《微机保护基础知识》PPT课件

电压转化为 频率
TV TA
电压形成
二
次
侧
电压形成
来
VFC
计数器
BUS
VFC
计数器
对脉冲计数，从而完 成对电压的测量
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8.2.1基于逐次逼近式A/D转换的模拟
量输入系统 （1）电压形成回路
作用
类型
电流变换器（UA）
•
TA、TV二次侧电流电压较大，变 化范围也较大，为适应模数转换器
第 8 章 微机保护基础知识
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内容与要求
硬件组成 数据采集系统 原理 基本算法 软件结构 抗干扰的措施
• 硬件组成需要了解，最终 的目标是要掌握微机保护 的接线。
• 基本算法与软件组成是重 点内容，是实现继电保护 原理的方法。
• 抗干扰措施是微机测控系 统的通用方法，具有普遍 意义，需要了解。
打印机、信号灯等 • 便于综合自动化。 • 开关电源，要强调抗干扰。
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微机保护硬件组成
数据采集系统
BUS CPU主系统
开关量系统
TV
电压形成
TA
模
二
数
次
变
侧
换
来
电压形成
电源部分
串行通讯SIO
并行 接口
PIO
光耦 光耦
开入量 开出量
键盘 显示设备
打印机
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人机对话
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8.1 微机保护硬件
模拟量输入系统（或 称数据采集系统）
CPU主系统 开关量输入/输出回路 人机接口回路 通讯回路 电源回路
• 将交流模拟量转为CPU能够处 理的数字量，并要达到隔离与 精度要求。
• 基本通用的微机主系统。 • 接点状态或高低电平的处理。 • 便于操作，如键盘、液晶显示、
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学习方法
掌握基本原理 用计算机方法实现电
流保护，在实践中提 高对微机保护的认识 要将保护的基本算法 与具体继电保护原理 结合
• 要分清楚哪些是基本原理。
• 要利用微机来实现基本算 法。
• 理论联系实践，要既动脑 也动手。
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微机保护优点
fmax，若要对其不失真地采样，或者采样后不产生 频率混叠现象，采样频率必须不小于2fmax，即 fs≥2fmax。
采样定理对模拟信号要求（采用模拟低通ALF的原因）
限于CPU运算速度，要限制输入信号的最高频率，只需在
采样前用一个模拟低通滤波器（ALF），滤出fs／2以上的
频率分量。 精选ppt
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nTs t
采样：将一个连续时间信 号x(t)变成离散时间信号 x*(t)。
TS－采样周期 fS=1/TS－采样频率 工频每周期采样点数N为：
N= T fs TS f
T－工频周期，20ms f=1/T－工频频率，50HZ
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X*(t) 采
（2）采样保持（S/H）电路
样
保持：为保证各通道采样的
被采样信号x(t)的频率为f0，TS为采样周期，fS为采样频率
x(t)
t
fs f0 3
fs 2 f0
fs 2 f0
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混叠
t
t 混叠
正确
t
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（8）ALF和采样频率
结论
若要不丢掉信息地对输入信号进行采样，就必须 满足fs≥2f0。
采样定理
若输入信号x(t)含有各种频率成份，其最高频率为
8.2 数据采集系统
基于逐次逼近型A/D转换的采集系统 基于电压/频率变换（VFC）原理进行A/D变换
的采集系统
• 前者包括：电压形成回路、模拟低通滤波器（ALF）、 采样保持回路（S/H）、多路转换开关电路（MPX）及 模数转换回路（A/D）
• 后者包括：电压形成、VFC回路、计数器
• 两者各有优点，前者便于满足精度，后者不需要滤波 与采样保持电路
电压变换器（UV） 的转换要求将交流模拟量适当值，
电抗变换器（UR） 以满足精度要求。
• 屏蔽和隔离， TA、TV二次侧过电
压损坏保护装置。
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X(t)
（2）采样保持（S/H）电路
0 S(t)
1
X*(t0)
Ts 2Ts 3Ts
0 Ts 2Ts 3Ts
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t nTs t
信
同时性，在等待模数转换 的过程中，必须保持采样
号
值不变。
0 保 Ts 2Ts 3Ts 持 信 号
0 Ts 2Ts 3Ts
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nTs t
粉红色为理想值， 红色为实际值。
nTs t
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（2）采样保持（S/H）电路
要求：
要求1： CH越小越好
1、截获时间尽量短，特别是对快速变化的 输入信号采样更应保证这一点； 2、保持时间要长；
（8）ALF和采样频率
微机保护现状
目前绝大多数微机保护的采样周期TS为 5/6ms或 5/8ms，即采样频率为1200HZ或600HZ。
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微机主系统
微处理器CPU 存储器 并行口 串行口 定时/计数器等
• 需要强调的是，存储器包括
• EPROM－用于存放保护程序，即 软件
• RAM－用于存放运算的中间结果。
• EEPROM－用于存放保护定值， 也可采用FLASH来存放。
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可靠性高； 灵活性强； 性能改善，功能易于
扩充； 维护调试方便； 有利于实现变电站综
合自动化。
• 元件少，接线简单，软件一致。
• 投退功能灵活，硬件通用。
• 可以实现复杂继电保护原理，如任意 形状阻抗继电器，功能扩充时可以不 需要更改硬件。
• 微机保护测试仪的应用，缩短了调试 时间。
• 通信与网络功能的加强，可以实现遥 控、遥信、遥测、遥调的“四遥”功 能。
要求2： CH越大越好
8、模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断 时的泄露电流要小。
采样电子开关
ui
CH的大小应当如 何确定呢？
AS 阻 抗
阻
抗
uo
变 换
CH
变 换
1
S(t)
2
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（8）ALF和采样频率
问题 离散信号怎样才能真实反映被采样的连续信号， 若要求不丢失信息，应满足什么条件？
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逐次逼近A/D转换方式
电压变换、 屏蔽和隔离
TV TA
电压形成
二
次
侧
电压形成
来
保证数据的 同时性
ALF
S/H
ALF
S/H
滤除高频，降 低采样频率
逐次逼近原理
多
路
转 换
A/D
开
关
节约A/D转换器
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Hale Waihona Puke Baidu
基于压频变换（VFC）方式
电压变换、 屏蔽和隔离