微机继电保护原理.ppt

微机继电保护原理 计算机在继电保护中的应用和发展 微机继电保护装置的特点 微机保护的硬件结构 微机保护可靠性的措施 主要内容 20世纪60年代末期 开始倡议 20世纪70年代 掀起了研究热潮 20世纪70年代末期 开始进入实用化阶段 1979年后 商业化 并迅速推广 计算机在继电保护中的应用和发展 1 世界微机保护的发展 2 我国微机保护的发展 70年代后半期开始 对国外计算机继电保护了解 分析 70年代末至80年代初广泛研制 1984年第一套微机距离保护样机投入试运行 1986年全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行 1987年9月26日微机距离保护经受人工短路考验 目前继电保护设备几乎均为微机保护产品 在微机保护和网络通信等技术结合后广泛应用 计算机在继电保护中的应用和发展 微机继电保护装置的特点 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 微机保护的硬件结构 微机保护的硬件构成由三部分组成 1 模拟量输入系统 数据采集系统 2 CPU主系统 微型机系统 3 开关量 数字量 输入 输出系统 微机保护的硬件结构 数据采集系统 一 电压形成回路 微机保护要从被保护电力线路的电流互感器 电压互感器取得电流 电压信息 微机保护的硬件结构 输入电压 通过电压变换器实现 即一种变压器 电压变换器 TV 微机保护的硬件结构 数据采集系统 输入电流 1 电抗变换器电抗变换器是一种铁心中有气隙的变压器 2 电流变换器电流变换器是一种铁心闭合无气隙的变压器 数据采集系统 微机保护的硬件结构 二 采样保持回路 采样保持电路 输入电压 输出电压 采用保持电路输出了一个阶梯电压波形 在保持阶段无论何时进行模数转换 都反映了采样值 数据采集系统 微机保护的硬件结构 模拟低通滤波器 数据采集系统 微机保护的硬件结构 三 模拟量多路转换开关 数据采集系统 微机保护的硬件结构 四 模数转换器 模数转换器的一般原理 模数转换器 A D转换器 或简称ADC 是实现计算机控制的关键技术 是将模拟量转变成计算机能够识别的数字量的桥梁 模数转换器是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号 数据采集系统 微机保护的硬件结构 VFC型数据采集系统 电压频率转换器VFC VoltageFrequencyConverter 是另一种实现模数转换功能的器件 将模拟电压量变换为脉冲信号 该输出脉冲信号的频率与输入电压的大小成正比 VFC的工作原理 VFC把输入的交流模拟电压量转变为脉冲信号输出 输出脉冲信号的频率与输入电压成正比 是常数 微机保护的硬件结构 VFC型数据采集系统结构简图 微机保护的硬件结构 VFC型数据采集系统 开关量输入及输出回路 1 光电耦合器 光电耦合器 把发光器件和光敏器件组合在一起 实现以光信号为媒介的电信号变换 微机保护的硬件结构 2 开关量输入回路 开关量 即接点状态信号 接通或断开 识别外部条件 对微机保护装置的开关量输入可以分为2类 1 安装在装置面板上的接点信号输入 如用于人机对话的键盘上的接点信号 这类信号可以直接接至微型机的接口 2 从装置外部经过端子排引入的接点信号输入 如保护屏上的各种硬压板 转换开关等 开关量输入及输出回路 微机保护的硬件结构 3 开关量输出回路 需要输出的开关量 开出量 保护的跳闸信号 通信接口 通信接口 包括打印机接口 可用一个并行口来控制输出数字信号 输出回路中也加光电耦合器 提高抗干扰能力 开关量输入及输出回路 微机保护的硬件结构 保护的跳闸出口信号对于保护跳闸出口信号 及本地信号 的输出 一般采样并行口经过光电耦合器控制继电器的方式 对于重要的保护跳闸出口信号 为了防止误发信号 还需要增加与非门环节 CPU插件及人机对话辅助插件模拟量输入变换插件前置模拟低通滤波器插件采样及A D变换插件开关 数字量 输入输出插件出口继电器插件电源插件 典型插件式结构 微机保护的硬件结构 跳闸出口回路典型电路 1 告警继电器不动 2 起动继电器动作 3 光电耦合器导通 4 持续时间大于3ms 跳闸要满足的条件 可靠性的含义 1 不误动 2 不拒动 影响可靠性的因素 1 微机保护的抗干扰问题 2 装置内部元件出现损坏时的对策 电磁干扰 由于继电保护装置的工作环境 电磁干扰是严重的 微机保护可靠性的措施 干扰源 外部干扰 1 由其它物体和设备辐射的电磁波 2 由其它物体和设备产生的强电场或强磁场 3 来自电源的工频干扰内部干扰 1 杂散电感和电容的结合引起的不同信号感应 2 长线传输造成电磁波的反射 3 多点接地造成的电位差干扰等 微机保护可靠性的措施 电磁干扰进入微机弱电系统的后果 1 读 或 写 出错 使得计算或逻辑错误2 程序出格3 元件损坏 微机保护可靠性的措施 抗干扰措施 1 硬件采取的措施 第一道防线 也就是各种隔离 屏蔽 合理布局和配线以及减弱电源线传递干扰等方法 采用带屏蔽层的电缆 且屏蔽层可靠接入地网 2 软件采取的措施 第二道防线 电磁干扰突破了第一道防线 也决不能允许它导致保护误动作或拒动 而应能自动地纠正 微机保护的自动检测 从可靠性的角度希望能做到任一元件损坏时都不会引起误动作 并且应能立即自动检测到而发出警报 以便及时得到相应的处理 并防止由于元件损坏未被发现 使保护在应该动作时拒动 在正常运行时 微型机在两个相邻采样间隔时间内总有一部分处于等待下一个采样时刻到来的富裕时间 就是利用这一段时间反复地执行一个自检程序 对装置各部份进行检测 这样可以准确地查出损坏元件的部位 打印或显示出相应的信息 并可以通知运行人员 微机保护可靠性的措施 多重化和容错技术 对于重要的保护对象 通常采样双重化配置的方案 硬件的各部分都设有三套 三