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微机继电保护的基本构成微机保护的硬件系统：1）微机系统。2）模拟数据采集系统。3）开关量输入和输出系统。4）人机对话微机系统。5）电源系统。微机保护的算法基础：数字滤波器、正弦函数模型算法、富氏算法、递推最小二算法、微分方程算法等。微机保护的特点灵活性强。由于微机保护装置是由软件和硬件结合来实现保护功能的．因此在很大程度上．不同原理的继电保护的硬件可以是一样的，换以不同的程序即可改变继电器功能。综合判断能力强。利用微计算机的逻辑判断能力，很容易解决常规继电保护中碰到要考虑的因素太多时，用模拟电路很难实现的问题，因而可以使继电保护的动作规律更合理。性能稳定，可靠性高。微机保护的功能主要取决于算法和判据，也即由软件决定，对于同类型的保护装置，只要程序相同，其保护性能必然一致，所以性能稳定。微机保护利用微机的记忆功能，可明显改善保护性能，提高保护的灵敏性。例如，由微机软件实现的功率方向元件，可消除电压死区，同时有利于新原理保护的实现。微机保护利用微机的智能，可实现故障自诊断、自闭锁和自恢复。可以方便地扩充其它辅助功能：1）故障录波；2）打印故障报告；3）故障定位；4）保护定值组的切换；5）运行工况的远传。体积小、功能全。由软件可实现多种保护功能，可大大简化装置的硬件结构，可以在事故后。打印出各种有用数据。例如故障前后电压、电流采样值、故障点距离、保护的动作过程和出口时间等。运行维护工作量小，现场调试方便。继电保护的基本构成大致可分为三部分：1）信息获取与初步加工；2）信息的综合、分析与逻辑加工、决断；3）决断结果的执行。提高微机保护可靠性抗干扰:1)干扰必须具备干扰源、耦合通道及敏感设备才能形成。2)干扰源有内部和外部之分。3)干扰对微机保护装置不同部件造成的后果是不同的。4)抑制干扰源.5)阻塞耦合通道。6)提高敏感设备的抗干扰能力7)从优化输入量方面来看．要尽量使输入量远离干扰源，并采取相应措施来阻止干扰脉冲的入侵。8)微机保护对于接地网的要求很高，在实际安装中，电缆层采用了铜排做成环状接地网，室外端子箱采用多股软铜线作为接地线，室外接地线跟电缆沟一起走线以电缆层的钢排可靠连接，尽可能地做到接地电阻达到足够小的程度，消除感应电干扰的渗入。元件的损坏及对策软件也是微机保护的一个重要组成部分，其可靠性与微机保护关系极大。我国微机保护目前存在的问题微机保护装置的标准化和质量监督：目前微机保护的生产厂家众多，产品型号五花八门，其使用的硬件结构、保护算法与功能也各不相同，保护同变电站自动化系统的通信方式没有固定模式，随厂家的改变而改变。这种情况即不便于运行单位的运行维护，也不利于继电保护专业人员的培训、掌握。因此有必要继续保护装置系列化和标准化的研究。电子元器件的优劣是影响电器产品质量的关键，微机保护装置同样如此，必须进一步加强对装置使用器件的筛选。根据微机保护不正确动作统计情况来看，人为的、质量上的原因占很大比重，其中保护用逆变电源和收发信机损坏率高，直接影响保护的正常运行。加强质量监督，用市场规律规范继电保护产品及质量，是有效的手段。微机保护装置的硬件、软件和规范化问题：大批量的微机保护投入运行后，保护的硬件、软件修改是时常发生的事，特别是软件更换、修改量日益增加，这就出现厂如下问题：一是怎样保证修改、更换的软件正确可靠；二是厂家、生产单位更换、修改软件时应按照必要的程序进行、防止遗漏及随意性．要明确责任；三是软件修改、更换后要按规定进行交接、验收、培训，否则易留下隐患，遇上事故会出差错。因此．不仅应要求微机保护的硬件按系列标准化。其软件也要规范化，而且修改、更换软件要有相应的规章制度，以保证微机保护运行水平的进一步提高。产品的先进性和实用性、经济性问题：一些厂家和用户都在某种程度1：存在着片面追求产品的先进性而忽视其经济性和实用性倾向，忽视基础工作。厂家产品一个劲地更新换代，用户也跟着跑：刚运行的产品马上又要更新，否则就落后了；甚至有些产品在订货时还是最新产品，投运时已面临淘汰。数字式保护硬件和算法最小硬件系统的组成电压形成S/HA/DEPROMEEPROMRAM定时器接口电路光电隔离电路开关量输入出口电路开关量输出通讯与人机接口(MMI)ALF电压形成S/HALF(MPX)多路转换开关模拟量输入（由YH和LH二次侧来）数据采集系统总线CPU主系统输入/输出系统MPU数据采集系统作用：将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。核心器件：模数转换器(A/D)电压形成回路：隔离和电平匹配采样保持电路(S/H)：各模拟量的同步转换模拟低通滤波器(ALF)：防止数据的混叠多路转换开关：一个A/D转换所有模拟量CPU系统中央处理器(MPU)：核心器件程序存储器(EPROM)：存放程序随机存储器(RAM)，存放采集和计算数据电擦除存储器(EEPROM)：存放定值定时器：确定采样间隔和时间继电器输入/输出系统开关量输出：跳闸、信号输出开关量输入通讯和人机接口(MMI)：键盘/显示、打印机、与自动化系统的通讯。光电隔离：防止干扰。硬件资源举例32位单片机和DSP构成数据处理系统其它资源：256KB的程序存储器，1MB的数据存储器，256KB的闪存存储器32位单片机构成的通讯和人机接口系统内部CAN网，外部以太网接口，外部232/485网接口14～16位A/D构成的数据采集系统数字式保护的算法分为两类：特征量的计算和继电器的动作方程。算法与数字式滤波器的关系。算法的评价：精度和速度。假定输入量为正弦波的算法()1sin(),0,1,2,...,Icos()sin()cos()()skssjkTsskskkkksiIkTkTIeIkTjIkTiIkTiIjiiiitT设电流输入量为:角频率采样周期均已知，求幅值和相位。实际上求算法之一：导数法故导数用差分近似计算：电流幅值和阻抗的计算22222222()()()()()(),cscscscscscscsccsssccscsccsssccscscsIIjIIIIUUjUUjUIjIUUIZIIIIjIIjIUIUIjUIUIIIZRjXUIUIUIUIRXIIII令：幅值的计算：阻抗的计算：同理可求出电压相量为=设则方向继电器arg()arg()arg()]0cos()Re()sin()Im()0Re()Im()lmlmlmlmjlmjjjlmlmUIeUIeIIUIeUIeUIUIUIUI－－－动作方程：－9090其中为灵敏角。变换为－9090－9090Re[或其中、分UI别为的实部和虚部。emUI故障的暂态电流(电压)故障电流中除了稳态基波分量外，还存在衰减的非周期分量和高次谐波分量。非周期分量是有电感电流不能突变引起的(0)0cos()cos()tdiuLRidtiiItIeLR初始值：解微分方程得：其中：为时间常数。i0tLR高次谐波分量是由线路分布电容引起的。线路越长高次谐波越严重。差分滤波器——消除非周期分量的影响11cos()sin()kkkskskkksskkkkiiiTiIkTiiiIkTTiIijiIji差分滤波器与导数法相结合：相量计算：实用算法：消除高次谐波的影响方法一：对采样信号先进行数字滤波。方法二：采用具有滤波特性的算法。两种方法的效果其实是一样的。富氏算法00010000()()[cos()sin()]22()sin(),1,2,3,...2()cos(),0,1,2,...nnnTnTnbitbntantaitntdtnTbitntdtnT理论基础：假设故障电流为周期分量，故可展开为傅立叶富氏级数富氏级数的系数：1010101010111()sin()cos()sin()sin()cos()sin()cos()itItUtUtatbtIajb基波分量：基波相量：1010001110100022()sin()()cos()22sin()cos()TTNNkskskksaittdtbittdtTTaikTbikTNNTNT，离散化(矩形积分)：，其中：为每周波的采样点数。半波富氏算法/21100/211004sin()4cos()NkskNkskaikTNbikTN算法的频率特性2max0200()()()()sin()(,)max[(,)]()()(,)()2()YHIiItIIHIIdHI滤波器的频率特性：设输入量为算法的计算结果为。算法的最大频率特性为:算法的平均频率特性为:全波和半波富氏算法频率特性Hv1全波富氏算法Hv2半波富氏算法05010015020025030035040045050000.51Hv1()Hv2()结论：数据窗长度越长滤波效果越好但动作时间越长导数算法与半波富氏算法比较Hv3导数算法Hv2半波富氏算法0501001502002503003504004505000246Hv3()Hv2()输电线路保护高压输电线路保护(110kV及以上电压等级)中电压输电线路保护的特点高压输电线路保护的配置主保护：1.纵联方向(距离)比较式保护，即高频保护2.纵联电流差动保护后备保护：1.三段式相间距离保护2.三段式接地距离保护3.四段式(或反时限)零序电流(方向)保护三相或综合重合闸各电压等级线路保护特点220~330KV：四段式零序电流保护500kV：1.反时限零序电流保护2.重合闸按断路器配置110kV：1.一般不配置全线速动保护2.三相重合闸，不需选相3.一般不需要振荡闭锁