第四讲微机保护的硬件原理和算法
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微机保护装置工作原理要说这微机保护装置啊,可真是个好东西,就像是咱们电力系统的贴身保镖,时刻保护着电力设备的安危。
今儿个,咱就来聊聊这微机保护装置的工作原理,也算是给咱这电力系统里的高科技设备揭揭秘。
这微机保护装置啊,它其实是个高度集成化的自动保护设备,里头藏着个微型计算机,也就是咱们常说的微处理器。
这家伙可聪明了,能执行复杂的算法,判断电力系统的运行状态,一旦发现有不对劲的地方,立马就能采取措施,比如隔离故障点或者发出警告,防止电力设备的损坏和电力系统的不稳定。
要说这工作原理啊,咱得先说说它的硬件构成。
微机保护装置里头,有数据采集系统,也就是模拟量输入系统,它就像是咱们的眼睛,时刻盯着电力系统的电流、电压这些参数,然后把这些数据转换成数字信号,传给大脑——也就是微机主系统。
这微机主系统里头啊,有微处理器、存储器、定时器这些家伙,它们就像是咱们的大脑,负责分析处理这些数据,判断电力系统是否正常运行。
还有开关量输入输出电路,它就像是咱们的手脚,能根据大脑的判断,执行相应的动作,比如跳闸或者发出警告信号。
这人机接口啊,就像是咱们的脸,有显示屏和操作界面,能让咱们跟这微机保护装置进行对话,监控设备状态和配置保护参数。
再来说说这软件吧,微机保护装置里头啊,还有一套完整的软件系统,包括初始化模块、数据采集管理模块、故障检出模块、故障计算模块、自检模块等等。
这些模块就像是咱们身体的各个器官,各司其职,共同维护着电力系统的安全稳定运行。
要说这微机保护装置啊,它可真是够忙的,时刻都在盯着电力系统的运行状态,一旦发现异常,就得立马采取措施。
比如啊,它有个电流速断保护功能,要是哪一相的电流超过了设定的整定值,并且达到了整定延时,它就会立马跳闸,切断故障回路。
还有定时限过流保护、反时限过电流保护、过负荷保护、零序过流/过压保护、失压保护等等,这些保护功能啊,就像是咱们身体的各种防御机制,时刻保护着咱们电力系统的安全。
一、微机继电保护装置的特点1.可靠性高微机保护的软件设计,考虑到电力系统中各种复杂的故障,具有很强的综合分析和判断能力,几乎就是一个专家智能系统。
而常规保护装置,由于是各种器件组成的,不可能做得很复杂,否则硬件越多,越复杂,本身出故障的概率就越大,可靠性当然就降低了。
另外微机保护装置的自检与巡检功能也大大提高了其可靠性。
2.动作正确率高鉴于计算机软件计算的实时性特点,微机保护装置能保证在任何时刻均不断迅速地采样计算,反复准确地校核。
在电力系统发生故障的暂态时期内,就能正确判断故障,如果故障发生了变化或进一步发展也能及时做出判断和自纠。
如在保护延时动作或重合间延时的过程中都能监视系统故障的变化,因此微机保护的动作正确率很高,运行实践已证明了这点。
3.易于获得各种附加功能由于计算机软件的特点,使得微机保护可以做到硬件和软件资源共享,在不增加任何硬件的情况下,只需增加一些软件就可以获得各种附加功能。
例如在微机保护装置中,可以很方便地附加了低周减载和自动重合闸等自动装置的功能。
4.保护性能容易得到改善由于计算机软件可方便改写的特点,保护的性能可以通过研究许多新的保护原理来得到改善。
而且许多现代新原理的算法,在常规保护中是很难或根本不可能用硬件来实现的。
5.使用灵活、方便目前微机保护装置的人机界面做得越来越好,也越来越简单方便。
例如汉化界面、微机保护的查询、整定更改及运行方式变化等等都十分灵活方便,受到现场继电保护工作入员的普遍欢迎。
6.具有远方监控特性微机保护装置都具有串行通信功能,与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控的特点并将微机保护纳入变电所综合自动化系统。
三、微机保护的学习方法微机保护专业基础是单片微机原理和电力系统继电保护原理,显然要学好微机保护就得掌握一定的单片微机原理和电力系统继电保护原理。
对于专业入员的培训学习,目前主要的困难还在于单片微机的基本知识。
为了提高培训学习的效率,对于单片微机原理应该抓住单片微机的实质,而不应以单片微机电路的细节为主,要防止钻进去而跳不出来,在具体细节上纠缠不清的现象。
微机保护:以微型机、微控制器等器件作为核心部件构成的继电保护。
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。
滤波器:就广义来说是一个装置或系统,用于对输入信号进行某种加工处理,以达到取得信号中的有用信息而去掉无用成份的目的。
数字滤波器:通过对输入信号的进行数字运算的方法来实现滤波的滤波器滤波器的响应时间:滤波器的输入从一个稳态变到另一个稳态时,其输出要经过一个过渡过程的延时才能达到新的稳态输出,这段延时被称为滤波器的响应时间。
系统的频率特性:一个系统的输出和输入的傅氏变换之比。
时间窗:DF运算时所用到的最早采样到最后一个采样之间的时间跨度。
数据窗:数字滤波器完成每一次运算,输出一个采样值,所需要的输入信号采样值的个数。
时延(暂态时延) :输入信号发生跃变时刻起到滤波器获得稳态输出之间的时间。
非递归型数字滤波器:将输入信号和滤波器的单位冲激响应作卷积而实现的一类滤波器。
微机保护算法:微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断,以实现各种继电保护功能的方法。
差模干扰:串联于信号源之中的干扰。
共模干扰:引起回路对地电位发生变化的干扰称为共模干扰导数算法:是利用输入正弦量在某一个时刻的采样值及在该时刻采样值的导数,即可算出有效值和相位的算法解微分方程算法:是利用输电线路的数学模型,根据故障类型和保护安装处电流和电压信号的瞬时采样值,计算出故障点到保护安装处的测量阻抗,通过阻抗元件,实现输电线路距离保护的算法。
全零点数字滤波器:如果数字滤波器的脉冲传递函数H(z)只有零点而没有极点,这种数字滤波器称全零点数字滤波器。
有限脉冲响应滤波器:是数字滤波器的一种,简称FIR数字滤波器。
这类滤波器对于脉冲输入信号的响应最终趋向于0,因此是有限的无限脉冲响应滤波器,简称IIR数字滤波器,是数字滤波器的一种。
由于无限脉冲响应滤波器中存在反馈回路,因此对于脉冲输入信号的响应是无限延续的。