微型机继电保护基础2__数字滤波器

1、数字滤波器-概述高速继电保护装置都工作在故障发生后的最初瞬变过程中。这时的电压和电流信号由于混有衰减直流分量和复杂的谐波成分而发生严重的畸变。目前大多数保护装置的原理是建立在反映正弦基波或某一些整数次谐波之上，所以滤波器一直是继电保护装置的关键部件。在微机保护中，有两种可供选择的方案，一种是传统的模拟滤波器，一种是数字滤波器。数字滤波器-概述目前所研究的数字式保护几乎无例外地采用了数字滤波器，它与模拟滤波器相比具有如下特点：（l）可靠性高。数字滤波用程序实现，因此，不受外界环境如温度的影响，所以可靠性高。（2）具有高度的规范性。只要程序相同，则性能必然一致。它不象模拟滤波器那样会因元件特性的差

2、异而影响滤波效果，也不存在元件老化和负载阻抗匹配等问题。（3）灵活性高。当需要改变滤波器的性能时，只需重新编制程序。因而使用非常灵活。数字滤波器-概述电力系统信号 X(t)=S(t)+N(t)其中 S(t)为有效信号 N(t)为干扰信号滤波：从X(t)中提取出S(t) ，消除N(t)X(t) Y(t)=S(t)：滤波器 物理器件，运放等，模拟滤波 程序算法数字滤波F数字滤波器-概述数字滤波一般框图X(t) Y(t)微机保护中，数字处理的结果无须在变成模拟量，所以不需要转换器。数字处理数字滤波器-概述数字滤波的优点：特性一致性好不受温度变化、元件老化影响不存在阻抗匹配问题灵活性好精度高微机保护一

3、般都采用数字滤波器。数字滤波器-简单滤波单元1.概念：用加减法构成的线性滤波单元。2.基本假设：输入信号是由稳恒直流，稳恒基波加上稳恒整次谐波构成。3.适用范围：中低压网络的慢速保护。数字滤波器-简单滤波单元1.概念：用加减法构成的线性滤波单元。2.基本假设：输入信号是由稳恒直流，稳恒基波加上稳恒整次谐波构成。3.适用范围：中低压网络的慢速保护。数字滤波器-简单滤波单元4.作用原理（1）加法滤波设需要滤除的谐波周期是TN，则可以用当前采样值与半个周期前的采样值相加将其滤除。（2）减法滤波用当前采样值与某次谐波一个周期前的采样值相减，就可以滤除某次谐波。数字滤波器-简单滤波单元1)差分(相减)滤

4、波单元 这是一种最简单的数字滤波器，它的滤波差分方程如下：y(n)=x(n)-x(n-K)式中： 为K1差分步长，是根据不同的滤波要求事先选择的常数。每基频周期内采样点数为N 、基频频率为f1 。令 fm=（N/K）f1。经差分滤波后输入信号中的直流分量以及频率为fm和fm的整次谐波分量将被完全滤除数字滤波器-简单滤波单元在数字继电保护中，差分滤波器主要用于：消除某些谐波的影响。差分滤波器对故障信号中的某些高频分量有放大作用。因此，一般不能单独使用。抑制故障信号中的衰减直流分量的影响。提取故障信号中的故障分量。若取K=N，滤波方程为y(n)=x(n)-x(n-K)。当电力系统正常稳态运行时，y

5、(n)=0，即滤波器无输出；而发生故障时，在故障后的第一个基频周期内，输出量 为故障信号中的故障分量。数字滤波器-简单滤波单元2)积分滤波器 其滤波方程为:式中： K1为积分区间，是根据不同的滤波要求事先选择的常数。积分滤波器不能滤除输入信号中的直流分量和低频分量的，但对高频分量有一定的抑制作用。取积分区间或数据窗为半个基频周期时， 积分滤波器可滤除所有的偶次谐波分量。数字滤波器-简单滤波单元3)级联滤波器 前述差分滤波单元和积分滤波单元的结构非常简单，计算量很小，但各自独立使用时，滤波特性难以满足要求。在实际使用时，可以把具有不同特性的滤波器进行组合，以进一步提高滤波性能。在构造组合滤波器时，可以选择合适