文档介绍：第9章 微机继电保护
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本章讲述微机保护原理方面的基础知识,主要包括硬件原理、数据采集、数字滤波、特征量和保护动作判据的算法、软件流程、抗干扰措施及今后的发展趋势等方面的内容。
本章内容
● 概述
● 微机保护的硬件构成原理
● 微机保护的特征量算法
● 微机保护装置的软件构成
● 提高微机保护可靠性的措施
● 微机保护技术发展趋势
●思考题与习题
概述
计算机在继电保护领域中的应用和发展概况
近几十年来电子计算机技术发展很快,其应用已广泛而深入地影响着科学技术、生产和生活等各个领域,使各行业的面貌发生了巨大的变化,继电保护技术也不例外。在继电保护技术领域,除了用作故障分析和保护动作性能分析外,20世纪60年代末期已提出用计算机构成保护装置的倡议。到了20世纪70年代末期,出现了一批功能足够强的微型计算机,价格也大幅度降低,因而无论在技术上还是经济上,已具备用一台微型计算机来完成一个电气设备保护功能的条件,从此掀起了新一代的继电保护——微机保护的研究热潮。
微机保护是指将微型机、微控制器等器件作为核心部件构成的继电保护。国内在微机保护方面的研究工作起步较晚,但进展却很快。1984年上半年,华北电力学院研制的第一套以6809(CPU)为基础的距离保护样机投入试运行。1984年底在华中工学院召开了我国第一次计算机继电保护学术会议,这标志着我国计算机保护的开发开始进入了重要的发展阶段。经过10多年的研究、应用、推广与实践,现在新投入使用的高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品。
自从微型机引入继电保护以来,微机保护在利用故障分量方面取得了长足的进步,另一方面,结合了自适应理论的自适应式微机保护也得到较大发展,同时,计算机通信和网络技术的发展及其在系统中的广泛应用,使得变电站和发电厂的集成控制、综合自动化更易实现。未来几年内,微机保护将朝着高可靠性、简便性、通用性、灵活性和网络化、智能化、模块化等方向发展,并可以与电子式互感器、光学互感器实现连接;同时,充分利用计算机的计算速度、数据处理能力、通信能力和硬件集成度不断提高等各方面的优势,结合模糊理论、自适应原理、行波原理、小波技术等,设计出性能更优良和维护工作量更少的微机保护设备。
概述
微机继电保护装置特点
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。它能够自动检测出本身硬件的异常部分,配合多重化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,patibility)来考核,进一步保证了装置的可靠性。
3. 易于获得附加功能
常规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常规保护功能外,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。电压互感器的二次是否发生断线等信息。
概述
4. 灵活性
由于微机保护的特性主要由软件决定,因此替换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。
5. 改善保护性能
由于微型机的应用,可以采用一些新原理,解决一些常规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。
概述
微机保护的硬件构成原理
微机保护的硬件组成
1. 数据采集系统DAS(或模拟量输入系统)
数据采集系统包括电压形成、模拟滤波(ALF)、采样保持(S/H)、多路转换(MPX)以及模拟转换(A/D)等功能块,完成将模拟输入量准确地转换为微型机所需的数字量。
2. 微型机主系统(CPU)
微型机主系统包括微处理器(M