压线路保护装置 ◆主要特点：单CPU、外部扩展电路复杂、存储器容量小、软
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二、微机保护发展历史
① 20世纪60年代末期 提出用计算机构成微机保护装置，2篇最早发表的关于微机
保护的研究报告
◆G.D. Rockefeller, Fault Protection With A Digital Computer, IEEE Trans. PAS Vol 88 No 4. 1969。 ◆B.J.Mann, Real Time Computer Calculation of The Impedance of a Faulted Single Phase Line, Elec.Eng. Trans.(I.E.Aust) VEE4 1969。
由集成运算放大器和其它集成电路构成，体积更小、工作 更可靠，第二代电子式静态保护装置。
20世纪80年代后期成为静态继电保护的主要形式。 ※微机型继电保护装置（20世纪80年代中期）
又称为数字式继电保护装置，由硬件系统和软件系统构成。 特点：需要硬件配置不同的软件，就可以实现不同特 性和不同功能的继电保护装置。
◆继电保护装置的发展
机电式保护装置
静态继电保护装置
数字继电保护装置
※机电式继电器（20世纪50年代以前） 构成：由电磁型、感应型或电动型继电器构成，
具有机械传动部件。 优点：工作可靠、不需要外部工作电源、抗干扰
性好、使用寿命长等，目前仍广泛应用于电力系统中。 缺点：体积大、功率消耗大、动作速度慢、机械
在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机 失磁保护、发电机保护和变压器组保护也相继于1989、1994年通 过鉴定，投入运行。
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。
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西南交通大学电气工程学院
主要内容
◆微机保护概述 ◆微机保护硬件构成 ◆数字滤波 ◆微机保护算法 ◆微机保护抗干扰措施 ◆微机保护举例 ◆综合自动化系统 参考书： 杨奇逊、黄少锋编著 微型机继电保护基础（第二版） 中国电力出版社
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第一章 绪论
一、继电保护技术的发展
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统 对运行可靠性要求的不断提高密切相关。
② 20世纪70年代（微机保护研究热潮） ◆到70年代末，仅公开发表的论文有200多篇； ◆重点关注于各种算法原理的分析方法的研究； ◆研究工作以小型计算机为基础，以一台小型机实现多个电气设 备或整个变电站的保护（可靠性不高）； ◆受计算机制造水平和价格的限制，不具备生产微机保护装置的 条件。
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③ 20世纪70年代末期（快速发展）
由集成运算放大器和其它集成电路构成，体积更小、工作 更可靠，第二代电子式静态保护装置。
20世纪80年代后期成为静态继电保护的主要形式。 ※微机型继电保护装置（20世纪80年代中期）
又称为数字式继电保护装置，由硬件系统和软件系统构成。 特点：需要硬件和软件配合才能实现保护原理和功能。 优点：为同一套硬件配置不同的软件，就可以实现不同特 性和不同功能的继电保护装置。
性的要求。
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◆过电流继电器 特点：保护装置与断电装置分开，作用于专门的断流装置
（断路器）。 19世纪90年代出现直接作用于断路器的一次式的电磁型过
电流继电器。其特点是：直接反应一次短路电流。 20世纪初继电器开始广泛应用于电力系统（继电保护技术
的开端）。其特点是：继电器输入量为电流互感器和电压互感 器二次侧输出，避免与高电压、大电流直接相连。
◆保护原理的发展 ※感应型过电流继电器（1901年） ※差动保护（190ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年） ※电流方向保护（1910年） ※距离保护（1923年） ※高频保护（1927年）：利用高频载波电流传输和比较输电
线路两端功率方向或电流相位
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※微波保护（20世纪50年代）：利用微波传输线路两端故障电气量。 ※行波保护（20世纪70年代）：利用故障点产生的行波实现快速保护。 ※20世纪80年代左右，开始研究反应工频故障分量（或称工频突 变量）原理的保护，20世纪90年代该原理的继电保护装置广泛采 用。
◆继电保护装置的发展
机电式保护装置
静态继电保护装置
数字继电保护装置
※机电式继电器（20世纪50年代以前） 构成：由电磁型、感应型或电动型继电器构成，
具有机械传动部件。 优点：工作可靠、不需要外部工作电源、抗干扰
性好、使用寿命长等，目前仍广泛应用于电力系统中。 缺点：体积大、功率消耗大、动作速度慢、机械
◆出现8位微处理器（Intel公司的8080、摩托罗拉公司的 6800）。微处理器的出现为微机保护装置的研制提供了条件； ◆1977年日本投入以微处理器为硬件的控制与继电保护装置； ◆1979年美国电气与电子工程师学会（IEEE）组织一个世界性 的计算机保护研究班； ◆日本发展最快，到1986年微机保护达到继电保护产品的一半； ◆到20世纪80年代中期，微机保护在电力系统中得到了广泛应 用。
西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向 高频保护于1996年通过鉴定。
从20世纪90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的 时代。 ◆据统计：到2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99％， 线路微机保护占86％，到2003年底，220kV以上系统的微机保护 已占到70.29％，线路的微机化率达到97.6％。
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四、国内微机保护装置硬件发展
1.8位微处理器构成微机保护装置 ◆代表产品：WXB-01微机高压线路保护装置 ◆主要特点：单CPU、外部扩展电路复杂、存储器容量小、软
传动部分和触点容易磨损或粘连，调试维修复杂，不 能满足超高压、大容量电力系统的要求。
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※晶体管式继电保护装置（20世纪50年代） 构成：由半导体晶体管构成 特点：体积小、功率消耗小、动作速度快、无机械传动部
分和触点，易受电磁干扰的影响而误动或损坏，称为电子式静 态保护装置（第一代）。
20世纪70年代晶体管式保护在我国大量采用 ※集成电路式继电保护装置（20世纪80年代）
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二、微机保护发展历史
① 20世纪60年代末期 提出用计算机构成微机保护装置，2篇最早发表的关于微机
保护的研究报告
◆G.D. Rockefeller, Fault Protection With A Digital Computer, IEEE Trans. PAS Vol 88 No 4. 1969。 ◆B.J.Mann, Real Time Computer Calculation of The Impedance of a Faulted Single Phase Line, Elec.Eng. Trans.(I.E.Aust) VEE4 1969。
三、国内微机保护发展概况
◆从1979年开始微机保护研究 高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东
南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通 大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原 理、不同型式的微机保护装置。
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◆1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过 鉴定，并在系统中获得应用。
◆熔断器 最早出现的过电流保护，仍广泛应用于低压线路和用电设备。 特点：集保护装置和断电装置于一体，简单、可靠。 缺点：动作精度差、配合难度大、断流能力有限、恢复供电麻
烦。 ※用电设备的功率、发电机的容量不断增大； ※发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化； ※电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大。 因此，随着电力系统的发展，熔断器已不能满足选择性和快速
在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机 失磁保护、发电机保护和变压器组保护也相继于1989、1994年通 过鉴定，投入运行。
南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年 通过鉴定。
天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补 偿式方向高频保护于1993、1996年通过鉴定。