2.6微机保护的软件系统配置

CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:1电力系统继电保护原理河南机电高等专科学校电气工程系杨捷CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:2软件分为：接口软件和保护软件。1、接口软件接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程序。调试方式下执行监控程序，运行方式下执行运行程序。监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接口插件及各CPU保护插件进行调节和整定而设置的程序。2.6微机保护的软件系统配置CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:3接口的运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序任务：完成巡检(各CPU保护插件)、键盘扫描和处理及故障信息的排列和打印。定时中断服务程序包括：软件时钟程序、以硬件时钟控制并同步各CPU插件的软时钟、检测各CPU插件启动元件是否动作的检测程序。所谓软件时钟就是每经1.66ms产生一次定时中断，在中断服务程序中软件计数器加1，当软计数器加到600时,秒计数加1。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:42、保护软件的配置保护软件：主程序和中断服务程序。主程序通常有三个基本模块：初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块和跳闸处理模块。保护逻辑判断和跳闸处理总称为故障处理模块。保护逻辑判断模块就随不同的保护装置而相差甚远。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:5中断服务程序：定时采样中断、串行口通信中断服务程序。采样算法不同：保护装置有特殊要求时。采样中断服务程序不同。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:63、保护软件的工作方式三种状态运行调试不对应状态将方式开关或显示器菜单选择为“运行”执行相应保护主程序和中断服务程序。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:7选择调试复位CPU后工作在调试状态。选择调试但不复位CPU，并且接口插件工作在运行状态称为：不对应状态CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:84、中断服务程序中断的作用暂时停止原程序执行转为外部设备服务，并在服务完成后自动返回原程序的执行过程。采用中断目的提高CPU的工作效率，提高实时数据的处理时效。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:9保护执行运行程序的要求：限定在极短时间内完成数据采集极短时间内分析判断：跳闸、告警。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:10产生外部随机事件时凡需要CPU立即响应并及时处理的事件，就要求保护中断自己正在执行的程序，而去执行中断服务程序。随机事件指电力系统状态、人机对话、系统机的串行通信要求CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:11保护中断服务程序配置一般保护配有定时采样中断服务程序和串行通信中断服务程序。对单CPU保护，CPU除保护任务外，还有人机接口任务，配有键盘中断服务程序。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:12定时采样中断服务程序定义：采用定时器中断方式的采样服务程序每经1.66ms中断原程序的运行，转去执行采样计算的服务程序，采样结束后通过存储器中的特定存储单元将采样计算结果传送给原程序，然后再回去执行原被中断了的程序。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:13采样中断服务程序除了采样和计算外，还含有保护起动元件程序及保护某些重要程序。如高频保护中在采样中断服务程序中安排检查收发信机的收信情况。在距离保护中设有两键全相电流差突变元件，用以检测发展性故障。在零序保护中设有零序电流突变量元件等。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:14串行口通信中断服务程序为满足系统与保护的通信要求而设置。通信方式：采用主从式串行口通信来实现。当系统主机对保护装置有通信要求时，或接口CPU对保护CPU提出巡检要求时，保护串行通信口提出中断申请，在中断响应时，执行中断服务程序。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:15对中断服务程序要求保护装置应随时接受工作人员的干预。改变保护装置的工作状态、查询系统运行参数、调试保护装置。就是利用人机对话方式来干预保护工作。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:16人机对话方式常用键盘方式：键盘中断服务程序来实现。有的保护采用查询方式。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:172.6.5微机保护的算法1、概述微机保护是用数学运算方法实现故障量的测量、分析和判断的。而运算的基础是若干个离散的、量化了的数字采样序列。算法：寻找适当的离散运算方法，使运算结果的精确度能满足工程要求。微机保护根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保护的功能的方法称为算法。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:18算法分类根据输入电气量的若干点采样值通过数学式或方程式计算出保护所反映的量值，然后与给定值进行比较；直接模仿模拟型保护的实现方法，根据动作方程来判断是否在动作区内，而不计算出具体的数值。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:19分析算法评价方法标准是精度和速度。速度：算法所要求的数据窗长度（或称采样点数）、算法运算工作量。计算精度：则往往要利用更多的采样点和进行更多的计算量。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:202、正弦函数模型的算法假设被采样的电压、电流信号都是纯正弦特性，即不含有非周期分量，又不含有高频分量。)sin(2)(oIssnTInTi以电流为例：CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:21实际上故障后电流、电压都含有各种暂态分量，而且数据采集系统还会引入各种误差，所以这一类算法要获得精确的结果，必须和数字滤波器配合使用。假设方程式应当是数字滤波器的输出,而不是用模数转换器提供的输出。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:22（1）两点乘积算法采样值算法是利用采样值的乘积来计算电流、电压、阻抗的幅值和相角等电气参数的方法，由于这种方法是利用2~3个采样值推算出整个曲线情况，所以属于曲线拟合法。其特点是计算的判定时间较短。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:23：nnii采样值和采样时刻分别为两个相隔和设222122)(12ssTnTn：即IIssITnITni10111sin2)sin(2)(IIssITnITni10222cos2)2/sin(2)(上两式平方后相加，得222122iiI211iitgI同理：222122uuU21uutgIUCH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:24两点乘积法示意图CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:25复阻抗的模量和幅角为：22212221iiuuIUZ)/()/(21121111iitguutgIuZ复阻抗模量幅角CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:26电流和电压复数形式：UUjUUU11sincosIIjIII11sincos212juuU212jiiI1212jiijuuIU电阻、电抗22212211iiiuiuR22211221iiiuiuX相角差22111221iuiuiuiutgCH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:27（2）导数算法时刻的电流瞬时值为设11tiIIItIi1011sin2)sin(2IIi11cos221212)/(2iiI212111112)()(iiiuiuR21211111)()()(iiiuiuXCH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:28用差分方程近似求导方法：snnTiii11snnTuuu11导数算法采样差分近似求导导数算法需要的数据窗较短，仅一个采样间隔。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:29电流、电压瞬时值用平均值211nniii211nnuuu结论：瞬时值用平均值计算存在误差。CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:30（3）解微分方程算法特点：仅用计算阻抗。以距离保护为例，忽略线路分布电容时，方程为dtdiLiRu11CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:31则方程和分别测量和两个不同时刻，dtdiiutt.2111111DLiRu21212DLiRu联立求解得211212211DiDiiuiuL211221121DiDiDuDuR用近似算法有snnTiiD11snnTiiD122CH2继电保护的基本元件电力系统继电保护原理Page:32电流、电压平均值2221211nnnniiiiii2221211nnnnuuuuuu