變電站綜合自動化系統(tǒng)間隔層裝置

變電站綜合自動化系統(tǒng)間隔層裝置第1頁/共116頁一、間隔層裝置配置

間隔層裝置是面向電氣間隔的配置，即對應于一次系統(tǒng)的每一個電氣間隔，分別布置有一個或多個智能電子裝置來實現對該間隔的測量、控制、保護及其他任務，這就是間隔層裝置。通常把斷路器或電氣元件(如主變壓器、母線等)作為電氣間隔劃分的依據。一個典型高壓變電站內主要包括線路間隔、母聯間隔、主變壓器問隔、電容(電抗)間隔、站用變壓器間隔、母線間隔等。

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間隔層裝置優(yōu)點:裝置故障產生的影響被限定在本間隔范圍內，不會波及其他電氣間隔；監(jiān)控對象由整個變電站縮小為某個電氣間隔，減小了裝置體積的同時也使裝置安裝方式更加靈活。

牛牛文庫文檔分享第4頁/共116頁間隔層裝置功能：直接采集和處理現場的原始數據，通過網絡傳送給站控級后臺計算機，同時接收站控層發(fā)出的控制操作命令；間隔層也可獨立完成對斷路器和隔離開關的控制操作。間隔層裝置通常安裝在各繼電器小室。

牛牛文庫文檔分享第5頁/共116頁間隔層裝置(或稱為間隔層單元)即智能電子裝置IED，大致可分成以下幾類:(1)保護裝置。主要完成對該電氣間隔設備的保護任務，如輸電線路保護裝置、變壓器保護裝置、母線保護裝置、斷路器保護裝置等。有的保護裝置除了完成保護功能外，還具有其他功能，如重合閘功能、故障錄波及用于切除本線路的低頻減載等功能。

二、間隔層裝置分類

牛牛文庫文檔分享第6頁/共116頁(2)測控裝置。測控裝置，主要完成該電氣間隔的電氣量的測量、設備控制(包括斷路器、隔離開關、接地開關、有載調壓變壓器分接頭調節(jié)等)等任務。

牛牛文庫文檔分享第7頁/共116頁(3)保護測控綜合裝置。一般用于中低壓(110kV以下)系統(tǒng)中，例如輸電線路保護測控裝置、變壓器后備保護測控裝置、電容器保護測控裝置等。它們主要用于完成相應的電氣間隔中設備的保護、測量及斷路器、隔離開關等的控制等，降低了裝置成本并減少了二次電纜使用數量。對于高壓和超高壓間隔，為保證保護功能的可靠性，目前仍采用保護和測控功能各自獨立配置的模式。

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(4)公共間隔層裝置。在變電站中有一些公共信號及其測量值，如直流系統(tǒng)故障信號、直流屏交流失壓、所用電切換信號、通信電源故障、火災報瞥動作信號、保安報警信號等。需要一個或幾個裝置來進行相關信號的采集和處理。

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(5)自動裝置。如備用電源自動投人裝置、電壓無功控制裝置等。(6)操作切換裝置以及其他的智能設備和附屬設備。

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隨著CPU運算能力和超大規(guī)模集成電路制造水平的不斷提高，保護和側控功能相互融合是大勢所趨，將來保護測控合一裝置也會逐步在高壓、超高壓電氣間隔得到應用。

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三、間隔層裝置箱體保護與測控裝置采用機箱式結構，每套裝置由一個或幾個箱體組成。

牛牛文庫文檔分享第12頁/共116頁面板上一般設置有液晶顯示器、信號燈、鍵盤、插座和信號復歸按鈕等。其中:液晶顯示器可以用來顯示裝置的菜單、電氣接線、運行參數、開關狀態(tài)等信息;信號燈用于發(fā)出裝置動作、重合閘動作、告警等信號;鍵盤可以進行參數設定、控制操作、事件查詢等操作;信號復歸按鈕用來復歸程序、信號等;面板上的插座是一串行通信接口.用來外接計算機。

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機箱背面設有接線端子排。用于機箱與外部的連接.例如:交流輸入端子、直流電源輸人端子、網絡接口、狀態(tài)量輸入、控制信號輸出等端子。

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裝置的內部是由一個個印制電路板組成的。在裝置不帶電的情況下，每個印制電路板一般可以插拔，因此把每個印制電路板也稱為一個插件。裝置內部各插件做成模塊化，相互之間通過內部總線連接，實際應用中可以根據其體應用場合的需要增、減模塊。同時軟件功能也可靈活配置。

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為保證機械強度，提高電磁屏蔽能力和裝置散熱效果，保護、測控裝置機箱一般都采用金屬材質。由于鋁合金具有質量輕、機械強度高、熱傳導效率高、成本低等優(yōu)點，因此成為制造機箱的首選材料。

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例如保護、測控裝置主要由主CPU模件、模擬量輸入模件、開關量輸入模件、開關量輸出模件、人機接口模件(MMI)、電源模件、母板模件、通信接口模件等組成。

四、間隔層裝置典型硬件結構

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牛牛文庫文檔分享第20頁/共116頁(一)主CPU模件一般由CPU、存儲器、定時器/計數器、Watchdog、外圍支持電路、輸入/輸出控制電路組成。主要完成數據采集及計算、數據處理、控制命令的接收與執(zhí)行、邏輯閉鎖、GPS對時等。

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牛牛文庫文檔分享第22頁/共116頁(二)模擬量輸入/輸出模件來自變電站測控對象的電壓、電流信號等是模擬量信號，即隨時間連續(xù)變化的物理量。微機系統(tǒng)是一種數字電路設備，只能接受數字脈沖信號，所以就需要將這一類模擬信號轉換為數字信號。同時。為了實現對變電站的監(jiān)控，有時還需要輸出模擬信號，去驅動模擬調節(jié)執(zhí)行機構工作。這就需要模擬量輸出回路。

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牛牛文庫文檔分享第25頁/共116頁(三)開關量輸入/輸出模件開關量輸入/輸出模件由并行口、光電耦合電路及有接點的中間繼電器等組成，主要用于人機接口、跳合閘信號、動作信號、告警信號以及閉鎖信號等。(四)人機對話接口模件人機對話接口模件主要包括顯示、鍵盤及信號燈、打印、音響或語言告警等，其主要功能用于人機對話。

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牛牛文庫文檔分享第27頁/共116頁(五)通信模件通信回路的功能主要是完成自動化裝置間通信及信息遠傳調度（或控制）中心。(六)電源模件提供整套保護與測控裝置中各功能模塊所需要的直流穩(wěn)壓電源，一般利用交流電源經整流后產生不同電壓等級的直流，以保證各個裝置的可靠供電。

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牛牛文庫文檔分享第29頁/共116頁第二節(jié)模擬量的采集與處理

牛牛文庫文檔分享第30頁/共116頁一、模擬量輸入電路原理簡述根據模數變換原理的不同，自動化裝置中模擬量輸入電路有兩種方式.一是基于逐次逼近型A/D轉換方式(ADC)，是直接將模擬量轉變?yōu)閿底至康淖儞Q方式;二是利用電壓/頻率變換(VFC)原理進行模數變換方式，它是將模擬量電壓先轉換為頻率脈沖量，通過脈沖計數變換為數字量的一種變換形式。

牛牛文庫文檔分享第31頁/共116頁二、基于逐次逼近式A/D變換的模擬量輸入電路主要包括電壓形成電路、低通濾波電路、采樣保持、多路轉換開關及A/D變換芯片五部分。

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(一)電壓形成電路電流互感器(TA)和電壓互感器(TV)二次側電流或電壓不能適應模數變換器的輸入范圍要求，故需對它們進行變換。其變換原理圖如圖2-7所示。一般采用中間變換器將由一次設備電壓互感器二次側引來的電壓進一步降低，將一次設備電流互感器二次側引來的電流變成交流電壓。然后再經低通濾波器及雙向限幅電路變成后面環(huán)節(jié)中A/D轉換芯片所允許的電壓。一般模數轉換芯片要求輸人信號電壓為士5V或士lOV.由此可以決定上述各種中間變換器的變比。

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(一)電壓形成電路電流互感器(TA)和電壓互感器(TV)二次側電流或電壓不能適應模數變換器的輸入范圍（士5V或士lOV）要求，故需對它們進行變換。一般采用中間變換器將由一次設備電壓互感器二次側引來的電壓進一步降低，將一次設備電流互感器二次側引來的電流變成交流電壓。然后再經低通濾波器及雙向限幅電路變成后面環(huán)節(jié)中A/D轉換芯片所允許的電壓。

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電壓形成電路除了起電量變換作用外，另一個重要作用是將一次設備的電流互感器TA、電壓互感器TV的二次回路與微機A/D轉換系統(tǒng)完全電氣隔離，提高杭干擾能力。圖2-7電路中的穩(wěn)壓管組成雙向限幅，使后面環(huán)節(jié)的采樣保持器、A/D變換芯片的輸人電壓限制在峰一峰值士lOV(或士5V)以內。

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圖2-8所示為典型的線路保護裝置電壓形成回路三相電流、三相電壓、零序電流及輸電線路抽取電壓等的輸入。UL為重合閘中檢無壓、檢同期元件用的線路側抽取電壓輸入。如重合閘不投或無同期問題時，該電壓可以不接入。

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(1)連續(xù)時間信號的采樣。微機處理的都是數字信號，必須將隨時間連續(xù)變化的模擬信號變成數字信號。為此，首先要對模擬量進行采樣。采樣是將一個連續(xù)的時間信號X(t)變成離散的時間信號x‘(t).采樣過程可用圖2-9所示.

牛牛文庫文檔分享第39頁/共116頁(二)低通濾波器與采樣定理相鄰兩個采樣時刻的時間間隔稱為采樣周期，通常用TS表示。采樣周期的倒數就是采樣頻率fs。由于被采樣的信號x(t)主要是工頻50Hz信號，通常以工頻每個周期的采樣點數來間接說明采樣周期TS或采樣頻率fs。例如若工頻每個周期采樣點數為12次.則采樣周期是TS=20/12=5/3(ms)，采樣頻率fs=50X12=600Hz.

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牛牛文庫文檔分享第41頁/共116頁(1)采樣定理。若要不丟掉信息地對輸入信號進行采樣,就必須滿足fS>2fo這一條件。若輸入信號x(t)含有各種頻率成分，其最高頻率為fMAX，若要對最高頻率fMAX不失真地采樣，采樣頻率必須不小于2fMAX，也就是說，為了使信號被采樣后不失真還原，采樣頻率必須不小于2倍的輸入信號的最高頻率，這就是乃奎斯特采樣定理的基本思想。

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牛牛文庫文檔分享第43頁/共116頁(2)低通濾波器的設置。對電壓或電流中所有的高次諧波成分均不失真地采樣，很難實現，故可以在采樣之前將最高信號頻率分量限制在一定頻帶內。即在采樣前用一個模擬低通濾波器(ALF)，將fs/2以上的頻率分量濾去即可.模擬低通濾波器可以做成無源或者有源的。例如，當采樣頻率是1000Hz時，則要求模擬低通濾波器必須濾除輸人信號大于500Hz的高頻分量;而采樣頻率是600Hz時，則要求必須濾除輸人信號大于300HZ的高頻分雖。

牛牛文庫文檔分享第44頁/共116頁(三)采樣保持器是指把輸入模擬信號的瞬時值采集并記錄下來，并按所需的要求準確地保持一段時間，供模數轉換器A/D使用。對于采用逐次比較式模數轉換器A/D的數據采集系統(tǒng)，因模數轉換器A/D的工作需要一定的轉換時間，因此，需要使用采樣保持器。

牛牛文庫文檔分享第45頁/共116頁(四)摸擬量多路轉換開關(MPX)在實際的數據采集模塊中，被測量往往可能是幾路或幾十路，為了共用A/D轉換器而節(jié)省硬件，可以利用多路開關輪流切換各被測量與A/D轉換電路的通路，達到分時轉換的目的，即每次只選通一路，接至A/D轉換器。

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牛牛文庫文檔分享第47頁/共116頁(五)模/數變換(A/D)A/D變換器主要有以下幾種類型:逐次逼近型、積分型、計數型、并行比較型等。在微機監(jiān)控和微機保護中最常用的是逐次逼近型原理實現的

牛牛文庫文檔分享第48頁/共116頁三、基于V/F轉換的模擬量輸入回路(一)VFC型A/D變換簡述電壓一頻率變換技術(VFC)的原理是將輸入的電壓模擬量線性地變換為數字脈沖式的頻率f使產生的脈沖頻率正比于輸入電壓的大小，然后在固定的時間內用計數器對脈沖數目進行計數，使CPU讀入。

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牛牛文庫文檔分享第50頁/共116頁四、模擬量數據的前置處理

計算機采集的模擬量種類繁多，通過A/D轉換器變換成數字量后送計算機后，還要進行一系列簡單處理(即前置處理)，然后存入數據庫保存。數據前置處理流程如圖2-17所示。

牛牛文庫文檔分享第51頁/共116頁1.標度交換進入A/D的信號一般是電平信號，但其意義卻有所不同，例如同樣是5V電壓，可以代表900變壓器溫度，也可以代表500A電流或110kV電壓等。因此，經A/D轉換后的同一數字最所代表的物理意義是很不相同的.所以要由計算機乘上不同的系數進行標度變換。把它們恢復到原來的量值。

牛牛文庫文檔分享第52頁/共116頁2.數據的有效性檢驗其目的是判斷采入的數據是否有明顯的出錯或人為干擾信號等?？筛鶕锢砹康奶匦詠砼袛?，例如:(1)變化緩慢的參數，可用同一參數前、后周期的變化從來判斷。(2)利用相關參數間的關系互相校核。(3)對于一些重要參數，可以用兩個測點或在同一測點上裝兩臺變送器。用它們之問的差值進行校核。(4)限制判斷。各種數據，當超過其可能最大變化范圍時，該數據為不可信的。

牛牛文庫文檔分享第53頁/共116頁3.線性化處理有的變送器的輸出信號與被測參數之間可能是非線性關系，為了提高測量精度，可采取線性擬合措施，以消除傳感器或轉換過程引起的非線性誤差。

牛牛文庫文檔分享第54頁/共116頁4.數字濾波輸入的信號中常混雜有各種頻率的干擾信號。而數字濾波器可以對極低頻率的干擾信號進行濾波，彌補了RC濾波器不足。數字濾波就是在計算機中用一定的計算方法對輸入信號的量化數據進行數學處理，減少干擾在有用信號中的比重，提高信號的真實性。這是一種軟件方法，對濾波算法的選擇、濾波系數的調整都有極大的靈活性，因此在模擬量的處理上廣泛采用。

牛牛文庫文檔分享第55頁/共116頁第三節(jié)開關量的輸入與輸出

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在數據采集系統(tǒng)中，除模擬信號外，還有大量的開關量信號，如斷路器、隔離開關的狀態(tài).某些數值的限內或越限，以及人機聯系的功能鍵的狀態(tài)等。開關量輸入電路的基本功能就是將這些開關量信號引入微機系統(tǒng)。輸出電路主要是將CPU送出的數字信號或數據進行顯示、控制或調節(jié)。如斷路器跳閘命令和光字牌、報警信號等。

牛牛文庫文檔分享第57頁/共116頁一、開關量分類開關量輸入也稱為狀態(tài)量輸入或數字量輸入，其基本原理是將來自被監(jiān)控對象的各種無源觸點信號經過光電耦合電路隔離后變?yōu)槎M制信號。測控裝置采集的開關量信息主要有:（1）單位置信號。主要指被監(jiān)控對象產生的一些告警信號，如彈簧未儲能、斷路器SF6泄露、變壓器瓦斯告警、保護裝置和自動裝置的動作或告警信號、交直流屏的告警信號等.

牛牛文庫文檔分享第58頁/共116頁(2)雙位置信號。一個遙信量由兩個相反的狀態(tài)信號表示，一個來自動合觸點，另一個來自動斷觸點。用兩位二進制代碼來表示.“10”和"01”為有效代碼，分別表示合位和分位;"11”和‘'00"為無效代碼。比單位置信號多1倍的信息量，增加了抗干擾能力和傳輸過程中的可靠性。目前高壓/超高壓電氣間隔的斷路器、隔離開關、接地開關的位置信號均采用雙位置觸點采集，而在中低壓系統(tǒng)中，除了斷路器仍采用雙位置信號外，隔離開關和接地開關可采用單位置信號，以節(jié)省測控裝置須配備的開入點數。

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(3)編碼信號。該類信號在變電站使用較少，一般僅用于變壓器或消弧線圈擋位信號的采集，檔位信息多采用BCD編碼方式。每位BCD碼用4位二進制信號表示，變壓器檔位一般不會超過19擋，用5個二進制位即可準確表示檔位數，占用5個開入量.例如6擋、12擋、18擋用BCD編碼表示分別為00110,10010,11000。

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(4)脈沖量輸入。脈沖量輸入一般采集統(tǒng)計電能量，用于接收脈沖式電能表的脈沖輸出，并累加后上送至變電站綜自的站控層。由于存在脈沖易丟失，且丟失后須人工置效校正等諸多缺陷，脈沖量輸入方式和脈沖式電能表基本被淘汰，取而代之的是智能型電能表，通過RS-485串行通信方式讀取電能量。

牛牛文庫文檔分享第61頁/共116頁二、開關量輸入電路配置圖

牛牛文庫文檔分享第62頁/共116頁1.濾波消抖電路與信號調節(jié)電路

當開關量作為輸入信號，因長線及空間產生干擾信號時，可能會使狀態(tài)發(fā)生錯誤。為此，需增加濾波消抖電路與信號調節(jié)電路，消除噪聲的影響。

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2.光電隔離技術的應用(1)光電隔離。最常用的是利用光電耦合器作為開關量輸入計算機的隔離器件時。當有輸入信號時、二極管導通，發(fā)出光束，使光敏三極管飽和導通，于是輸出端U0表現一定電位。在光電耦合器件中，信息的傳遞介質為光，沒有電的直接聯系，它不受電磁信號干擾，所以隔離效果比較好.

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牛牛文庫文檔分享第65頁/共116頁(2)繼電器隔離利用現場斷路器或隔離開關的輔助觸點去啟動小信號繼電器，然后將小信號繼電器的觸點輸入至微機系統(tǒng).

牛牛文庫文檔分享第66頁/共116頁三、開關量變位的檢測

變電站斷路器的狀態(tài)平時一般很少變動，沒有必要重復發(fā)送給變電站層或調度端。但是.一旦變電站故障或其他原因使斷路器動作，其狀態(tài)發(fā)生變化，必須及時傳向變電站層或調度端。因此，開關量信息一般可采用無變位時不發(fā)送;一旦發(fā)生變位，則插入傳送的方式。

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檢查設備狀態(tài)是否變位，常采用軟件定時掃查和變位觸發(fā)。在軟件掃查方式中，CPU不斷掃查各斷路器的狀態(tài)，如發(fā)現有變位就予以處理。在硬件變位觸發(fā)中斷方式中，以專用的硬件對斷路器位置狀態(tài)進行監(jiān)視.如發(fā)現變位就申請中斷，由CPU進行處理。

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開關量定時掃查模式，如果采集的開關量大。同時要求分辨率高，則會加重CPU的負荷，影響CPU對其他中斷的響應速度.通常采用智能開關量采集.即用一CPU專門負責開關量采集，構成多CPU系統(tǒng)結構。

牛牛文庫文檔分享第69頁/共116頁第四節(jié)間隔層裝置軟件常用算法介紹

牛牛文庫文檔分享第70頁/共116頁間隔層的智能化裝置的功能主要靠軟件實現。本節(jié)以微機保護裝置為例描述軟件結構及常用算法。

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一、微機保護的程序結構

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程序的整體結構主要包括主程序、采樣中斷服務程序和故障處理程序。正常時運行主程序，同時每隔5/3ms采樣間隔時間(每周期采樣12點)執(zhí)行一次采樣中斷服務程序。在采樣程序中進行模擬量采集與濾波、開關量的采集等，并判斷相電流差突變量啟動元件是否動作。

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如果啟動元件不動作，采樣中斷程序執(zhí)行完后，正常返問主程序。如果啟動元件動作，采樣中斷程序執(zhí)行完后轉入執(zhí)行故障處理程序。在此過程中，依然每隔5/3ms采樣間隔時間執(zhí)行一次采樣中斷服務程序，直到保護整組復歸，返回正常運行的主程序.

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另外，微機保護裝置軟件系統(tǒng)除實現各種繼電保護功能以外.還具有其他功能:(1)測量功能:包括電流、電壓、相電壓頻率、有功和無功以及電能和功率因數等。(2)控制功能:包括斷路器和隔離開關的控制，可調節(jié)設備的狀態(tài)控制，自動重合閘功能等.(3)狀態(tài)監(jiān)測:包括操作計數、氣體壓力監(jiān)測、斷路器跳合閘、電氣老化監(jiān)測、斷路器運行時間記錄等。

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二、算法概念

所謂算法，就是計算機將連續(xù)型的電壓、電流等模擬信號經過離散采樣和模數變換成為可用計算機處理的數字量后，對這些數字量進行分析、計算。從而得到所需電氣參數，并實現各種保護和監(jiān)控功能的方法。

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研究算法的作用主要有兩個:第一是提高運算的精確度。運算精度的研究。保證自動化裝置的判斷和動作的準確性.第二是提高運算的速度。保證自動化裝置的動作速度.然而提高運算速度和提高運算精度是一對矛盾的。往往需要在速度與精度之間進行權衡。

牛牛文庫文檔分享第77頁/共116頁三、保護和監(jiān)控裝置常用算法介紹

1.基于正弦函數模型的算法—半周積分算法半周積分算法的依據是一個正弦量在任意半周期的絕對值的積分是一常數S，并且積分值S和其相角a無關.積分的起始點無論從0或從a角開始，積分半周期的絕對值總是常數。

牛牛文庫文檔分享第78頁/共116頁據此，半周期的面積可寫為

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只要采樣點數N足夠多，用梯形法近似積分的誤差可以做到很小。半周期積分算法本身具有一定的高頻分量濾除能力.因為疊加在基波上的高頻分量在半周期積分中其對稱的正負半周互相抵消，剩余的未被抵消部分占的比重就很小了。但這種算法不能抑制直流分量，可配一個簡單的差分濾波器來抑制電流中的非周期分量(直流分量)。

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半周積分算法用求和代替積分，因此必然帶來誤差。不能滿足監(jiān)控系統(tǒng)測量精度的要求。但在微機保護中，利用其運算量少的特點，可作為微機保護的啟動算法。例如微機距離保護的電流啟動元件常常采用半周積分法計算的。

牛牛文庫文檔分享第81頁/共116頁2.基于周期函數模型的算法—傅氏變換算法(1)傅氏變換算法的基本原理。半周積分算法的局限性是要求采樣的波形為正弦波。當被采樣的模擬量不是正弦波而是一個周期性時間函數時，可采用傅氏變換算法。傅氏變換算法來自于傅里葉級數，即一個周期性函數i(t)可以用傅里葉級數展開為各次諧波的正弦項和余弦項之和，計算式為

牛牛文庫文檔分享第82頁/共116頁基波分量可表示為一般表達式表示為

牛牛文庫文檔分享第83頁/共116頁a1和b1可以根據傅氏級數的逆變換求得

牛牛文庫文檔分享第84頁/共116頁計算機求a1、b1如果采樣點選N=12

牛牛文庫文檔分享第85頁/共116頁在算出a1和b1后.

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(2)傅氏變換算法的濾波特性。傅氏算法能完全濾除各種高次諧波和純直流分量。但實際上電流中的非周期分量不是純直流而是按指數規(guī)律衰減的。由于它的非周期性，使得傅氏算法雖然對這些分量有一定的抑制能力，但不能完全濾除這種按指數規(guī)律衰減的非周期分量包含的低頻分量及非整次高頻分量。因此傅氏算法還必須輔以前級差分濾波.才能具有較高的精確度。

牛牛文庫文檔分享第87頁/共116頁(3)基于傅氏變換算法的功率算法。

根據傅氏變換算法求出的電流和電壓相量的實部與虛部來計算有功和無功功率、功率因數等。

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(4)基于傅氏變換算法的濾序算法。在微機保護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)中，除了要計算電流、電壓的正序分量外，還要計算出負序或零序分量。微機保護可利用負序、零序分量的大小來啟動保護裝置。監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)視系統(tǒng)不對稱程度或不平衡程度。在利用傅氏變換算法計算出三相電流或電壓基波分量的實部與虛部后，可以方便地得到負序和零序分量。

牛牛文庫文檔分享第89頁/共116頁1)零序分量計算.

牛牛文庫文檔分享第90頁/共116頁2)負序分量汁算。

牛牛文庫文檔分享第91頁/共116頁3.解微分方程算法

(1)基本原理。解微分方程算法僅用于計算阻杭。以應用于線路距離保護為例.它假設被保護線路的分布電容可以忽略，因而從故障點到保護安裝處的線路阻抗可用一電阻和電感串聯電路來表示.于是在短路時下列微分方程成立

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牛牛文庫文檔分享第94頁/共116頁4.突變量電流算法在目前使用的高壓輸電線路的微型機保護裝置中，使用突變量電流元件來啟動微機繼電保護的故障處理元件。(1)啟動元件算法。在高壓輸電線路的微機型繼電保護裝置中采用兩相電流差的突變量作為啟動元件的。其算法是

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牛牛文庫文檔分享第97頁/共116頁利用相電流差即線電流突變量啟動方法有以下兩種好處:1）提高了啟動元件對于各種相間故障動作的靈敏度.2)提高了抗共模于擾的能力。即兩相電流差可抵消在兩相的模擬量數據采集通道上的共模干擾。

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四、數字濾波器及其應用

所謂濾波是從含有噪聲的信號中提取有用信號的過程。模擬濾波器是應用無源或有源電路元件組成的一個物理裝置或系統(tǒng);數字濾波器是將模數轉換后的數字量，進行某種數學運算去掉信號中的無用成分。

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采用數字濾波器可以極大限度的抑制各種非工頻分量，以提高計算精度。所以微機保護幾乎毫無例外地采用了數字濾波器。

數字濾波器與模擬濾波器相比具有如下優(yōu)點:

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(1）因其不需要物理元件，故不存在著元件特性的差異。(2)具有良好的可靠性，穩(wěn)定性，頻率范圍寬。不存在元件老化問題，溫度變化對數字濾波器特性沒有影響。(3)具有相當好的工作靈活性，當要改變?yōu)V波特性時，只要改變程序中的算法或某些濾波系數即可實現。(4)因其不需要物理元件，將不存在阻抗匹配的問題。(5)提高保護的精度.采用數字濾波器可以極大限度的抑制各種非工頻分量，數字濾波器和算法的有機結合可以使繼電保護的性能得到提高。(6)易于實現小型化、集成化、標準化。

牛牛文庫文檔分享第101頁/共116頁3.數字濾波器的構成按數字濾波器的構成方式可把它分成兩類:(1）遞歸式數字濾波器.該種數字濾波器的輸出值不但取決于輸入值和過去的輸入值，而且還取決于過去的輸出值;(2)非遞歸式數字濾波器.該種數字濾波器的輸出值僅取決于輸入值。

牛牛文庫文檔分享第102頁/共116頁4.幾種常用的數字濾波器(1)差分濾波器(減法濾波器)。

其數據窗長度為K(或KTS)。它表明該濾波器與前行輸出無關，所以這種濾波器是非遞歸型數字濾波器。

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差分濾波器有如下特點:1)因任兩點采樣值中所含的直流成分相同(不考慮衰減)，故差分后對應的直流輸出為零，因此，差分濾波器能消除直流分量。2)差分濾波器能濾除m次及m的整倍數次諧波。當m=1時，能消除基波及各次諧波，若輸入信號中含有直流、基波及基波的整倍數次諧波，則在穩(wěn)態(tài)輸入時，濾波器的輸出為零。這一特點在保護中常被用作增量元件。在電力系統(tǒng)正常時或故障進入穩(wěn)態(tài)后.濾波器的輸出為零.在故障后的KTS時間內，濾波器有輸出。此時輸出的是故障后的參數與故障前的負荷參數之差.這就是故障分量.其輸出持續(xù)20ms(工頻一周)。

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3)當采用差分濾波器濾除短路電流中的諧波分量時。必須在短路發(fā)生后.經過KT