微机保护(1)

绪论1、继电保护原理发展历史：（1）熔断器（过电流保护）（2）一次性电磁型过电流继电器（3）感应型过电流继电器（4）电流差动原理（基尔霍夫电流定律）（5）方向电流保护（6）距离保护（7）高频保护（8）微波保护（9）行波保护（10）故障分量保护2、继电保护装置发展历史：（1）20世纪50年代以前：机电式继电器、（2）20世纪50年代以后：晶体管式继电保护装置、（3）20世纪80年代后期：集成电路型继电保护装置、（4）微型机继电保护装置3、微型机继电保护装置：是指将微型机、微控制器等作为核心部件构成的继电保护。4、微机保护的发展历程：从线路到元件、从高压到低压5、微机保护用硬件的发展过程：（1）第一代：单CPU结构（2）第二代：多CPU结构（3）第三代：以高性能的16位单片机构成（4）第四代：以高性能的32位DSP+CPU构成（5）数字信号处理器（DSP）:一种适合数字信号处理运算、具有特殊结构的微处理器（6）智能变电站（数字化变电站）6、微机保护装置的特点（1）维护调试方便（2）可靠性高（3）易于获得附加功能（4）灵活性大（5）保护性能得到很好改善微机保护装置的特点：系统性、动态性第一章1、微机保护的硬件包括以下三大部分（及功能）：2、数据采集系统：（1）电压形成回路（2）采样保持电路和模拟低通滤波器（3）模拟量多路转换开关（4）模数转换器（5）VFC(电压频率转换器)型数据采集系统3、采样保持电路（S/H电路）：作用是在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模数转换器进行转换的期间内保持其输出不变4、采样频率的选择5、A/D转换基本原理框图6、二分搜索法（详见书P14）一种最快的逼近方法，n位转换器只要比较n次即可，比较次数与模拟量大小无关三位转换器的二分搜索法示意图如下：7、光电耦合器把发光器和光敏器件按适当的方式组合，可实现以光信号为媒介的电信号转变。光电耦合器的作用：（1）传递模拟信号（2）具备继电器的控制功能（3）能较好的解决不同逻辑电平之间的信号传递和控制。8、装置开关输出回路接线图（1）PB0经过反相器，而PB1不经过反相器：防止拉合直流电流电源过程中K的短视误动作。（2）设置反相器B1及与非门H1而不是将发光二极管直接同并行口相连的原因是：a、并行口带负载能力有限，一个并行口不足以使光电耦合器处于深度饱和状态b、增加了抗干扰能力c、增加了芯片损坏情况下的防误动能力。第二章1、时间窗：一个数字滤波器计算时所用到的最早一个采样值到最晚一个采样值之间的时间跨度。2、数据窗：一个数字滤波器计算时所用到的最早一个采样值到最晚一个采样值之间的数据个数。3、简单滤波单元有（3种）：（1）差分滤波单元（减法滤波器）（2）相加滤波单元（加法滤波器）（3）积分滤波单元（1）差分滤波单元（减法滤波器）每基频周期采样次数为N,m0=N/k差分滤波单元的特点：（1）直流分量总能滤除（2）m0的整数倍谐波都将被滤除例：Y(n)=X(n)-X(n-3)，N=12(幅频特性和相频特性见PPT)解：m0=N/k=12/3=4所以能滤除0（直流分量）、4、8、12、16……次谐波。也就是能滤除的频率为0HZ、200HZ、400HZ、600HZ、800HZ……（2）相加滤波单元（加法滤波器）每基频周期采样次数为N,m0=N/2k相加滤波单元的特点：（1）不可能滤除直流分量（2）m0给定后，满足下式的所有m次谐波均被滤除。例：Y(n)=X(n)+X(n-2)，N=12(幅频特性和相频特性见PPT)解：m0=N/2k=12/4=3所以能滤除3、9、15、21……次谐波。也就是能滤除的频率为150HZ、450HZ、750HZ、……（3）积分滤波单元积分滤波单元的特点：（1）不可能滤除直流分量（2）m0给定后，满足下式的所有m次谐波均被滤除例：Y(n)=X(n)+X(n-1)+X(n-2)，N=12(幅频特性和相频特性见PPT)解：m0=N/(k+1)=12/3=4所以能滤除4、8、12、20……次谐波。也就是能滤除的频率为200HZ、400HZ、600HZ、……4、简单滤波单元及其级联滤波5、零点法设计数字滤波器其中，fk-------要滤除的信号的频率Ts-------采样间隔例如：N=12（每基频周期采12个点），Ts=20/N=20/12=5/3ms。（里面的20指20ms,也就是0.02s，每基频周期对应的就是20ms）N=10（每基频周期采10个点），Ts=20/N=20/10=2ms。注意：直接带入上面的公式分别计算就可以了，然后级联（两个式子相乘）。要滤除3次谐波，对应的fk就是f3=150HZ要滤除5次谐波，对应的fk就是f5=250HZ第三章1、假定输入为正弦量的算法：两点乘积算法、导数法、半周积分算法（三者必考其一）2、两点乘积算法只要知道正弦量任意两个电气角度相隔的瞬时值，就可以计算出该正弦量的有效值和相位。π2视在阻抗的模值和幅角为：视在阻抗的电抗分量和电阻分量为（把视在阻抗分为实部和虚部时）：3、导数法已知输入正弦量在某一时刻t1的采样值和该时刻对应的导数就可以算出有效值和相位。其中，4、半周积分算法其中，S的求法为：ik-----------第k次采样值i0-----------t=0时刻的采样值N--------------一周期的采样点数Ts-------------采样间隔5、故障分量的概念6、故障分量的特点7、故障分量的应用故障分量启动元件故障分量方向元件9、两种选相方法（突变量电流选相、对称分量选相）（1）突变量电流选相通过计算比较三种电流差突变量的有效值|IA-IB|、|IB-IC|、|IC-IA|，求出三者中的最小者，再根据各种故障分量类型特征来判断是单相接地还是相间接地。（2）对称分量选相先用是否存在零序电流分量的方法，去掉三相短路和两相相间短路的影响，再用零序电流3I0和负序电流3I2进行比较，找出单相接地和两相接地短路的区别来判断单相接地和两相接地故障的类型和判别。（3）两种选相方法关联两种方法都可判别单相接地故障，突变量电流选相只能判断是单相接地还是两相短路，且仅在短路初始阶段非常有效；对称分量选相只能判断是单相接地还是两相接地短路，只能在同时有零序和负序电流时才起作用。10、故障分量阻抗继电器：由电流、电压的故障分量构成，反应继电器工作电压（补偿电压）的阻抗继电器。11、阻抗继电器的接线方式：相间阻抗0°接线和具有零序电流补偿的接地阻抗0°接线。12、全阻抗继电器的抗过渡电阻的能力最强，方向阻抗继电器的抗过渡电阻的能力最弱。13、傅里叶级数算法和R-L模型算法（必考其一，计算公式参见另一资料）第四章1、干扰的三要素：干扰源、耦合途径、接收电路2、干扰的特点：继电保护工作环境中的干扰是严重的。（1）频率高、（2）幅度大、（3）持续时间短3、抗干扰措施：硬件：（1）接地的处理（2）屏蔽与隔离（3）滤波、退耦与旁路（4）供电电源（5）合理地分配与布置插件软件：（1）对输入采样值的抗干扰纠错（2）运算过程的校核纠偏（3）出口的闭锁（4）程序出格的自恢复。第五章1、系统程序流程初始化：1)对硬件电路所涉及的可编程并行接口进行初始化。2)读取所有开关量输入的状态，并将其保存在规定的RAM或FLASH地址单元内，以备以后在自检循环时，不断监视开关量输入是否发生变化。3)对装置的软硬件进行一次全面的自检，包括RAM、FLASH或ROM、各开关量输入通道、程序和定值等，保证装置在投入使用时处于完好的状态。4)在经过全面自检后，应将所有标志字清零。将存放采样值的循环寄存器进行清零。5)进行数据采集系统的初始化。2、延时的实现：在电流Ⅱ段的逻辑中，需要用到延时的功能。再此，采用计数器TN2计数方式来实现精确的延时。由于中断服务程序执行次数与采样间隔Ts是同步的，且Ts是一个固定和已知的常数，所以，计数器TN2的计数值代表的延时为TN2χTs。用（TN2χTs）的计时与П段的延时tⅡ进行比较,从而判断“时间继电器”是否满足延时。3、整组复归第Ⅲ段阻抗测量元件ZⅢ、A相电流测量元件LJa和零序电流测量元件3I0三个测量元件在t1时间内均不动作，表明故障切除且震荡停息才进行整组复归功能。富贵的内容包括对启动标志。震荡标志和其他标志进行清零。让每一个“软继电器”和逻辑状态都恢复正常，准备下一次动作。4、启动元件系统正常运行时，启动元件不动作；本线路发生短路时，启动元件检测出系统发生了短路，于是，一方面驱动启动继电器，另一方面设置启动标志，表明启动元件已经启动。5、电流保护流程图与高压线路保护流程图的区别二者的主要区别是在高压线路保护流程图中增加了一个启动标志，且相当于启动元件已经启动150ms之后，以便控制保护的程序流程进入震荡闭锁方式，从而将保护功能流程中的启动元件、高频保护和阻抗Ⅰ、Ⅱ段程序退出运行，待整组复归后，再开放所有的保护功能，这样可以避免在下面一些情况下导致的保护误动。（1）在数据采集系统刚开始工作时，采样循环寄存器中的数据在初始化时就已经被全部清零。（2）刚合上直流电源时，电力系统正在震荡。6、不规则四边形特性多边形特性是一种很好的阻抗特性，该特性既可以有效的防止相邻线路出口经过渡电阻接地时的超越，又可以在区内经较大过渡电阻接地时，保证可靠动作，还可以在震荡闭锁期间，减小Rset方向的数值，降低震荡的影响。7、不规则四边形特性设计思路（1）、在第一象限中，与水平虚线组成α夹角的下偏边界（直线1）：为了防止相邻线路出口经过渡电阻接地时的超越。α值的选择原则以躲区外故障时的超越为准，通常取α=7°~10°。（2）第四象限向下偏移的边界（直线3）：在本线路出口经过渡电阻接地时能可靠动作（3）第一象限与R轴成60°夹的边界角（直线2）：提高长线路避越负荷阻抗的能力。（4）直线4：考虑金属性短路时，动作特性有一定的裕度。