文档介绍：微机继电保护原理
绪论
一、计算机在继电保护领域中的应用和开展概况
〔1〕世界微机保护的开展历史
※ 20世纪60年代末期，开始建议用计算机构成继电保护。
※ 20世纪70年代，掀起了研究热潮。
※ 20世纪70年代末期，
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。
〔二〕对采样保持电路的要求
a〕截获时间〔Tc〕尽量短，以便采用很短采样脉冲。
b〕保持时间长，在保持期间输出电压变化小。
c〕模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。
采样保持电路的典型芯片
〔三〕模拟低通滤波器
电力系统故障初期，电流、电压中可能含有相当高的频率分量〔如2 kHZ以上〕。而目前大多数微机保护原理都是反映50HZ工频分量的。因此，在采样保持前用一个模拟低通滤波器把高频分量过滤掉，防止高频分量混叠到工频来。
最简单的模拟低通滤波器是RC低通滤波器。
其中
三、模拟量多路转换开关
当需要对多个模拟量进行模数变换时，由于模数转换器〔A/D转换器〕的价格较贵，通常不是每个模拟量输入通道设置一个A/D，而是多路输入模拟量共用一个A/D，中间经过多路转换开关切换。
16路多路转换开关
输入模拟量通道：A1～A16;
输出模拟量通道：输出
控制由四个路数选择线来控制。
模拟量多路转换开关的应用。
模拟量多路转换开关〔MPX〕中最重要的局部是电子开关AS，它是用数字电子逻辑控制模拟信号通、断的一种电路，通常是由双极型晶体管〔BJT〕、结型场效应晶体管〔J-FET〕或金属氧化物半导体场效应管〔MOS-FET〕等类型组成的电子开关。
四、模数转换器
〔一〕模数转换器的一般原理
模数转换器〔A/D转换器，或简称ADC〕是实现计算机控制的关键技术，是将模拟量转变成计算机能够识别的数字量的桥梁。
模数转换器是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号。
模数转换器把输入的模拟量相对于模拟参考转化
成数字量D输出，输出数字量D和输入模拟量之间关系式为：
，其中是模拟参考电压，一般
D是小于1的二进制数，
D是一个n位二进制数字。
模数转换器的工作原理
把连续的模拟信号转变为离散的数字信号。
以kTs时刻为例分析：
该时刻瞬时电压值
转变为数字量
〔二〕数模转换器的一般原理
数模转换器〔D/A转换器，或简称DAC〕是把数字量D转变成模拟电压或电流输出。
模数转换器中一般都要用到数模转换器。
输入数字量：
，上图n=4。
输出模拟电压：
，正比于输入数字量D。
〔三〕逐次逼近式模数转换器的工作原理
数模转换器的工作过程：通过并行接口向16位D/A转换器试探性送数。每送一次数，微型机通过读取PA0端口的状态判断试送的16位数相对于模拟输入量是偏大还是偏小。如果偏大，那么减小试送的16位数，直至找到最相近的二进制数，这个16位二进制数就是A/D转换器的输出结果。试探送数采样逐次逼近的二分搜索法。
双极性模拟量的模数转换
双极性模拟量：正、负极性变化的模拟量。
为了实现对双极性模拟量的模数转换，需要设置一个直流偏置量，其值为最大允许输入量的一半。
以输入双极性电压最大范围为5V的模数转换器为例。
以上A/D转换器的位数是16位。最高位是符号位，有效位只有后面的15位。一个n位的A/D转换器，其十进制数的范围是
模数转换的溢出
模数转换器的溢出：输入模拟电压超过了模数转换器的最大允许输入电压。
模数转换器的溢出可能有两种情况：
〔1〕平顶溢出，危害不大。
〔2〕清零溢出，危害很大。
〔四〕A/D转换器举例
以模数转换器AD7665为例进行分析。
数模转换器AD7665是一种逐次逼近型的16位快数数模转换器，转换速率是500kSPS〔Samples Per Second〕，即进行一次模数转换的时间为1/500K=2uS。
A/D7665模数转换器是由 Analog Devices 公司生产。
芯片外观
芯片内部结构示意图
〔五〕A/D转换器与微型机的接口
模数转换器AD7665的模数转换功能必须由微型机执行软件程序来控制，即微型机通过总线控制模数转换器AD7665。
模数转换器AD7665与微型机的接口如以下图所示。
〔六〕微机保护对A/D转换器的主要要求
〔1〕转换位数〔分辨率〕，通常用数字量的位数来表示。
〔2〕转换时间〔转换频率〕，A/D转换器进行模数转换的时间，其转换频率为