继电保护课件

1、2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝1 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝2 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝3 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝4 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） 一、电压形成回路一、电压形成回路 1. 模拟量选取原则：以满足保护功能为基本准则模拟量选取原则：以满足保护功能为基本准则 2. 作用与方案比较作用与方案比较 n作用作用 n方案比较方案比较 n电抗变换器电抗变换器 n缺点：二次电压波形将发生畸变缺点：二次电压波形将发生畸变 n优点：线性范围大、铁芯不易饱和、有移相作用、抑制直流优点：线性范围大、铁芯不易饱和

2、、有移相作用、抑制直流 n电流变换器电流变换器 n优点：线性范围内，波形相同且同相优点：线性范围内，波形相同且同相 n缺点：在非周期分量下容易饱和、线性度较差、动态范围小缺点：在非周期分量下容易饱和、线性度较差、动态范围小 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝5 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） 一、电压形成回路一、电压形成回路 2. 作用与方案比较作用与方案比较 3. 电流互感器应用注意事项电流互感器应用注意事项 n变比的选择变比的选择 u2=rlhi2=rlhi1/nlh rlhi1max/nlh umax n屏蔽层的作用屏蔽层的作用 2021-5-11 微型机继电保护基

3、础，毕天姝6 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） 二、采样保持电路和模拟低通滤波器 （一）s/h电路的作用及原理 1.s/h电路的作用 2.s/h电路的工作原理 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝7 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） （二）对采样保持电路的要求 n使ch上电压按一定精度（例如误差小于0.1%）跟踪 上usr所需要的最小采样宽度tc（或称为截获时间）， 对快速变化的信号采样时，要求tc尽量短 n保持时间要长。通常用下降率 来表示保持能力。 n模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流 要小。 n分析讨论ch的选值 2021-5-11 微型机继电保护基础

4、，毕天姝8 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） ch=0.01f （三）采样保持电路的典型芯片 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝9 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） （四）采样频率的选择和模拟低通滤波器 的应用 1.采样频率的选择 1)采样频率越高，要求cpu的速度越高 2)采样频率过低将不能真实地反映被采样信号的 情况（采样定理） n采用低通滤波器，可以消除频率混叠问题，从而降 低采样频率 n消除频率混叠问题后，采样频率的选择基本取决于 保护的原理和算法。 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝10 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） （四）采样频率

5、的选择和模拟低通滤波器 的应用 2.低通滤波器 r=4.3k, c=0.1f 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝11 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） 三、模拟量多路转换开关 （一）模拟量多路转换开关的作用 （二）mpx的工作过程 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝12 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） 四、模数转换器 （一）模数转换的一般原理和分类 1.一般原理：将输入的模拟量ua相对于模拟参考量ur转换成数 字量d输出： 即： 假定数字量d是小于1的数，则： 2.分类：积分型、逐次逼近比较型、并行和流水线型等 2021-5-11 微型机继电保护基础，

6、毕天姝13 四、模数转换器 （二）数模转换器（dac或d/a转换器） n作用 n工作原理 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝14 四、模数转换器 1413121 8 1 , 4 1 , 2 1 ,2iiiiiirui r 4 4 3 3 2 2 1 1 44332211 2222 bbbb r u ibibibibi r n n bbbd 222 2 2 1 1 d r u i r d r ru riu fr fsc （二）数模转换器（dac或d/a转换器） 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝15 四、模数转换器 （三）逐次逼近法模数转换器的基本原理 2021-5-11

7、 微型机继电保护基础，毕天姝16 四、模数转换器 （三）逐次逼近法模数转换器的基本原理 n溢出问题 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝17 四、模数转换器 （三）逐次逼近法模数转换器的基本原理 n双极性模拟信号的模数转换 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝18 四、模数转换器 （四）a/d转换器举例 ad7665是逐次逼近型的16位快速模数转换器，速度为500ksps n电源 ndvdd、dgng novdd、ognd navdd、agnd nref、refgnd n模拟量输入usr n10v, 5v, 2.5v n0-10v, 0-5v, 0-2.5v 2021-5-

8、11 微型机继电保护基础，毕天姝19 四、模数转换器 （四）a/d转换器举例 n方式选择 nob/2 (output binary/2s complement) nwarp, impulse nser/ (serial/parallel) nbyteswap c rap 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝20 四、模数转换器 n控制信号 nreset n (read), (chip select) n (start conversion) npd (power down) nbusy n并行输出方式的数据信号 ndata15-data0 cs rd cnvst 2021-5-11

9、微型机继电保护基础，毕天姝21 四、模数转换器 n串行输出方式的接口信号 nsync nsclk nsdout nrderror ndivsclk next/ ninvsync ninsclk nrdc/sdin int 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝22 四、模数转换器 （五）模数转换器与微型机的接口 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝23 四、模数转换器 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝24 四、模数转换器 （六）数据排队与地址指针更新 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝25 四、模数转换器 （七）微机保护对模数转换器的主要要求 n转换

10、时间 tsn(tad+tr)+ty na/d转换的位数 n要求200倍的精度范围 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝26 1-2 数据采集系统 （模拟量输入系统） 五、vfc型数据采集系统 设一计数器的计数脉冲频率为f，计数时间为t，则在 t内加入计数器的脉冲数目为n： n= f t 被转换电压 控制t，使 t正比于u u-t（电压 时间）变换型 被转换电压 控制f ，使f 正比于u u-f（电压 频率）变换型 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝27 五、vfc型数据采集系统 （一）vfc工作原理 1. 直流输入的工作原理 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝

11、28 五、vfc型数据采集系统 （一）vfc工作原理 1.直流输入的工作原理 1)当输入电压usr为0v时，电容器c的电压为0，单稳触发器没有 输出，电子开关接到参考地的端子侧； 2)当输入端usr刚施加了正的直流信号时，有ir=0, ic=ir-isr=-isr， 使得输出电压向负方向变化，零点指示器检测到该趋势后，触 发单稳触发器，在u0端产生一个宽度为t0的脉冲； 3)在t0信号期间，电子开关as切换到-er侧，所以ic=ir-isr tii c tii c udtii c tu srr srr t csrrc 1 0 1 0 1 0 0 1 tii c tu srrc 2021-5-1

12、1 微型机继电保护基础，毕天姝29 五、vfc型数据采集系统 （一）vfc工作原理 1.直流输入的工作原理 4)当t0信号消失后，电子开关as又接到参考地的端子侧，所以 ic=-isr titi c tii c tti c tudti c tu srr srrsr t csrc 0 00 0 0 1 11 1 uc(t)下降到0v时，立刻被零点指示器检测出来，并开始重复上 述过程 0 1 20 titi c tu srrc sr r i ti t 0 srvsr srr r r sr uku rte r ti i t f 00 1 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝30 （一）vf

13、c工作原理 1.直流输入的工作原理 5)如果在一个采样间隔ts内对计数器的计数结果进行读数，则计 数值为d=fts 五、vfc型数据采集系统 ss t srv t dtukfdtd 00 ss tt t srv tt t dtukfdtd 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝31 五、vfc型数据采集系统 2.交流输入的工作原理 n双极性信号需引入偏置ir/2=er/(2rr) 1)在0t0期间，as切换到-er侧，有 r r sr sr e r r uu 2 max 偏 tuutu srsr 偏 t dtu cr t cr e t dtu rr e c udttu r i c tu

14、 t sr srr r t sr srr r t csr sr rc 0 0 0 1 0 11 0 11 t dtu cr t cr e tu t sr srr r c 0 0 00 1 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝32 五、vfc型数据采集系统 2)当t0消失后，as切换到参考地的端子侧，有 coscos sin 1 1 11 0 11 max 0 0 max0 0 0 0 0 0 0 0 t cr u t cr u t cr e t dtuu cr t cr e t dtu cr t cr e t dtu cr t cr e t dtu cr udttu rc tu sr

15、 sr srr r t sr srr r t sr srr r t sr srr r t t sr sr t t csr sr c 偏 偏 将函数cos(t+)在t0处展开，并整理得： t cr u t cr u t cr e tu sr sr srr r c sin max 0 偏 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝33 五、vfc型数据采集系统 sin 11 sin 1 max max 0 srv srr rsr uuk uur ter t 偏 偏 sin 1 maxsrv uuk t f 偏 将函数cos(t+)在任意处展开，并整理得： tuktuktf srvsrv sin

16、 max s ss tt t srv t srv t dttuk dttukdttfd 00 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝34 五、vfc型数据采集系统 （一）vfc工作原理 3.vfc的分辨率与采样频率的关系 nvfc的最高频率fvfc n采样间隔ts和积分间隔nts s vfc svfc f f nntfd max 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝35 五、vfc型数据采集系统 （二）vfc数据采集系统的特点 n低通滤波 n抗干扰能力强 n位数可调 n与微型机接口简单 n实现多微机共享 n易于实现同时采样 n不适用于高频信号的采集 2021-5-11 微型机

17、继电保护基础，毕天姝36 1-3 开关量输入及输出回路 一、光电耦合器 n概念 n分类 n光隔离器 n光传感器 n光敏元件集成的功能块 n光电耦合器在微机保护中的应用 n特性 n工作方式 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝37 1-3 开关量输入及输出回路 二、开关量输入回路 n安装在装置面板上的接点 n人机对话的键盘 n部分切换装置工作方式 用的转换开关 n从装置外部经过端子排 引入装置的接点 n压板、转换开关 n其他保护装置和操作 继电器的接点 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝38 三、开关量输出回路 （一）保护的跳闸出口、本地和中央信号 1-3 开关量输入及输出

18、回路 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝39 1-3 开关量输入及输出回路 三、开关量输出回路 （一）保护的跳闸出口、本地和中央信号 n装置正常、系统无短路 n设备异常 n系统发生短路 n出口回路自检 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝40 三、开关量输出回路 （一）通信接口、打印机接口 1-3 开关量输入及输出回路 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝41 1-5 网络化硬件电路 一、问题提出 n继电保护的种类很多，且由于受被保护对象的容量、模拟量 数量、跳闸对象和功能要求不同等因素影响，造成保护配置 多种多样。希望采样模块化的思想。 n希望微机保护在更新换

19、代后，保护装置对外的连线基本保持 不变。 n保护功能插件（cpu插件）与开入、开出之间的连线受cpu插 件的空间限制，很难做到开入、开出数目的方便扩展。 n在变压器、发电机保护中，根据不同容量、不同主接线等情 况，保护的一个动作逻辑有可能组成多个出口对象。 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝42 1-5 网络化硬件电路 一、问题提出 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝43 1-5 网络化硬件电路 二、网络化硬件电路 n标准模块 ncpu插件 n开入(di)插件 n开出(do)插件 n通信网络采用 can总线方式 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕天姝44 1-5

20、 网络化硬件电路 三、三、can总线特点总线特点 n采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果 n采用差分信号的传递方式，有利于提高抗干扰性能采用差分信号的传递方式，有利于提高抗干扰性能 n每帧信息都有每帧信息都有crc校验和其它纠错措施，保证了数据出错率极低校验和其它纠错措施，保证了数据出错率极低 n节点在严重错误的情况下，具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的节点在严重错误的情况下，具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的 操作不受影响操作不受影响 n采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优

21、先级较采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较 低的节点会主动退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，低的节点会主动退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据， 大大节省了总线冲突仲裁时间大大节省了总线冲突仲裁时间 n网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的 数据最多可在数据最多可在134微妙内得到传输微妙内得到传输 n为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点 发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。 2021-5-11 微型机继电保护基础，毕