1、電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)畢 天 姝 教 授電氣與電子工程學(xué)院華北電力大學(xué)中國(guó)大唐集團(tuán)公司第1期繼電保護(hù)高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才培訓(xùn)班9/3/20221緒 論9/3/20222電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝發(fā)電用電輸電變電配電通信系統(tǒng)電廠監(jiān)控站端監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集和傳輸電 網(wǎng) 調(diào) 度50.0Hz49.850.2發(fā) 電用 電站端監(jiān)控電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用9/3/20223電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝正常狀態(tài)：能量管理系統(tǒng)目標(biāo)：安全性與經(jīng)濟(jì)性K1故障發(fā)生：繼電保護(hù)系統(tǒng)目標(biāo)：快速、準(zhǔn)確、可靠切除故障故障切除后：穩(wěn)控系統(tǒng)目標(biāo)：維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性9/3/20225電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝0-1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)

2、運(yùn)行狀態(tài) 三種狀態(tài)： 正常運(yùn)行，指電壓、電流、頻率（轉(zhuǎn)速）在規(guī)定的范圍內(nèi)，各個(gè)一次電氣設(shè)備能夠正常工作而不損壞的運(yùn)行狀態(tài) 不正常運(yùn)行，指電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞但未出現(xiàn)故障的狀態(tài)，比如像過(guò)負(fù)荷。 故障，通常指各種類型的短路和斷線，包括各相導(dǎo)體之間或者導(dǎo)體對(duì)地的不正常連接、三相或者某相開斷。9/3/20226電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝0-1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用故障的排除 故障是不可避免的，發(fā)生故障后，迅速而有選擇性地切除故障設(shè)備是保證故障設(shè)備不損壞、非故障設(shè)備繼續(xù)安全運(yùn)行的前提和保障。繼電保護(hù) 繼電保護(hù)裝置，檢測(cè)故障發(fā)生后所出現(xiàn)的故障信息，根據(jù)故障信息判斷故障發(fā)生在那個(gè)設(shè)備上，

3、進(jìn)而快速、有選擇地切除故障設(shè)備的一種安全自動(dòng)裝置。 繼電保護(hù)，泛指繼電保護(hù)理論、技術(shù)與裝置以及各種裝置一起所組成的系統(tǒng)。繼電保護(hù)的基本任務(wù)自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障設(shè)備切除反映不正常狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)、減負(fù)荷或者跳閘9/3/20227電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝02 繼電保護(hù)的基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成電流保護(hù) 短路故障發(fā)生后，設(shè)備中流過(guò)的電流會(huì)增大，保護(hù)安裝點(diǎn)（一般在變電站母線處）所測(cè)量的電流會(huì)增大，根據(jù)電流增大構(gòu)成的繼電保護(hù)稱為電流保護(hù)，電流保護(hù)是一種過(guò)量保護(hù)，越靠近母線，短路電流越大。電流保護(hù)說(shuō)明見圖019/3/20228電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝02 繼電保護(hù)的基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成距離保護(hù) 輸

4、電線路發(fā)生短路故障后，電流會(huì)增大，電壓會(huì)降低，根據(jù)測(cè)量到的電壓和電流可以計(jì)算出故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)之間的線路阻抗，這個(gè)阻抗值比線路正常運(yùn)行時(shí)小，據(jù)此，可以構(gòu)成阻抗繼電器。因?yàn)榫€路阻抗和線路距離成正比，所以阻抗保護(hù)又稱為距離保護(hù)。圖02示出了距離保護(hù)說(shuō)明圖。9/3/202210電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝02 繼電保護(hù)的基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成差動(dòng)保護(hù) 正常運(yùn)行的設(shè)備，流進(jìn)電流和流出電流相等，如果都以流進(jìn)電流為參考方向，則電流之和為零； 該設(shè)備發(fā)生短路故障后，流進(jìn)電流和流出電流不再相等，其和為短路電流。 據(jù)此，可以構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)。圖03示出了電流差動(dòng)保護(hù)說(shuō)明圖9/3/202212電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天

5、姝02 繼電保護(hù)的基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成 繼電保護(hù)的根本任務(wù)是檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)故障，然后通過(guò)斷路器切除故障設(shè)備。因此，一個(gè)完整的繼電保護(hù)系統(tǒng)至少應(yīng)該包括： 傳感器：包括電壓互感器、電流互感器、其它傳感器（比如瓦斯氣體傳感器）等 繼電保護(hù)裝置：有通道的繼電保護(hù)甚至需要在兩端（比如線路保護(hù)）安裝，還需要專用的繼電保護(hù)通道 斷路器：用于切除故障設(shè)備，達(dá)到保護(hù)目的。一個(gè)典型的繼電保護(hù)系統(tǒng)圖如圖04所示 9/3/202214電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝02 繼電保護(hù)的基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成1繼電保護(hù)裝置2通信設(shè)備圖04 繼電保護(hù)系統(tǒng)9/3/202215電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝03 微機(jī)保護(hù)微機(jī)保護(hù)

6、概念 微機(jī)保護(hù)是指以微型機(jī)、微處理器為核心構(gòu)成的繼電保護(hù)。 以數(shù)字量為處理對(duì)象，為微型機(jī)、微處理器為核心的數(shù)字保護(hù)裝置9/3/202216電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝03 微機(jī)保護(hù)世界微機(jī)保護(hù)的發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代末期，開始倡議用計(jì)算機(jī)構(gòu)成繼電保護(hù)。20世紀(jì)70年代，掀起了研究熱潮。20世紀(jì)70年代末期，開始進(jìn)入實(shí)用化階段。1979年后，推出各種定型的商業(yè)性微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品，并迅速推廣。9/3/202217電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝03 微機(jī)保護(hù)我國(guó)微機(jī)保護(hù)的發(fā)展70年代后半期開始，對(duì)國(guó)外計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展作了廣泛的介紹和綜述分析。70年代末至80年代初則廣泛地開展各種算法以至樣機(jī)的研制。

7、1984年，華北電力學(xué)院楊奇遜教授主持研制的第一套微機(jī)距離保護(hù)樣機(jī)在河北馬頭電廠投入試運(yùn)行。1986年，全國(guó)第一臺(tái)微機(jī)高壓線路保護(hù)裝置投入試運(yùn)行。1987年9月26日，微機(jī)距離保護(hù)經(jīng)受人工短路考驗(yàn)。9/3/202218電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝05 微機(jī)保護(hù)特點(diǎn)維護(hù)調(diào)試方便可靠性高易于獲得附加功能靈活性大保護(hù)性能得到很好改善9/3/202220電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝第一章 微機(jī)保護(hù)的硬件原理9/3/202221電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-1 概述（續(xù)）模擬量輸入系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）：電壓形成、模擬濾波、采樣保持(S/H)、多路轉(zhuǎn)換(MPX)以及模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)，完成將模擬輸入量準(zhǔn)

8、確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量CPU主系統(tǒng)：微處理器(MPU)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)或閃存內(nèi)存單元(FLASH)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)器、并行以及串行接口等。MPU執(zhí)行編制好的程序，以完成各種繼電保護(hù)測(cè)量、邏輯和控制功能開關(guān)量（數(shù)字量）輸入/輸出系統(tǒng)：并行接口(PIA或PIO)、光電隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成，完成保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)、外部接點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話等功能9/3/202223電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）一、電壓形成回路1. 模擬量選取原則：以滿足保護(hù)功能為基本準(zhǔn)則2. 作用與方案比較作用方案比較電抗變換器缺點(diǎn)：二次電壓波形將發(fā)生畸變優(yōu)點(diǎn)：

9、線性范圍大、鐵芯不易飽和、有移相作用、抑制直流電流變換器優(yōu)點(diǎn)：線性范圍內(nèi)，波形相同且同相缺點(diǎn)：在非周期分量下容易飽和、線性度較差、動(dòng)態(tài)范圍小9/3/202224電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）二、采樣保持電路和模擬低通濾波器（一）S/H電路的作用及原理S/H電路的作用S/H電路的工作原理9/3/202226電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）（二）對(duì)采樣保持電路的要求使Ch上電壓按一定精度（例如誤差小于0.1%）跟蹤上usr所需要的最小采樣寬度Tc（或稱為截獲時(shí)間），對(duì)快速變化的信號(hào)采樣時(shí)，要求Tc盡量短保持時(shí)間要長(zhǎng)。通常用下降率

10、 來(lái)表示保持能力。模擬開關(guān)的動(dòng)作延時(shí)、閉合電阻和開斷時(shí)的漏電流要小。分析討論Ch的選值9/3/202227電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)） Ch=0.01F（三）采樣保持電路的典型芯片9/3/202228電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）（四）采樣頻率的選擇和模擬低通濾波器的應(yīng)用低通濾波器R=4.3k, C=0.1F9/3/202230電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）三、模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（一）模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用（二）MPX的工作過(guò)程9/3/202231電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-2

11、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（一）模數(shù)轉(zhuǎn)換的一般原理和分類一般原理：將輸入的模擬量UA相對(duì)于模擬參考量UR轉(zhuǎn)換成數(shù)字量D輸出：即： 假定數(shù)字量D是小于1的數(shù)，則：分類：積分型、逐次逼近比較型、并行和流水線型等9/3/202232電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（二）逐次逼近法模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理9/3/202233電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（二）逐次逼近法模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理溢出問(wèn)題9/3/202234電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（二）逐次逼近法模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理雙極性模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換9/3/202235電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四

12、、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（三）A/D轉(zhuǎn)換器舉例AD7665是逐次逼近型的16位快速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，速度為500kSPS電源DVDD、DGNGOVDD、OGNDAVDD、AGNDREF、REFGND模擬量輸入usr10V, 5V, 2.5V0-10V, 0-5V, 0-2.5V9/3/202236電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（三）A/D轉(zhuǎn)換器舉例方式選擇OB/2 (output binary/2s complement)WARP, IMPULSESER/ (Serial/Parallel)BYTESWAP9/3/202237電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制信號(hào)RESET (Read)

13、, (Chip Select) (Start Conversion)PD (Power Down)BUSY并行輸出方式的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA15-DATA09/3/202238電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器串行輸出方式的接口信號(hào)SYNCSCLKSDOUTRDERRORDIVSCLKEXT/ INVSYNCINSCLKRDC/SDIN9/3/202239電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（五）模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微型機(jī)的接口9/3/202240電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（五）模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微型機(jī)的接口初始化定時(shí)器中斷服務(wù)程序控制多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，將0通道連接到A/D 輸入端啟動(dòng)

14、A/D轉(zhuǎn)換查詢A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并按照一定格式 存入循環(huán)寄存器中修改存數(shù)指針為下一個(gè)存數(shù)單元判斷本次采樣時(shí)刻的所有模擬量都轉(zhuǎn)換完畢 否則通道號(hào)加1全部轉(zhuǎn)換結(jié)束后，判斷存數(shù)指針是否超出循環(huán) 寄存器末地址9/3/202241電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝四、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（七）微機(jī)保護(hù)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要要求轉(zhuǎn)換時(shí)間 Tsn(tAD+tR)+tYA/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)要求200倍的精度范圍9/3/202242電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-3 開關(guān)量輸入及輸出回路一、光電耦合器概念分類光隔離器光傳感器光敏元件集成的功能塊光電耦合器在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用特性工作方式9/3/202243電力系統(tǒng)微機(jī)

15、繼電保護(hù)，畢天姝1-3 開關(guān)量輸入及輸出回路二、開關(guān)量輸入回路安裝在裝置面板上的接點(diǎn)人機(jī)對(duì)話的鍵盤部分切換裝置工作方式 用的轉(zhuǎn)換開關(guān)從裝置外部經(jīng)過(guò)端子排 引入裝置的接點(diǎn)壓板、轉(zhuǎn)換開關(guān)其他保護(hù)裝置和操作 繼電器的接點(diǎn)9/3/202244電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝三、開關(guān)量輸出回路（一）保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào)1-3 開關(guān)量輸入及輸出回路9/3/202245電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-3 開關(guān)量輸入及輸出回路三、開關(guān)量輸出回路（一）保護(hù)的跳閘出口、本地和中央信號(hào)裝置正常、系統(tǒng)無(wú)短路設(shè)備異常系統(tǒng)發(fā)生短路出口回路自檢9/3/202246電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝三、開關(guān)量輸出回路（一）通

16、信接口、打印機(jī)接口1-3 開關(guān)量輸入及輸出回路9/3/202247電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-5 網(wǎng)絡(luò)化硬件電路一、問(wèn)題提出繼電保護(hù)的種類很多，且由于受被保護(hù)對(duì)象的容量、模擬量數(shù)量、跳閘對(duì)象和功能要求不同等因素影響，造成保護(hù)配置多種多樣。希望采用模塊化的思想。希望微機(jī)保護(hù)在更新?lián)Q代后，保護(hù)裝置對(duì)外的連線基本保持不變。保護(hù)功能插件（CPU插件）與開入、開出之間的連線受CPU插件的空間限制，很難做到開入、開出數(shù)目的方便擴(kuò)展。在變壓器、發(fā)電機(jī)保護(hù)中，根據(jù)不同容量、不同主接線等情況，保護(hù)的一個(gè)動(dòng)作邏輯有可能組成多個(gè)出口對(duì)象。9/3/202248電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-5 網(wǎng)絡(luò)化硬件電路二、

17、網(wǎng)絡(luò)化硬件電路標(biāo)準(zhǔn)模塊CPU插件開入(DI)插件開出(DO)插件通信網(wǎng)絡(luò)采用 CAN總線方式9/3/202249電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-5 網(wǎng)絡(luò)化硬件電路三、網(wǎng)絡(luò)化硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)模塊之間的連接簡(jiǎn)單、方便可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)擴(kuò)展性好升級(jí)方便便于實(shí)現(xiàn)出口邏輯的靈活配置降低了對(duì)微型機(jī)或微控制器并行口的數(shù)量要求9/3/202250電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝1-6 硬件技術(shù)的展望通用硬件技術(shù)平臺(tái)高可靠性開放性通用性靈活性和可擴(kuò)展性模塊性與新型互感器接口微機(jī)保護(hù)硬件網(wǎng)絡(luò)化總線不出芯片可以有效提高裝置整體可靠性9/3/202251電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝第二章 數(shù)字濾波器9/3/202252

18、電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝2-1 概 述數(shù)字濾波器的定義濾波器就廣義來(lái)說(shuō)是一個(gè)裝置或系統(tǒng)，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行某種加工和處理，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。定義：是一個(gè)計(jì)算程序或算法，將代表輸入信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列轉(zhuǎn)換為代表輸出信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，使信號(hào)按照預(yù)定的形式變化。9/3/202253電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝2-1 概 述例：設(shè)一個(gè)模擬信號(hào)既包含了工頻基波信號(hào)，也包含了三次諧波成分，表達(dá)式為x(t)=sin(w1t)+0.6sin(3w1t)，試分析經(jīng)過(guò)采樣計(jì)算，如何濾去三次諧波解：應(yīng)用采樣間隔Ts=5/3ms對(duì)該信號(hào)采樣9/3/202254電力系統(tǒng)

19、微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝2-1 概 述數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)特性一致性好。一旦程序設(shè)計(jì)完成，每臺(tái)裝置的特性就可以做到完全一致不存在由于溫度變化、元件老化等因素對(duì)濾波器特性影響的問(wèn)題不存在阻抗匹配的問(wèn)題靈活性好，改變算法或某些系數(shù)就可以改變?yōu)V波器的性能濾波精度高，加長(zhǎng)字長(zhǎng)可以很容易提高精度9/3/202255電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝2-2 零、極點(diǎn)法設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器一、零、極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)的影響零點(diǎn)極點(diǎn)9/3/202256電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝2-2 零、極點(diǎn)法設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器一、零、極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)的影響9/3/202257電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝2-2 零、極點(diǎn)法設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器二、零點(diǎn)設(shè)

20、計(jì)法如果希望濾除fk的頻率分量，即|H(f)|fk=0由于離散值計(jì)算公式中的濾波系數(shù)必須為實(shí)數(shù)9/3/202258電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝2-2 零、極點(diǎn)法設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器二、零點(diǎn)設(shè)計(jì)法例：設(shè)Ts=5/3ms(即N=12)，用零點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)出能同時(shí)濾除3次和5次諧波分量的數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)解: (1)濾3次的因子H3(Z)=1+Z-2 (2)濾5次的因子H5(Z)=1+ Z-1+Z-29/3/202259電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝第三章 微機(jī)保護(hù)的算法9/3/202260電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-1 概述定義：微機(jī)保護(hù)裝置根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的輸入電氣量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷，

21、以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能的方法稱為算法分類性能指標(biāo)精度速度算法所要求的采樣點(diǎn)數(shù)（數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度）算法的運(yùn)算工作量9/3/202261電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法假定原始數(shù)據(jù)為純正弦量的理想采樣值一、兩點(diǎn)乘積算法9/3/202262電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法一、兩點(diǎn)乘積算法9/3/202263電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法一、兩點(diǎn)乘積算法9/3/202264電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法二、導(dǎo)數(shù)算法9/3/202265電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法二、導(dǎo)數(shù)算

22、法9/3/202266電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法三、半周積分算法9/3/202267電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法四、平均值、差分值的誤差分析由平均值求瞬時(shí)值9/3/202268電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-2 假定輸入為正弦量的算法由采樣值求微分值9/3/202269電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-3 突變量電流算法一、原理9/3/202270電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-3 突變量電流算法一、原理9/3/202271電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-3 突變量電流算法一、原理系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，計(jì)算出來(lái)的值等于0；當(dāng)系統(tǒng)剛發(fā)生故障的

23、一周內(nèi)，求出的是純故障分量；突變量電流算法受頻率偏移的影響。 9/3/202272電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-3 突變量電流算法二、頻率變化的影響9/3/202273電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-4 選相方法一、選相方法的必要性實(shí)現(xiàn)選相跳閘在阻抗繼電器中僅投入故障特征最明顯的阻抗測(cè)量元件二、突變量電流選相元件單相接地故障9/3/202274電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-4 選相方法兩相不接地短路兩相接地短路三相短路9/3/202275電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-4 選相方法9/3/202276電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-5 傅里葉級(jí)數(shù)算法一、基本原理前提基本原理9/3/2022

24、77電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-5 傅里葉級(jí)數(shù)算法一、基本原理（續(xù)）說(shuō)明：積分可以從任意t1時(shí)刻開始，改變t1不會(huì)改變基波分量的有效值，但基波分量的初相角卻會(huì)改變9/3/202278電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-5 傅里葉級(jí)數(shù)算法二、傅氏算法的濾波特性分析9/3/202279電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-5 傅里葉級(jí)數(shù)算法三、傅氏算法和兩點(diǎn)乘積算法的統(tǒng)一兩點(diǎn)乘積法的實(shí)質(zhì)是為了獲得正弦量中相差90的兩點(diǎn)傅氏算法則是同時(shí)利用兩個(gè)對(duì)基頻信號(hào)的相移相差90的數(shù)字濾波器。b1(t)相當(dāng)于兩點(diǎn)乘積法中的第一點(diǎn)i1或u1，a1(t)相當(dāng)于第二點(diǎn)的i2或u2。傅氏法和兩點(diǎn)乘積法本質(zhì)是統(tǒng)一的9/3/20

25、2280電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-6 R-L模型算法一、基本原理基本原理其中：對(duì)于相間短路應(yīng)用u，i；如uab，ia-ib。 對(duì)于單相接地短路取相電壓及相電流加零 序補(bǔ)償電流9/3/202281電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-6 R-L模型算法一、基本原理（續(xù)）數(shù)據(jù)獲取積分形式9/3/202282電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-6 R-L模型算法二、對(duì)R-L模型算法的分析和評(píng)價(jià)算法的頻域分析9/3/202283電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-6 R-L模型算法二、對(duì)R-L模型算法的分析和評(píng)價(jià)R-L模型算法不是僅反映基頻分量，而是在相當(dāng)寬的一個(gè)頻段內(nèi)都能適用 不需要用濾波器濾除非周期分量

26、不受電網(wǎng)頻率變化的影響9/3/202284電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝用差分近似求導(dǎo)數(shù)引入的誤差分析3-6 R-L模型算法二、對(duì)R-L模型算法的分析和評(píng)價(jià)9/3/202285電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝算法的穩(wěn)定性分析3-6 R-L模型算法二、對(duì)R-L模型算法的分析和評(píng)價(jià)9/3/202286電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-6 R-L模型算法二、對(duì)R-L模型算法的分析和評(píng)價(jià)電阻分量的誤差比較大實(shí)際上，受衰減非周期分量影響，分母可能成為兩個(gè)相近數(shù)相減，而造成比較大的計(jì)算誤差，需監(jiān)測(cè)分母的數(shù)值9/3/202287電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝評(píng)價(jià)不必濾除非周期分量，因此算法的總時(shí)窗較短不受電網(wǎng)頻率變化

27、的影響受信號(hào)的噪聲影響比較大3-6 R-L模型算法二、對(duì)R-L模型算法的分析和評(píng)價(jià)9/3/202288電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-7 故障分量阻抗繼電器一、工作原理與動(dòng)作方程9/3/202289電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-7 故障分量阻抗繼電器9/3/202290電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-7 故障分量阻抗繼電器一、工作原理與動(dòng)作方程故障點(diǎn)K在保護(hù)范圍內(nèi)9/3/202291電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-7 故障分量阻抗繼電器故障點(diǎn)K在保護(hù)范圍外9/3/202292電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-7 故障分量阻抗繼電器故障點(diǎn)K在保護(hù)的反方向突變量阻抗繼電器的動(dòng)作方程為：9/3/20

28、2293電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-7 故障分量阻抗繼電器為了構(gòu)成可實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作方程，有三種方法可以近似得到 的量值：用短路前保護(hù)范圍末端Y點(diǎn)的電壓實(shí)測(cè)值 代替 用短路前保護(hù)安裝處的電壓實(shí)測(cè)值 代替用額定電壓代替 。突變量阻抗繼電器的實(shí)用動(dòng)作方程為：9/3/202294電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝3-11 算法的動(dòng)態(tài)特性3-12 算法的選擇9/3/202295電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝第四章 提高微型機(jī)保護(hù)可靠性的措施9/3/202296電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-1 概 述微機(jī)保護(hù)可靠性的含義不誤動(dòng)不拒動(dòng)影響微機(jī)保護(hù)可靠性的因素微機(jī)保護(hù)的抗干擾問(wèn)題裝置內(nèi)部元件出現(xiàn)損壞時(shí)的對(duì)策9/3/

29、202297電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-2 干擾來(lái)源和竄入微機(jī)弱電系統(tǒng)的途徑一、干擾源外部干擾：與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)而是由使用條件和外部環(huán)境因素所決定的干擾由其它物體和設(shè)備輻射的電磁波由其它物體和設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)或強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)自電源的工頻干擾內(nèi)部干擾：由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元件布局和生產(chǎn)工藝等所決定的干擾雜散電感和電容的結(jié)合引起的不同信號(hào)感應(yīng)長(zhǎng)線傳輸造成電磁波的反射多點(diǎn)接地造成的電位差干擾等9/3/202298電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-2 干擾來(lái)源和竄入微機(jī)弱電系統(tǒng)的途徑二、干擾形式及耦合途徑差模干擾定義：是串聯(lián)于信號(hào)源之中的干擾原因長(zhǎng)線傳輸?shù)幕ジ蟹植茧娙莸南嗷ジ蓴_工頻干擾措施：防頻率混疊的模擬低通濾波

30、能很好地吸收差模浪涌9/3/202299電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-2 干擾來(lái)源和竄入微機(jī)弱電系統(tǒng)的途徑二、干擾形式及耦合途徑共模干擾定義：是引起回路對(duì)地電位發(fā)生變化的干擾可能傳播途徑及應(yīng)對(duì)措施裝置對(duì)外引線端子和機(jī)殼之間的共模干擾硬件設(shè)計(jì)保證各外接端子同微機(jī)弱電系統(tǒng)之間沒有電的聯(lián)系電路的分布電容微機(jī)保護(hù)的結(jié)構(gòu)布局必須謹(jǐn)慎弱電系統(tǒng)的插件遠(yuǎn)離同外界端子有直接聯(lián)系的各插件裝置后底板的配線也應(yīng)當(dāng)使強(qiáng)電和弱電嚴(yán)格分開電源線和機(jī)殼之間的共模干擾9/3/2022100電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-2 干擾來(lái)源和竄入微機(jī)弱電系統(tǒng)的途徑二、干擾形式及耦合途徑電源線和機(jī)殼之間的共模干擾電源零線直接接機(jī)殼電源

31、零線浮空將印制板周圍都用電源零線或+5V線封閉起來(lái)，這樣就可以完全隔離電路板上其他部分同機(jī)殼之間的直接耦合9/3/2022101電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-3 干擾的可能后果“讀”或“寫”出錯(cuò)，使得計(jì)算或邏輯錯(cuò)誤程序出格元件損壞9/3/2022102電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-4 抗干擾措施對(duì)輸入采樣值的抗干擾糾錯(cuò)利用某些輸入量之間存在著的可以利用的規(guī)律 ia+ib+ic=3i0 ia(k)+ib (k) +ic (k) =3i0 (k) x(k)+x (k-2)/2 =x (k-1)運(yùn)算過(guò)程的校核糾偏復(fù)算數(shù)據(jù)窗移位后復(fù)算9/3/2022103電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，畢天姝4-4 抗干擾措施出口的閉鎖不允許一條指令就出口中間加入核對(duì)程序程序出格的自恢復(fù)9/3/2022104電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保