文档介绍：第五讲
微机保护数据采集系统
微机继电保护举例
微机保护
的结构
CPU板
一、概述
微机保护的硬件构成由三部分组成
1、模拟量输入系统(数据采集系统):电压形成、模拟滤波、采样保持(S/H)、多路转换(MPX)以及模数转换(A/D),完成将模拟输入量准确地转换为所需的数字量
2、CPU主系统:微处理器(MPU)、只读存储器(ROM)或闪存内存单元(FLASH)、随机存取存储器(RAM)、定时器、并行以及串行接口等。MPU执行编制好的程序,以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
微机保护的硬件构成
二、数据采集系统(模拟量输入系统)
(一)电压形成回路
微机保护要从被保护电力线路的电流互感器、电压互感器取得电流、电压信息,必须把这些电流互感器、电压互感器的二次电流、电压(5A或1A、100V)进一步变换降低为±5V或±10V范围内的电压信号,供微机保护的模数转换芯片使用。
电压形成回路
(1)输入电压的电压形成回路
把一次电压互感器输出的二次额定100V电压变换成最大±5V模拟电压信号,供模数转换芯片使用。
可以采用电压变换器实现。
(2)输入电流的电压形成回路
把一次电流互感器输出的二次额定5A/1A电流变换成最大±5V模拟电压信号,供模数转换芯片使用。
可以采用电流变换器或电抗变换器实现。
1、输入电压的电压形成回路
通过电压变换器实现,即一种变压器(但是,原边与付边之间应当设置一个屏蔽层,提高抗共模干扰的能力)。
电压变换器(TV)
2、输入电流的电压形成回路,有以下2种方法实现
(1)电抗变换器
电抗变换器是一种铁心中有气隙的变压器。优点是铁心不易饱和,线性变换范围大。缺点是阻止直流、放大高频分量,使二次侧电压波形发生严重畸变。
(2)电流变换器
电流变换器是一种铁心闭合无气隙的变压器。优点是当铁心不饱和时,二次电流波形与一次侧相同。缺点是在电流非周期分量作用下容易饱和,线性度差。微机保护中一般采用电流变换器。
Z是模数转换器的输入阻抗;
是二次侧并联电阻,很小。
输出电压
(二)采样保持电路和模拟低通滤波器
1、采样保持电路的作用及原理
采用保持电路(S/H),作用是采集模拟输入电压在某一时刻的瞬时值,并在模数转换器进行转换期间保持输出电压不变,以供模数转换。
采样保持电路:
输入电压:
输出电压:
采用保持电路输出了一个阶梯电压波形。在保持阶段无论何时进行模数转换,都反映了采样值。