电力系统继电保护 作者 韩笑 第四章.ppt

4.1微机保护硬件组成 微机保护装置可以分为六个部分： 1.模拟量输入部分（或 称数据采集部分）；2.CPU主系统部分； 3.开关量输入/输出部分； 4.人机界面部分； 5.通信部分； 6.电源部分 如图4-1所示 4.1.1模拟量输入系统 在微机保护装置中，模拟量是指来自电流互感器（TA）的电流量及电压互感器（TV的）电压量，称为电流电压二次值。模拟量主要功能是把输入到保护装置的连续模拟量转化为相应数字量信息，供微机主芯片进行相应的软件计算。图4-2就是模拟量输入系统，包括电压形成回路，ALE，S/H, MPX及A/D五个部分的基本工作原理及作用。 1，电压形成回路 微机保护的交流输入来自被保护设备的电流互感器二次侧，称为二次电流，其额定电压值为100V。这些互感器的二次电流或电压数值比较大，变化范围也大，不适应数模转换的转换要求，故需要对它进行变换。一般采用各种中间变换器进行变换，如电流变换器（UA），电压变换器（UV）和电抗变换器（UR）等。 电压形成的回路除了上述的电量变换作用外，还有屏蔽和隔离的作用 2采样保持（S/H）电路 1，采样（Sample）二次电流，电压经变换器后，仍是连续的时间信号。采样是将一个连续的时间信号 变成离散的时间信号 。 2保持（Hold） 保护装置必须同时输入各相电流和电压，因此需要多个模拟通道共享一个模数（A/D）转换器。对于每个采样时刻，每个通道同时采样，各通道的采样信号是依次通过A/D回路进行转换，每转一路信号都需要一定转换时间。为保证各通道采样的同时性，在等待模数转换的过程中，相应的电路保持采样值不变 3，ALE和采样频率 若输入信号 x(t)含有各种频率成分，其最高频率为 ，若要其不失真的地采样，或者采样后不产生频率混叠现象，采样频率不小于 ，即 ，也就是说：为了使信号被采样后不失真还原，采样频率必须不小于两倍的输入信号最高频率，这就是奈奎斯采样定理 4，模拟多路转换开关（MPX） 如前所述，微机保护装置通常是几路模拟量输入通道共用一个A/D芯片，采用多路转换开关将各通道保持的模拟信号分时接通A/D变换器。 多路转换开关包括选择接通路数的二进制译码电路和电子开关，她们被集成在一个芯片中。 5模数转换器（ADC回路） 1， ADC基本原理：每个ADC转换器都有一个满刻度值，这个满刻度值也叫基准电压。AD变换就是将离散模拟量玉基准电压进行比较，按照四舍五入的原则，编成二进制代码的数字信号。 2，逐次逼近模数转换原理：逐次逼近模数转换的基本思想史二分搜索法。为加快A/D转换，通常采用二分法搜索法。该方法是一种较快的逼近方法，N位转换器只要比较N次，比较次次数与输入模拟量无关 6．数据采集系统与微机接口 为保证定时采样，数据采集系统与微机接口一般采用中断方式。图4-5是常见的数据采集系统与CPU连接方式。 4.1.2开关量输入输出系统 1．开关量输入回路 开关量输入大多数是接点状态的输入，可以分成两类：一是安装在装置面板上的接点，例如各种工作方式开关，调试装置或运行中定期检查装置用的键盘接点，复位按钮及其它按钮等。另一类是从装置外部经过端子排引入装置的触点，例如需要由运行人员不打开装置外盖而在运行中切换的各种压板，转换开关以及其它保护装置和操作继电器的触点等。 2．开关量输出回路 开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等。一般都采用并行接口的输出口来控制有触点继电器（干簧或密封小中间继电器）的方法。为提高抗干扰能力，也要经过光电隔离，如图4-7所示。 4.2微机保护软件组成 4.2.1微机保护算法 微机保护装置处理的是经过采样和模数变换后得到的数字和开关信号。 衡量各种算法的优缺点，主要指标可归结为：计算精度、响应时间和运算量。这三者之间往往是相互矛盾的，因此应根据保护的功能、性能指标（如精度、动作时间）和保护系统硬件的条件（如CPU的运算速度、存储器的容量）的不同，采用不同的算法。 4.2.2微机保护软件 微机保护装置的软件由程序组成，整个软件流程如图4-8所示。微机保护的程序由主程序与中断服务程序两大部分组成，在中断服务程序中有正常运行程序模块和故障处理程序模块。 1．主程序 主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模