培训微机保护基础PPT课件.ppt

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1、电力系统微机继电保护电力系统微机继电保护毕毕 天天 姝姝 教教 授授电气与电子工程学院电气与电子工程学院华北电力大学华北电力大学中国大唐集团公司第中国大唐集团公司第中国大唐集团公司第中国大唐集团公司第1 1 1 1期继电保护高级专业技术人才培训班期继电保护高级专业技术人才培训班期继电保护高级专业技术人才培训班期继电保护高级专业技术人才培训班2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝2绪绪 论论2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继

2、电保护，毕天姝3发电发电发电发电用电用电用电用电输电输电输电输电变电变电变电变电配电配电配电配电通信系统通信系统通信系统通信系统电厂电厂电厂电厂监控监控监控监控站端站端站端站端监控监控监控监控数据采集和传输数据采集和传输数据采集和传输数据采集和传输电电电电 网网网网 调调调调 度度度度50.0Hz50.0Hz49.849.850.250.2发发 电电用用 电电站端站端站端站端监控监控监控监控电力系统继电保护的作用2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝40-1 0-1 电力系统继电保护的作用电力系统继电保

3、护的作用n继电保护在电力系统中的角色？电力系统是由发电机、变压器、输电线路、配电电力系统是由发电机、变压器、输电线路、配电电力系统是由发电机、变压器、输电线路、配电电力系统是由发电机、变压器、输电线路、配电线路、负荷等一次设备和继电保护、安全自动控制装线路、负荷等一次设备和继电保护、安全自动控制装线路、负荷等一次设备和继电保护、安全自动控制装线路、负荷等一次设备和继电保护、安全自动控制装置、测量仪表、通信系统等二次设备共同组成的一个置、测量仪表、通信系统等二次设备共同组成的一个置、测量仪表、通信系统等二次设备共同组成的一个置、测量仪表、通信系统等二次设备共同组成的一个实时动态平衡系统；其中实时

4、动态平衡系统；其中实时动态平衡系统；其中实时动态平衡系统；其中 一次设备一次设备一次设备一次设备是电力系统的躯干，电能的生产、传输是电力系统的躯干，电能的生产、传输是电力系统的躯干，电能的生产、传输是电力系统的躯干，电能的生产、传输和消费是靠一次系统来完成的；和消费是靠一次系统来完成的；和消费是靠一次系统来完成的；和消费是靠一次系统来完成的；二次设备二次设备二次设备二次设备是电力系统的大脑和中枢神经系统，没是电力系统的大脑和中枢神经系统，没是电力系统的大脑和中枢神经系统，没是电力系统的大脑和中枢神经系统，没有二次设备电力系统无法工作。有二次设备电力系统无法工作。有二次设备电力系统无法工作。有二

5、次设备电力系统无法工作。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝5正常状态：能正常状态：能正常状态：能正常状态：能量管理系统量管理系统量管理系统量管理系统目标：安全性目标：安全性目标：安全性目标：安全性与经济性与经济性与经济性与经济性K K1 1故障发生：继电保故障发生：继电保故障发生：继电保故障发生：继电保护系统护系统护系统护系统目标：快速、准确、目标：快速、准确、目标：快速、准确、目标：快速、准确、可靠切除故障可靠切除故障可靠切除故障可靠切除故障故障切除后：稳控故障切除后：稳控故障切除后：稳控故障切除

6、后：稳控系统系统系统系统目标：维护系统稳目标：维护系统稳目标：维护系统稳目标：维护系统稳定性定性定性定性2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝60-1 0-1 电力系统继电保护的作用电力系统继电保护的作用n电力系统运行状态电力系统运行状态 三种状态：三种状态：三种状态：三种状态：正常运行正常运行正常运行正常运行，指电压、电流、频率（转速）在规定的，指电压、电流、频率（转速）在规定的，指电压、电流、频率（转速）在规定的，指电压、电流、频率（转速）在规定的范围内，各个一次电气设备能够正常工作而不损坏的范围内

7、，各个一次电气设备能够正常工作而不损坏的范围内，各个一次电气设备能够正常工作而不损坏的范围内，各个一次电气设备能够正常工作而不损坏的运行状态运行状态运行状态运行状态 不正常运行不正常运行不正常运行不正常运行，指电力系统中电气设备的正常工作遭，指电力系统中电气设备的正常工作遭，指电力系统中电气设备的正常工作遭，指电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏但未出现故障的状态，比如像过负荷。到破坏但未出现故障的状态，比如像过负荷。到破坏但未出现故障的状态，比如像过负荷。到破坏但未出现故障的状态，比如像过负荷。故障故障故障故障，通常指各种类型的短路和断线，包括各相导，通常指各种类型的短路和断线，包括各相导，

8、通常指各种类型的短路和断线，包括各相导，通常指各种类型的短路和断线，包括各相导体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开断。断。断。断。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝70-1 0-1 电力系统继电保护的作用电力系统继电保护的作用n n故障的排除故障的排除故障的排除故障的排除 故障是不可避免的，发生故障后，迅速而有选择性地切除故故障是不可避免的，发生故障后，

9、迅速而有选择性地切除故故障是不可避免的，发生故障后，迅速而有选择性地切除故故障是不可避免的，发生故障后，迅速而有选择性地切除故障设备是保证故障设备不损坏、非故障设备继续安全运行的前提障设备是保证故障设备不损坏、非故障设备继续安全运行的前提障设备是保证故障设备不损坏、非故障设备继续安全运行的前提障设备是保证故障设备不损坏、非故障设备继续安全运行的前提和保障。和保障。和保障。和保障。n n继电保护继电保护继电保护继电保护 继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置，检测故障发生后所出现的故障信息，根据故，检测故障发生后所出现的故障信息，根据故，检测故障发生后所出现的故障信息，根据故，检测故障

10、发生后所出现的故障信息，根据故障信息判断故障发生在那个设备上，进而快速、有选择地切除故障信息判断故障发生在那个设备上，进而快速、有选择地切除故障信息判断故障发生在那个设备上，进而快速、有选择地切除故障信息判断故障发生在那个设备上，进而快速、有选择地切除故障设备的一种安全自动装置。障设备的一种安全自动装置。障设备的一种安全自动装置。障设备的一种安全自动装置。继电保护继电保护继电保护继电保护，泛指继电保护理论、技术与装置以及各种装置一，泛指继电保护理论、技术与装置以及各种装置一，泛指继电保护理论、技术与装置以及各种装置一，泛指继电保护理论、技术与装置以及各种装置一起所组成的系统。起所组成的系统。起

11、所组成的系统。起所组成的系统。n n继电保护的基本任务继电保护的基本任务继电保护的基本任务继电保护的基本任务n n自动、迅速、有选择地将故障设备切除自动、迅速、有选择地将故障设备切除自动、迅速、有选择地将故障设备切除自动、迅速、有选择地将故障设备切除n n反映不正常状态，发出报警信号、减负荷或者跳闸反映不正常状态，发出报警信号、减负荷或者跳闸反映不正常状态，发出报警信号、减负荷或者跳闸反映不正常状态，发出报警信号、减负荷或者跳闸2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝802 继电保护的基本原理和系统构成继

12、电保护的基本原理和系统构成n电流保护 短路故障发生后，设备中流过的电流会短路故障发生后，设备中流过的电流会短路故障发生后，设备中流过的电流会短路故障发生后，设备中流过的电流会增大，保护安装点（一般在变电站母线处）增大，保护安装点（一般在变电站母线处）增大，保护安装点（一般在变电站母线处）增大，保护安装点（一般在变电站母线处）所测量的电流会增大，根据电流增大构成的所测量的电流会增大，根据电流增大构成的所测量的电流会增大，根据电流增大构成的所测量的电流会增大，根据电流增大构成的继电保护称为电流保护，电流保护是一种过继电保护称为电流保护，电流保护是一种过继电保护称为电流保护，电流保护是一种过继电保护

13、称为电流保护，电流保护是一种过量保护，越靠近母线，短路电流越大。电流量保护，越靠近母线，短路电流越大。电流量保护，越靠近母线，短路电流越大。电流量保护，越靠近母线，短路电流越大。电流保护说明见图保护说明见图保护说明见图保护说明见图0 0 0 01 1 1 12023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝902 继电保护的基本原理和系统构成继电保护的基本原理和系统构成图01 电流保护说明图2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕

14、天姝1002 继电保护的基本原理和系统构成继电保护的基本原理和系统构成n距离保护 输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到测量点之间的线路阻抗，这个阻抗值比线路正常运行测量点之间的线路阻抗，这个阻抗值比线路正常运行测量点之间的线路阻抗，这个阻抗值比线路正常运行测量点之间的线路阻抗，这个阻

15、抗值比线路正常运行时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。图线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。图线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。图线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。图0 0 0 02 2 2 2示出了距离保护说明图。示出了距离保护说明图。示出了距离保护说明图。示出了距离保护说明图。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕

16、天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1102 继电保护的基本原理和系统构成继电保护的基本原理和系统构成图02 距离保护说明图2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1202 继电保护的基本原理和系统构成继电保护的基本原理和系统构成n差动保护 正常运行的设备，流进电流和流出电流相等，如正常运行的设备，流进电流和流出电流相等，如正常运行的设备，流进电流和流出电流相等，如正常运行的设备，流进电流和流出电流相等，如果都以流进电流为参考方向，则电流之和为零；果都以流进电流为参考方向，则电流之和为零；果都以流进电流为参考

17、方向，则电流之和为零；果都以流进电流为参考方向，则电流之和为零；该设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不该设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不该设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不该设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不再相等，其和为短路电流。再相等，其和为短路电流。再相等，其和为短路电流。再相等，其和为短路电流。据此，可以构成电流差动保护。图据此，可以构成电流差动保护。图据此，可以构成电流差动保护。图据此，可以构成电流差动保护。图0 0 0 03 3 3 3示出了电示出了电示出了电示出了电流差动保护说明图流差动保护说明图流差动保护说明图流差动保护说明图2023/4/13电力系统微

18、机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1302 继电保护的基本原理和系统构成继电保护的基本原理和系统构成 M N Lim in if1if2F1F2正常运行或外部故障时im+in=0内部故障时 im+in=if图03 电流差动保护说明图2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1402 继电保护的基本原理和系统构成继电保护的基本原理和系统构成n继电保护系统构成 继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通

19、继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护系统至少应该包括：系统至少应该包括：系统至少应该包括：系统至少应该包括：传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传感器（比如瓦斯气体传感器）等感器（比如瓦斯气体传感器）等感器（比如瓦斯气体传感器）等感器（比

20、如瓦斯气体传感器）等 继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通道道道道 断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。一断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。一断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。一断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。一个典型的继电保护系统图如图个典型的继电保护系统图

21、如图个典型的继电保护系统图如图个典型的继电保护系统图如图0 0 0 04 4 4 4所示所示所示所示 2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1502 继电保护的基本原理和系统构成继电保护的基本原理和系统构成1继电保护装置2通信设备图04 继电保护系统2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1603 微机保护微机保护n微机保护概念微机保护概念 微机保护是指以微型机、微处理器为核心构成的微机保护是指以微型机、微处理器为

22、核心构成的微机保护是指以微型机、微处理器为核心构成的微机保护是指以微型机、微处理器为核心构成的继电保护。继电保护。继电保护。继电保护。以数字量为处理对象，为微型机、以数字量为处理对象，为微型机、以数字量为处理对象，为微型机、以数字量为处理对象，为微型机、微处理器为核心的数字保护装置微处理器为核心的数字保护装置微处理器为核心的数字保护装置微处理器为核心的数字保护装置2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1703 微机保护微机保护n n世界微机保护的发展历史世界微机保护的发展历史n n2020世纪世纪世纪世

23、纪6060年代末期，开始倡议用计算机构成继电年代末期，开始倡议用计算机构成继电年代末期，开始倡议用计算机构成继电年代末期，开始倡议用计算机构成继电保护。保护。保护。保护。n n2020世纪世纪世纪世纪7070年代，掀起了研究热潮。年代，掀起了研究热潮。年代，掀起了研究热潮。年代，掀起了研究热潮。n n2020世纪世纪世纪世纪7070年代末期，开始进入实用化阶段。年代末期，开始进入实用化阶段。年代末期，开始进入实用化阶段。年代末期，开始进入实用化阶段。n n19791979年后，推出各种定型的商业性微机保护产品，年后，推出各种定型的商业性微机保护产品，年后，推出各种定型的商业性微机保护产品，年后

24、，推出各种定型的商业性微机保护产品，并迅速推广。并迅速推广。并迅速推广。并迅速推广。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1803 微机保护微机保护n n我国微机保护的发展我国微机保护的发展我国微机保护的发展我国微机保护的发展n n7070年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广泛年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广泛年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广泛年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广泛的介绍和综述分析。的介绍和综述分析。的介绍和综述分析。的介绍和综述分

25、析。n n7070年代末至年代末至年代末至年代末至8080年代初则广泛地开展各种算法以至样机的研制。年代初则广泛地开展各种算法以至样机的研制。年代初则广泛地开展各种算法以至样机的研制。年代初则广泛地开展各种算法以至样机的研制。n n19841984年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距离保护样机在河北马头电厂投入试运行。离保护样机在河北马头电厂投入试运行。离保护样机在河北马头电厂投入试运行。离保护样机在河北马头电厂投入试运行。n n19861

26、986年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。n n19871987年年年年9 9月月月月2626日，微机距离保护经受人工短路考验。日，微机距离保护经受人工短路考验。日，微机距离保护经受人工短路考验。日，微机距离保护经受人工短路考验。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝1905 微机保护微机保护n n我国微机保护的发展（续）我国微机保护的发展（续）n n目前，

27、高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品。产品。产品。产品。n n在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动化、配电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。化、配电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。化、配电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。化、配电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。n n未来几年内，微机保护发展趋势：未来

28、几年内，微机保护发展趋势：未来几年内，微机保护发展趋势：未来几年内，微机保护发展趋势：n n从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活性和动作过程透明化方向发展。性和动作过程透明化方向发展。性和动作过程透明化方向发展。性和动作过程透明化方向发展。n n从原理上，向智能化、模块化、网络化和综合化方向发展。从原理上，向智能化、模块化、网络化和综合化方向发展。从原理上，向智能化、模块化、网络化和综合化方向发展。从原理上，向智能化、模块化、网络化

29、和综合化方向发展。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝2005 微机保护微机保护n n特点特点n n维护调试方便维护调试方便维护调试方便维护调试方便n n可靠性高可靠性高可靠性高可靠性高n n易于获得附加功能易于获得附加功能易于获得附加功能易于获得附加功能n n灵活性大灵活性大灵活性大灵活性大n n保护性能得到很好改善保护性能得到很好改善保护性能得到很好改善保护性能得到很好改善2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕

30、天姝21第一章第一章 微机保护的硬件原理微机保护的硬件原理2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝221-1 概述概述2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝231-1 概述（续）概述（续）qq模拟量输入系统（数据采集系统）：电压形成、模拟滤波、采模拟量输入系统（数据采集系统）：电压形成、模拟滤波、采模拟量输入系统（数据采集系统）：电压形成、模拟滤波、采模拟量输入系统（数据采集系统）：电压形成、模拟滤波、采样保持样保

31、持样保持样保持(S/H)(S/H)、多路转换、多路转换、多路转换、多路转换(MPX)(MPX)以及模数转换以及模数转换以及模数转换以及模数转换(A/D)(A/D)，完成将，完成将，完成将，完成将模拟输入量准确地转换为所需的数字量模拟输入量准确地转换为所需的数字量模拟输入量准确地转换为所需的数字量模拟输入量准确地转换为所需的数字量qqCPUCPU主系统：微处理器主系统：微处理器主系统：微处理器主系统：微处理器(MPU)(MPU)、只读存储器、只读存储器、只读存储器、只读存储器(ROM)(ROM)或闪存内或闪存内或闪存内或闪存内存单元存单元存单元存单元(FLASH)(FLASH)、随机存取存储器、

32、随机存取存储器、随机存取存储器、随机存取存储器(RAM)(RAM)、定时器、并行以及、定时器、并行以及、定时器、并行以及、定时器、并行以及串行接口等。串行接口等。串行接口等。串行接口等。MPUMPU执行编制好的程序，以完成各种继电保护测执行编制好的程序，以完成各种继电保护测执行编制好的程序，以完成各种继电保护测执行编制好的程序，以完成各种继电保护测量、逻辑和控制功能量、逻辑和控制功能量、逻辑和控制功能量、逻辑和控制功能qq开关量（数字量）输入开关量（数字量）输入开关量（数字量）输入开关量（数字量）输入/输出系统：并行接口输出系统：并行接口输出系统：并行接口输出系统：并行接口(PIA(PIA或或

33、或或PIO)PIO)、光、光、光、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，完成保护的出口跳电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，完成保护的出口跳电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，完成保护的出口跳电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，完成保护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝241-2 数据采集系统（模拟量输入系统）一、电压形成回路一、电压

34、形成回路1.模拟量选取原则：以满足保护功能为基本准则模拟量选取原则：以满足保护功能为基本准则2.作用与方案比较作用与方案比较n作用作用n方案比较方案比较n电抗变换器电抗变换器n缺点：二次电压波形将发生畸变缺点：二次电压波形将发生畸变n优点：线性范围大、铁芯不易饱和、有移相作用、抑制直流优点：线性范围大、铁芯不易饱和、有移相作用、抑制直流n电流变换器电流变换器n优点：线性范围内，波形相同且同相优点：线性范围内，波形相同且同相n缺点：在非周期分量下容易饱和、线性度较差、动态范围小缺点：在非周期分量下容易饱和、线性度较差、动态范围小2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，

35、毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝251-2 数据采集系统（模拟量输入系统）一、电压形成回路一、电压形成回路2.作用与方案比较作用与方案比较3.电流互感器应用注意事项电流互感器应用注意事项n变比的选择变比的选择u2=RLHi2=RLHi1/nLHRLHi1max/nLH Umaxn屏蔽层的作用屏蔽层的作用2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝261-2 数据采集系统（模拟量输入系统）二、采样保持电路和模拟低通滤波器（一）S/H电路的作用及原理1.S/H电路的作用2.S/H电路

36、的工作原理2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝271-2 数据采集系统（模拟量输入系统）（二）对采样保持电路的要求n使Ch上电压按一定精度（例如误差小于0.1%）跟踪上usr所需要的最小采样宽度Tc（或称为截获时间），对快速变化的信号采样时，要求Tc尽量短n保持时间要长。通常用下降率 来表示保持能力。n模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。n分析讨论Ch的选值2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝2

37、81-2 数据采集系统（模拟量输入系统）Ch=0.01F（三）采样保持电路的典型芯片2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝291-2 数据采集系统（模拟量输入系统）（四）采样频率的选择和模拟低通滤波器的应用1.采样频率的选择1)采样频率越高，要求CPU的速度越高2)采样频率过低将不能真实地反映被采样信号的情况（采样定理）n采用低通滤波器，可以消除频率混叠问题，从而降低采样频率n消除频率混叠问题后，采样频率的选择基本取决于保护的原理和算法。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护

38、，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝301-2 数据采集系统（模拟量输入系统）（四）采样频率的选择和模拟低通滤波器的应用2.低通滤波器R=4.3k,C=0.1F2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝311-2 数据采集系统（模拟量输入系统）三、模拟量多路转换开关（一）模拟量多路转换开关的作用（二）MPX的工作过程2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝321-2 数据采集系统（模拟量输入

39、系统）四、模数转换器（一）模数转换的一般原理和分类1.一般原理：将输入的模拟量UA相对于模拟参考量UR转换成数字量D输出：即：假定数字量D是小于1的数，则：2.分类：积分型、逐次逼近比较型、并行和流水线型等2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝33四、模数转换器（二）逐次逼近法模数转换器的基本原理2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝34四、模数转换器（二）逐次逼近法模数转换器的基本原理n溢出问题2023/4/1

40、3电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝35四、模数转换器（二）逐次逼近法模数转换器的基本原理n双极性模拟信号的模数转换2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝36四、模数转换器（三）A/D转换器举例AD7665是逐次逼近型的16位快速模数转换器，速度为500kSPSn电源nDVDD、DGNGnOVDD、OGNDnAVDD、AGNDnREF、REFGNDn模拟量输入usrn10V,5V,2.5Vn0-10V,0-5V,0-2.5V2

41、023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝37四、模数转换器（三）A/D转换器举例n方式选择nOB/2 (output binary/2s complement)nWARP,IMPULSEnSER/(Serial/Parallel)nBYTESWAP2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝38四、模数转换器n控制信号nRESETn (Read),(Chip Select)n (Start Conversion)nPD(P

42、ower Down)nBUSYn并行输出方式的数据信号nDATA15-DATA02023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝39四、模数转换器n串行输出方式的接口信号nSYNCnSCLKnSDOUTnRDERRORnDIVSCLKnEXT/nINVSYNCnINSCLKnRDC/SDIN2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝40四、模数转换器（五）模数转换器与微型机的接口2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电

43、力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝41四、模数转换器（五）模数转换器与微型机的接口（五）模数转换器与微型机的接口（五）模数转换器与微型机的接口（五）模数转换器与微型机的接口n n初始化初始化初始化初始化n n定时器中断服务程序定时器中断服务程序定时器中断服务程序定时器中断服务程序n n控制多路转换开关，将控制多路转换开关，将控制多路转换开关，将控制多路转换开关，将0 0通道连接到通道连接到通道连接到通道连接到A/DA/D 输入端输入端输入端输入端n n启动启动启动启动A/DA/D转换转换转换转换n n查询查询查询查询A/DA/D转换是否结束转换是

44、否结束转换是否结束转换是否结束n n读取读取读取读取A/DA/D转换结果，并按照一定格式转换结果，并按照一定格式转换结果，并按照一定格式转换结果，并按照一定格式 存入循环寄存器中存入循环寄存器中存入循环寄存器中存入循环寄存器中n n修改存数指针为下一个存数单元修改存数指针为下一个存数单元修改存数指针为下一个存数单元修改存数指针为下一个存数单元n n判断本次采样时刻的所有模拟量都转换完毕判断本次采样时刻的所有模拟量都转换完毕判断本次采样时刻的所有模拟量都转换完毕判断本次采样时刻的所有模拟量都转换完毕 否则通道号加否则通道号加否则通道号加否则通道号加1 1n n全部转换结束后，判断存数指针是否超出

45、循环全部转换结束后，判断存数指针是否超出循环全部转换结束后，判断存数指针是否超出循环全部转换结束后，判断存数指针是否超出循环 寄存器末地址寄存器末地址寄存器末地址寄存器末地址2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝42四、模数转换器（七）微机保护对模数转换器的主要要求n转换时间 Tsn(tAD+tR)+tYnA/D转换的位数n要求200倍的精度范围2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝431-3 开关量输入及输出回

46、路一、光电耦合器n概念n分类n光隔离器n光传感器n光敏元件集成的功能块n光电耦合器在微机保护中的应用n特性n工作方式2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝441-3 开关量输入及输出回路二、开关量输入回路n安装在装置面板上的接点n人机对话的键盘n部分切换装置工作方式 用的转换开关n从装置外部经过端子排 引入装置的接点n压板、转换开关n其他保护装置和操作 继电器的接点2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝45三、开

47、关量输出回路（一）保护的跳闸出口、本地和中央信号1-3 开关量输入及输出回路2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝461-3 开关量输入及输出回路三、开关量输出回路（一）保护的跳闸出口、本地和中央信号n装置正常、系统无短路n设备异常n系统发生短路n出口回路自检2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝47三、开关量输出回路（一）通信接口、打印机接口1-3 开关量输入及输出回路2023/4/13电力系统微机继电保护，毕

48、天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝481-5 网络化硬件电路一、问题提出n继电保护的种类很多，且由于受被保护对象的容量、模拟量数量、跳闸对象和功能要求不同等因素影响，造成保护配置多种多样。希望采用模块化的思想。n希望微机保护在更新换代后，保护装置对外的连线基本保持不变。n保护功能插件（CPU插件）与开入、开出之间的连线受CPU插件的空间限制，很难做到开入、开出数目的方便扩展。n在变压器、发电机保护中，根据不同容量、不同主接线等情况，保护的一个动作逻辑有可能组成多个出口对象。2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，

49、毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝491-5 网络化硬件电路二、网络化硬件电路n标准模块nCPU插件n开入(DI)插件n开出(DO)插件n通信网络采用 CAN总线方式2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝501-5 网络化硬件电路三、网络化硬件结构的优点三、网络化硬件结构的优点n模块之间的连接简单、方便模块之间的连接简单、方便n可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强n扩展性好扩展性好n升级方便升级方便n便于实现出口逻辑的灵活配置便于实现出口逻辑的灵活配置n降低了对微型机

50、或微控制器并行口的数量要降低了对微型机或微控制器并行口的数量要求求2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝511-6 硬件技术的展望n通用硬件技术平台n高可靠性n开放性n通用性n灵活性和可扩展性n模块性n与新型互感器接口n微机保护硬件网络化n总线不出芯片可以有效提高装置整体可靠性2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝52第二章 数字滤波器2023/4/13电力系统微机继电保护，毕天姝电力系统微机继电保护，毕天姝电力