继电保护基础知识讲义-微机保护

微机继电保护的基本构成

微机保护的硬件系统：1）微机系统。2）模拟数据采集系统。3）开关量输入和输出系统。4）人机对话微机系统。5）电源系统。微机保护的算法基础：数字滤波器、正弦函数模型算法、富氏算法、递推最小二算法、微分方程算法等。微机保护的特点

灵活性强。由于微机保护装置是由软件和硬件结合来实现保护功能的．因此在很大程度上．不同原理的继电保护的硬件可以是一样的，换以不同的程序即可改变继电器功能。综合判断能力强。利用微计算机的逻辑判断能力，很容易解决常规继电保护中碰到要考虑的因素太多时，用模拟电路很难实现的问题，因而可以使继电保护的动作规律更合理。性能稳定，可靠性高。微机保护的功能主要取决于算法和判据，也即由软件决定，对于同类型的保护装置，只要程序相同，其保护性能必然一致，所以性能稳定。微机保护利用微机的记忆功能，可明显改善保护性能，提高保护的灵敏性。例如，由微机软件实现的功率方向元件，可消除电压死区，同时有利于新原理保护的实现。微机保护利用微机的智能，可实现故障自诊断、自闭锁和自恢复。可以方便地扩充其它辅助功能：1）故障录波；2）打印故障报告；3）故障定位；4）保护定值组的切换；5）运行工况的远传。体积小、功能全。由软件可实现多种保护功能，可大大简化装置的硬件结构，可以在事故后。打印出各种有用数据。例如故障前后电压、电流采样值、故障点距离、保护的动作过程和出口时间等。运行维护工作量小，现场调试方便。继电保护的基本构成大致可分为三部分：1）信息获取与初步加工；2）信息的综合、分析与逻辑加工、决断；3）决断结果的执行。

提高微机保护可靠性

抗干扰:1)干扰必须具备干扰源、耦合通道及敏感设备才能形成。2)干扰源有内部和外部之分。3)干扰对微机保护装置不同部件造成的后果是不同的。4)抑制干扰源.5)阻塞耦合通道。6)提高敏感设备的抗干扰能力7)从优化输入量方面来看．要尽量使输入量远离干扰源，并采取相应措施来阻止干扰脉冲的入侵。8)微机保护对于接地网的要求很高，在实际安装中，电缆层采用了铜排做成环状接地网，室外端子箱采用多股软铜线作为接地线，室外接地线跟电缆沟一起走线以电缆层的钢排可靠连接，尽可能地做到接地电阻达到足够小的程度，消除感应电干扰的渗入。

元件的损坏及对策

软件也是微机保护的一个重要组成部分，其可靠性与微机保护关系极大。

我国微机保护目前存在的问题

微机保护装置的标准化和质量监督：目前微机保护的生产厂家众多，产品型号五花八门，其使用的硬件结构、保护算法与功能也各不相同，保护同变电站自动化系统的通信方式没有固定模式，随厂家的改变而改变。这种情况即不便于运行单位的运行维护，也不利于继电保护专业人员的培训、掌握。因此有必要继续保护装置系列化和标准化的研究。电子元器件的优劣是影响电器产品质量的关键，微机保护装置同样如此，必须进一步加强对装置使用器件的筛选。根据微机保护不正确动作统计情况来看，人为的、质量上的原因占很大比重，其中保护用逆变电源和收发信机损坏率高，直接影响保护的正常运行。加强质量监督，用市场规律规范继电保护产品及质量，是有效的手段。微机保护装置的硬件、软件和规范化问题：大批量的微机保护投入运行后，保护的硬件、软件修改是时常发生的事，特别是软件更换、修改量日益增加，这就出现厂如下问题：一是怎样保证修改、更换的软件正确可靠；二是厂家、生产单位更换、修改软件时应按照必要的程序进行、防止遗漏及随意性．要明确责任；三是软件修改、更换后要按规定进行交接、验收、培训，否则易留下隐患，遇上事故会出差错。因此．不仅应要求微机保护的硬件按系列标准化。其软件也要规范化，而且修改、更换软件要有相应的规章制度，以保证微机保护运行水平的进一步提高。产品的先进性和实用性、经济性问题：一些厂家和用户都在某种程度1：存在着片面追求产品的先进性而忽视其经济性和实用性倾向，忽视基础工作。厂家产品一个劲地更新换代，用户也跟着跑：刚运行的产品马上又要更新，否则就落后了；甚至有些产品在订货时还是最新产品，投运时已面临淘汰。

数字式保护硬件和算法

最小硬件系统的组成数据采集系统作用：将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。核心器件：模数转换器(A/D)电压形成回路：隔离和电平匹配采样保持电路(S/H)：各模拟量的同步转换模拟低通滤波器(ALF)：防止数据的混叠多路转换开关：一个A/D转换所有模拟量CPU系统中央处理器(MPU)：核心器件程序存储器(EPROM)：存放程序随机存储器(RAM)，存放采集和计算数据电擦除存储器(EEPROM)：存放定值定时器：确定采样间隔和时间继电器输入/输出系统开关量输出：跳闸、信号输出开关量输入通讯和人机接口(MMI)：键盘/显示、打印机、与自动化系统的通讯。光电隔离：防止干扰。硬件资源举例32位单片机和DSP构成数据处理系统

其它资源：256KB的程序存储器，1MB的数据存储器，256KB的闪存存储器

32位单片机构成的通讯和人机接口系统

内部CAN网，外部以太网接口，外部232/485网接口

14～16位A/D构成的数据采集系统数字式保护的算法分为两类：特征量的计算和继电器的动作方程。算法与数字式滤波器的关系。算法的评价：精度和速度。假定输入量为正弦波的算法

电流幅值和阻抗的计算方向继电器

故障的暂态电流(电压)故障电流中除了稳态基波分量外，还存在衰减的非周期分量和高次谐波分量。非周期分量是有电感电流不能突变引起的