繼電保護基礎知識講義-微機保護

微機繼電保護的基本構成

微機保護的硬件系統(tǒng)：1）微機系統(tǒng)。2）模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。3）開關量輸入和輸出系統(tǒng)。4）人機對話微機系統(tǒng)。5）電源系統(tǒng)。微機保護的算法基礎：數(shù)字濾波器、正弦函數(shù)模型算法、富氏算法、遞推最小二算法、微分方程算法等。微機保護的特點

靈活性強。由于微機保護裝置是由軟件和硬件結合來實現(xiàn)保護功能的．因此在很大程度上．不同原理的繼電保護的硬件可以是一樣的，換以不同的程序即可改變繼電器功能。綜合判斷能力強。利用微計算機的邏輯判斷能力，很容易解決常規(guī)繼電保護中碰到要考慮的因素太多時，用模擬電路很難實現(xiàn)的問題，因而可以使繼電保護的動作規(guī)律更合理。性能穩(wěn)定，可靠性高。微機保護的功能主要取決于算法和判據(jù)，也即由軟件決定，對于同類型的保護裝置，只要程序相同，其保護性能必然一致，所以性能穩(wěn)定。微機保護利用微機的記憶功能，可明顯改善保護性能，提高保護的靈敏性。例如，由微機軟件實現(xiàn)的功率方向元件，可消除電壓死區(qū)，同時有利于新原理保護的實現(xiàn)。微機保護利用微機的智能，可實現(xiàn)故障自診斷、自閉鎖和自恢復?？梢苑奖愕財U充其它輔助功能：1）故障錄波；2）打印故障報告；3）故障定位；4）保護定值組的切換；5）運行工況的遠傳。體積小、功能全。由軟件可實現(xiàn)多種保護功能，可大大簡化裝置的硬件結構，可以在事故后。打印出各種有用數(shù)據(jù)。例如故障前后電壓、電流采樣值、故障點距離、保護的動作過程和出口時間等。運行維護工作量小，現(xiàn)場調試方便。繼電保護的基本構成大致可分為三部分：1）信息獲取與初步加工；2）信息的綜合、分析與邏輯加工、決斷；3）決斷結果的執(zhí)行。

提高微機保護可靠性

抗干擾:1)干擾必須具備干擾源、耦合通道及敏感設備才能形成。2)干擾源有內部和外部之分。3)干擾對微機保護裝置不同部件造成的后果是不同的。4)抑制干擾源.5)阻塞耦合通道。6)提高敏感設備的抗干擾能力7)從優(yōu)化輸入量方面來看．要盡量使輸入量遠離干擾源，并采取相應措施來阻止干擾脈沖的入侵。8)微機保護對于接地網(wǎng)的要求很高，在實際安裝中，電纜層采用了銅排做成環(huán)狀接地網(wǎng)，室外端子箱采用多股軟銅線作為接地線，室外接地線跟電纜溝一起走線以電纜層的鋼排可靠連接，盡可能地做到接地電阻達到足夠小的程度，消除感應電干擾的滲入。

元件的損壞及對策

軟件也是微機保護的一個重要組成部分，其可靠性與微機保護關系極大。

我國微機保護目前存在的問題

微機保護裝置的標準化和質量監(jiān)督：目前微機保護的生產廠家眾多，產品型號五花八門，其使用的硬件結構、保護算法與功能也各不相同，保護同變電站自動化系統(tǒng)的通信方式沒有固定模式，隨廠家的改變而改變。這種情況即不便于運行單位的運行維護，也不利于繼電保護專業(yè)人員的培訓、掌握。因此有必要繼續(xù)保護裝置系列化和標準化的研究。電子元器件的優(yōu)劣是影響電器產品質量的關鍵，微機保護裝置同樣如此，必須進一步加強對裝置使用器件的篩選。根據(jù)微機保護不正確動作統(tǒng)計情況來看，人為的、質量上的原因占很大比重，其中保護用逆變電源和收發(fā)信機損壞率高，直接影響保護的正常運行。加強質量監(jiān)督，用市場規(guī)律規(guī)范繼電保護產品及質量，是有效的手段。微機保護裝置的硬件、軟件和規(guī)范化問題：大批量的微機保護投入運行后，保護的硬件、軟件修改是時常發(fā)生的事，特別是軟件更換、修改量日益增加，這就出現(xiàn)廠如下問題：一是怎樣保證修改、更換的軟件正確可靠；二是廠家、生產單位更換、修改軟件時應按照必要的程序進行、防止遺漏及隨意性．要明確責任；三是軟件修改、更換后要按規(guī)定進行交接、驗收、培訓，否則易留下隱患，遇上事故會出差錯。因此．不僅應要求微機保護的硬件按系列標準化。其軟件也要規(guī)范化，而且修改、更換軟件要有相應的規(guī)章制度，以保證微機保護運行水平的進一步提高。產品的先進性和實用性、經濟性問題：一些廠家和用戶都在某種程度1：存在著片面追求產品的先進性而忽視其經濟性和實用性傾向，忽視基礎工作。廠家產品一個勁地更新?lián)Q代，用戶也跟著跑：剛運行的產品馬上又要更新，否則就落后了；甚至有些產品在訂貨時還是最新產品，投運時已面臨淘汰。

數(shù)字式保護硬件和算法

最小硬件系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作用：將連續(xù)的模擬信號轉換為離散的數(shù)字信號。核心器件：模數(shù)轉換器(A/D)電壓形成回路：隔離和電平匹配采樣保持電路(S/H)：各模擬量的同步轉換模擬低通濾波器(ALF)：防止數(shù)據(jù)的混疊多路轉換開關：一個A/D轉換所有模擬量CPU系統(tǒng)中央處理器(MPU)：核心器件程序存儲器(EPROM)：存放程序隨機存儲器(RAM)，存放采集和計算數(shù)據(jù)電擦除存儲器(EEPROM)：存放定值定時器：確定采樣間隔和時間繼電器輸入/輸出系統(tǒng)開關量輸出：跳閘、信號輸出開關量輸入通訊和人機接口(MMI)：鍵盤/顯示、打印機、與自動化系統(tǒng)的通訊。光電隔離：防止干擾。硬件資源舉例32位單片機和DSP構成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

其它資源：256KB的程序存儲器，1MB的數(shù)據(jù)存儲器，256KB的閃存存儲器

32位單片機構成的通訊和人機接口系統(tǒng)

內部CAN網(wǎng)，外部以太網(wǎng)接口，外部232/485網(wǎng)接口

14～16位A/D構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)字式保護的算法分為兩類：特征量的計算和繼電器的動作方程。算法與數(shù)字式濾波器的關系。算法的評價：精度和速度。假定輸入量為正弦波的算法

電流幅值和阻抗的計算方向繼電器

故障的暫態(tài)電流(電壓)故障電流中除了穩(wěn)態(tài)基波分量外，還存在衰減的非周期分量和高次諧波分量。非周期分量是有電感電流不能突變引起的