第四講微機(jī)保護(hù)

1、 第四講第四講 微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)一、一、微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn) 傳統(tǒng)的繼電保護(hù)都是反應(yīng)模擬量的保護(hù)，保護(hù)的功能完全依賴(lài)于硬件。微型傳統(tǒng)的繼電保護(hù)都是反應(yīng)模擬量的保護(hù)，保護(hù)的功能完全依賴(lài)于硬件。微型機(jī)繼電保護(hù)裝置則是反應(yīng)數(shù)字量的。機(jī)繼電保護(hù)裝置則是反應(yīng)數(shù)字量的。它具有傳統(tǒng)繼電保護(hù)如整流型、晶體管型甚它具有傳統(tǒng)繼電保護(hù)如整流型、晶體管型甚至集成電路型保護(hù)所無(wú)法比擬的優(yōu)越性。微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)可概括如下。至集成電路型保護(hù)所無(wú)法比擬的優(yōu)越性。微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)可概括如下。 保護(hù)功能由軟件實(shí)現(xiàn)采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)(過(guò)程記憶錄波等)自動(dòng)測(cè)試和監(jiān)視功能硬軟件標(biāo)準(zhǔn)化公共數(shù)

2、據(jù)重復(fù)使用實(shí)現(xiàn)不同功能容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方通信接口簡(jiǎn)單數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)(過(guò)程記憶錄波等)靈活性高性能運(yùn)行維護(hù)方便高可靠性硬件尺寸小型化硬件負(fù)擔(dān)輕特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)二、微機(jī)保護(hù)硬件組成原理二、微機(jī)保護(hù)硬件組成原理微機(jī)保護(hù)硬件主要由以下三大部分組成：微機(jī)保護(hù)硬件主要由以下三大部分組成：1 1、模擬量輸入系統(tǒng)、模擬量輸入系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）（測(cè)量元件）：（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）（測(cè)量元件）： 完成將模擬量輸入信號(hào)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成所需的數(shù)字信號(hào)。完成將模擬量輸入信號(hào)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成所需的數(shù)字信號(hào)。 2 2、CPUCPU主系統(tǒng)主系統(tǒng)（邏輯判斷元件）：（邏輯判斷元件）： 對(duì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至對(duì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAMRAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行

3、分析處理，以完成各種繼電區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以完成各種繼電保護(hù)的功能。保護(hù)的功能。 3 3、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入/ /輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)（執(zhí)行元件）：（執(zhí)行元件）： 完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)報(bào)警、外部接點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話等功能。完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)報(bào)警、外部接點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話等功能。 4 4、人機(jī)接口：、人機(jī)接口： 人機(jī)接口部分主要包括打印、顯示、鍵盤(pán)、各種面板開(kāi)關(guān)等，其主要功能人機(jī)接口部分主要包括打印、顯示、鍵盤(pán)、各種面板開(kāi)關(guān)等，其主要功能用于人機(jī)對(duì)話，如調(diào)試、定值調(diào)整等。用于人機(jī)對(duì)話，如調(diào)試、定值調(diào)整等。 5 5、電源部分：、電源部分： 通常采用逆變穩(wěn)壓電源。一般地，集成電

4、路芯片的工作電壓為通常采用逆變穩(wěn)壓電源。一般地，集成電路芯片的工作電壓為5V5V，而數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的芯片通常需要雙極性的采集系統(tǒng)的芯片通常需要雙極性的15V15V或或12V12V的工作電壓，繼電器回路則需的工作電壓，繼電器回路則需要要24V24V電壓。因此，微機(jī)保護(hù)裝置的電源至少要提供電壓。因此，微機(jī)保護(hù)裝置的電源至少要提供5V5V、15V15V（12V12V）、）、24V24V幾個(gè)電壓等級(jí)，而且各級(jí)電壓之間應(yīng)不共地，以避免相互干擾甚至損壞芯片。幾個(gè)電壓等級(jí)，而且各級(jí)電壓之間應(yīng)不共地，以避免相互干擾甚至損壞芯片。 模擬量輸入(由YH和LH二次側(cè)來(lái))電壓形成電壓形成ALFS/HALFS/H

5、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(MPX)A/DMPUEPROMRAM定時(shí)器并行接口并行接口并行接口光電隔離電路出口電路開(kāi)關(guān)量輸出開(kāi)關(guān)量輸入打印機(jī)總線CPU 主系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入/輸出系統(tǒng) 阻抗變換器阻抗變換器邏輯輸入usruscChAS 開(kāi)關(guān)量輸入回路原理圖(a)裝置內(nèi)接點(diǎn)輸入回路(b)裝置外接點(diǎn)輸入回路+5V+EPB0PB1B1H1 EJ三、微機(jī)保護(hù)軟件組成原理三、微機(jī)保護(hù)軟件組成原理 微機(jī)保護(hù)的軟件主要是以硬件模件為基礎(chǔ)，完成各種保護(hù)算法及方案，并提微機(jī)保護(hù)的軟件主要是以硬件模件為基礎(chǔ)，完成各種保護(hù)算法及方案，并提供豐富靈活的手段對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行整定監(jiān)視維護(hù)。保護(hù)裝置中各供豐富靈活的手段對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行整定監(jiān)

6、視維護(hù)。保護(hù)裝置中各CPU系統(tǒng)軟件采系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)機(jī)組容量及保護(hù)配置種類(lèi)而定。但主要由三大模塊組成，除用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)機(jī)組容量及保護(hù)配置種類(lèi)而定。但主要由三大模塊組成，除繼電保護(hù)功能程序各繼電保護(hù)功能程序各CPU不相同以外，其它程序模塊是通用的。不相同以外，其它程序模塊是通用的。微機(jī)保護(hù)軟件主要由以下三大部分組成：微機(jī)保護(hù)軟件主要由以下三大部分組成：調(diào)試監(jiān)控程序：調(diào)試監(jiān)控程序： 運(yùn)行監(jiān)控程序：運(yùn)行監(jiān)控程序：繼電保護(hù)功能程序繼電保護(hù)功能程序繼電保護(hù)功能程序調(diào)試監(jiān)控程序運(yùn)行監(jiān)控程序調(diào)試/運(yùn)行鍵狀態(tài)？初始化程序 1上電或復(fù)位調(diào)試運(yùn)行中斷入口中斷返回(1) 調(diào)試監(jiān)控程序調(diào)試監(jiān)控程序 當(dāng)

7、裝置運(yùn)行在調(diào)試狀態(tài)時(shí)，調(diào)試監(jiān)控程序調(diào)試和檢查當(dāng)裝置運(yùn)行在調(diào)試狀態(tài)時(shí)，調(diào)試監(jiān)控程序調(diào)試和檢查微機(jī)保護(hù)裝置的硬件電路，輸入、修改、固化保護(hù)裝置微機(jī)保護(hù)裝置的硬件電路，輸入、修改、固化保護(hù)裝置的定值；即提供豐富的測(cè)試手段，對(duì)裝置進(jìn)行全面的檢的定值；即提供豐富的測(cè)試手段，對(duì)裝置進(jìn)行全面的檢查、測(cè)試、整定等。查、測(cè)試、整定等。(2) 運(yùn)行監(jiān)控程序運(yùn)行監(jiān)控程序 當(dāng)裝置運(yùn)行在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行監(jiān)控程序可對(duì)裝置進(jìn)當(dāng)裝置運(yùn)行在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行監(jiān)控程序可對(duì)裝置進(jìn)行自檢，各種在線監(jiān)視，打印機(jī)的管理等。行自檢，各種在線監(jiān)視，打印機(jī)的管理等。 (3) 繼電保護(hù)功能程序繼電保護(hù)功能程序 實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)的原理框圖。包括數(shù)據(jù)采集

8、，數(shù)字濾波，實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)的原理框圖。包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)字濾波，電氣參數(shù)的計(jì)算，各保護(hù)判據(jù)的實(shí)現(xiàn)以及出口信號(hào)輸出電氣參數(shù)的計(jì)算，各保護(hù)判據(jù)的實(shí)現(xiàn)以及出口信號(hào)輸出等。等。 三、微機(jī)保護(hù)算法三、微機(jī)保護(hù)算法 是微機(jī)保護(hù)程序編制的依據(jù)。如判斷大小、整定計(jì)算是微機(jī)保護(hù)程序編制的依據(jù)。如判斷大小、整定計(jì)算用用什么方法計(jì)算更可靠、更準(zhǔn)確什么方法計(jì)算更可靠、更準(zhǔn)確選擇合適的方法。通常分為選擇合適的方法。通常分為兩大類(lèi)：基本算法（直接計(jì)算電流、電壓、相角等大?。焕^兩大類(lèi)：基本算法（直接計(jì)算電流、電壓、相角等大?。焕^電器算法（根據(jù)動(dòng)作特性計(jì)算）。電器算法（根據(jù)動(dòng)作特性計(jì)算）。四、數(shù)字濾波四、數(shù)字濾波 所謂濾波器

9、就廣義來(lái)說(shuō)是一個(gè)裝置或系統(tǒng)，用于對(duì)所謂濾波器就廣義來(lái)說(shuō)是一個(gè)裝置或系統(tǒng)，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行某種加工處理，以達(dá)到取得信號(hào)中的有用輸入信號(hào)進(jìn)行某種加工處理，以達(dá)到取得信號(hào)中的有用信息而去掉無(wú)用成分的目的。有模擬濾波器和數(shù)字濾波信息而去掉無(wú)用成分的目的。有模擬濾波器和數(shù)字濾波器之分。器之分。 模擬濾波器是由物理器件構(gòu)成的。而數(shù)字濾波器不模擬濾波器是由物理器件構(gòu)成的。而數(shù)字濾波器不需要任何物理器件，它實(shí)質(zhì)上只是一段計(jì)算程序，按著需要任何物理器件，它實(shí)質(zhì)上只是一段計(jì)算程序，按著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一段程序，微機(jī)通過(guò)執(zhí)行這一數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一段程序，微機(jī)通過(guò)執(zhí)行這一段程序以達(dá)到濾波的目的。因此數(shù)字

10、濾波器不受物理?xiàng)l段程序以達(dá)到濾波的目的。因此數(shù)字濾波器不受物理?xiàng)l件的限制。實(shí)現(xiàn)起來(lái)比模擬濾波器要靈活得多。件的限制。實(shí)現(xiàn)起來(lái)比模擬濾波器要靈活得多。 數(shù)字濾波器就是數(shù)字濾波器就是程序?yàn)V波，即通過(guò)編制程序?yàn)V掉小程序?yàn)V波，即通過(guò)編制程序?yàn)V掉小于采樣頻率一半的某些諧波（大于采樣頻率一半的諧波于采樣頻率一半的某些諧波（大于采樣頻率一半的諧波由模擬低通濾波器濾掉）。由模擬低通濾波器濾掉）。五、微機(jī)保護(hù)的基本操作五、微機(jī)保護(hù)的基本操作1、保護(hù)的投、退操作、保護(hù)的投、退操作 有壓板者操作壓板；無(wú)壓板者操作直流電源。有壓板者操作壓板；無(wú)壓板者操作直流電源。2、定值修改、定值修改 運(yùn)行人員主要是切換定值區(qū)（運(yùn)行

11、人員主要是切換定值區(qū)（09）。定值修改則由）。定值修改則由繼電保護(hù)人員在調(diào)試狀態(tài)下完成。繼電保護(hù)人員在調(diào)試狀態(tài)下完成。3、故障處理、故障處理 故障發(fā)生故障發(fā)生觀察現(xiàn)象（解除音響、閃光變平光等）觀察現(xiàn)象（解除音響、閃光變平光等）記記錄現(xiàn)象（匯報(bào)）錄現(xiàn)象（匯報(bào)）恢復(fù)信號(hào)恢復(fù)信號(hào)試運(yùn)行試運(yùn)行-。六、提高微機(jī)保護(hù)可靠性的措施六、提高微機(jī)保護(hù)可靠性的措施 可靠性是對(duì)繼電保護(hù)的基本要求之一，它包可靠性是對(duì)繼電保護(hù)的基本要求之一，它包括兩方面含義，即不誤動(dòng)和不拒動(dòng)。除了保護(hù)括兩方面含義，即不誤動(dòng)和不拒動(dòng)。除了保護(hù)的基本原理應(yīng)滿(mǎn)足可靠性要求之外，還有兩個(gè)的基本原理應(yīng)滿(mǎn)足可靠性要求之外，還有兩個(gè)因素影響保護(hù)的可

12、靠性，這就是干擾和元件損因素影響保護(hù)的可靠性，這就是干擾和元件損壞，這些都不應(yīng)該引起誤動(dòng)和拒動(dòng)。壞，這些都不應(yīng)該引起誤動(dòng)和拒動(dòng)。 七、七、 輸電線路微機(jī)型成套繼電保護(hù)裝置簡(jiǎn)介輸電線路微機(jī)型成套繼電保護(hù)裝置簡(jiǎn)介1、 LFP902A型超高壓線路成套快速保護(hù)裝置型超高壓線路成套快速保護(hù)裝置該裝置為由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護(hù)裝置，適該裝置為由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護(hù)裝置，適用于用于220kv及以上電壓等級(jí)的超高壓輸電線路的主保護(hù)及后備保護(hù)。及以上電壓等級(jí)的超高壓輸電線路的主保護(hù)及后備保護(hù)。裝置包括：復(fù)合式距離方向元件和零序方向元件為主體的快速主裝置包括：復(fù)合式距離方向元件和

13、零序方向元件為主體的快速主保護(hù)；工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速保護(hù)；工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速I(mǎi)段保護(hù)；三段式相間和接段保護(hù)；三段式相間和接地距離及二個(gè)延時(shí)段零序方向過(guò)流作為后備的全套后備保護(hù)。保地距離及二個(gè)延時(shí)段零序方向過(guò)流作為后備的全套后備保護(hù)。保護(hù)有分相出口。配有自動(dòng)重合閘功能，對(duì)單或雙母線接線的開(kāi)關(guān)護(hù)有分相出口。配有自動(dòng)重合閘功能，對(duì)單或雙母線接線的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合重合閘。實(shí)現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合重合閘。裝置硬件配置如下圖所示。裝置硬件配置如下圖所示。該裝置的主要性能特征如下：該裝置的主要性能特征如下：（1 1）本裝置有三個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)。）本裝置有三個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)。

14、 1) 1) CPUlCPUl為裝置的主保護(hù)，由以超范圍整定的復(fù)合式距離繼電為裝置的主保護(hù)，由以超范圍整定的復(fù)合式距離繼電器和零序方向元件，經(jīng)通道配合構(gòu)成全線路快速跳閘保護(hù)。由器和零序方向元件，經(jīng)通道配合構(gòu)成全線路快速跳閘保護(hù)。由I I段段工頻變化量距離繼電器構(gòu)成快速獨(dú)立跳閘段；由二個(gè)延時(shí)零序方工頻變化量距離繼電器構(gòu)成快速獨(dú)立跳閘段；由二個(gè)延時(shí)零序方向過(guò)流段構(gòu)成接地后備保護(hù)。向過(guò)流段構(gòu)成接地后備保護(hù)。 2) CPU22) CPU2為三階段式相間和接地距離保護(hù)，以及重合閘邏輯。為三階段式相間和接地距離保護(hù)，以及重合閘邏輯。 3) CPU33) CPU3為起動(dòng)和管理機(jī)，內(nèi)設(shè)整機(jī)總起動(dòng)元件，該起動(dòng)元

15、件為起動(dòng)和管理機(jī)，內(nèi)設(shè)整機(jī)總起動(dòng)元件，該起動(dòng)元件對(duì)主保護(hù)和距離保護(hù)在電子電路上對(duì)主保護(hù)和距離保護(hù)在電子電路上( (包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)) )完全獨(dú)立，完全獨(dú)立，動(dòng)作后開(kāi)放保護(hù)出口電源。另外，動(dòng)作后開(kāi)放保護(hù)出口電源。另外，CPU3CPU3還作為人機(jī)對(duì)話的通訊接還作為人機(jī)對(duì)話的通訊接口。保護(hù)整組復(fù)歸后，口。保護(hù)整組復(fù)歸后，CPU3CPU3接收并整理、顯示、打印接收并整理、顯示、打印CPU2CPU2來(lái)的電來(lái)的電壓、電流信號(hào)，進(jìn)行測(cè)距計(jì)算。壓、電流信號(hào)，進(jìn)行測(cè)距計(jì)算。（2 2）CPUlCPUl和和CPU2CPU2分別作為主保護(hù)及后備保護(hù)，功能獨(dú)立，又互相分別作為主保護(hù)及后備保護(hù)，功能獨(dú)立，

16、又互相補(bǔ)充。補(bǔ)充。 1) 1) CPUlCPUl強(qiáng)調(diào)快速性，采樣率為每周波強(qiáng)調(diào)快速性，采樣率為每周波2020點(diǎn)，主要繼電器采用點(diǎn)，主要繼電器采用積分算法，速度快且安全性高。積分算法，速度快且安全性高。CPU2CPU2作為后備保護(hù)強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確性，作為后備保護(hù)強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確性，采樣率為每周采樣率為每周1212點(diǎn)，主要繼電器采用付氏算法，計(jì)算精度得以提點(diǎn)，主要繼電器采用付氏算法，計(jì)算精度得以提高。高。 2) 2) CPUlCPUl、CPU2CPU2功能上互相補(bǔ)充，功能上互相補(bǔ)充，CPUlCPUl先選擇故障相然后對(duì)故先選擇故障相然后對(duì)故障相進(jìn)行測(cè)量；障相進(jìn)行測(cè)量；CPU2CPU2則先對(duì)各相和相間進(jìn)行測(cè)量，判為區(qū)內(nèi)故障則先對(duì)各相和相間進(jìn)行測(cè)量，判為區(qū)內(nèi)故障時(shí)再由選相程序選擇跳閘相別，時(shí)再由選相程序選擇跳閘相別， 因此