微机继电保护基本原理

继电保护基础知识和微机保护原理继电保护是电力系统中重要的安全措施之一，它的作用是在电力系统发生故障时，迅速切除或隔离故障点，保护电力设备和人身安全。

而微机保护利用先进的微机技术，结合各种传感器和控制装置，实现电力系统的准确、灵敏和可靠的保护，提高系统的稳定性和可靠性。

本文将介绍继电保护基础知识和微机保护原理。

一、继电保护基础知识1.继电保护原理继电保护根据电力系统的运行状态和故障特征，通过各种传感器和设备，对电力系统的电压、电流、功率等进行监测和测量，从而判断系统是否发生故障以及故障的位置和类型。

根据保护原理的不同，可以将继电保护分为差动保护、过流保护、间隙保护、距离保护等。

2.继电保护的类型继电保护按照保护范围的不同，可以分为发电机保护、变压器保护、线路保护、母线保护、馈线保护等。

不同的保护对象有着不同的保护特点和保护要求。

3.继电保护的组成继电保护由监测传感器、比较装置、判据装置和动作执行装置等组成。

监测传感器负责将电能转化为可测量的电信号，如电压互感器、电流互感器等；比较装置根据测量信号和设定值进行比较，判断系统的状态；判据装置根据比较装置的输出结果，生成动作指令，控制动作执行装置对保护范围内的设备进行保护动作。

1.微机保护系统结构微机保护系统由数据采集模块、微机主控装置、数据处理模块、监测和操作界面等组成。

数据采集模块负责采集保护对象的电压、电流等信号，并将其转化为数字信号；微机主控装置进行数据的处理和分析，并根据设定条件生成保护动作指令；数据处理模块进行数据的存储和管理，提供故障记录和统计报表等。

2.微机保护的特点微机保护具有以下特点：（1）准确性高：微机保护采用先进的数字信号处理技术，可以实时监测和测量电力系统的各种参数，提高保护的准确性和可靠性。

（2）速度快：微机保护系统的处理速度很快，可以在几十毫秒内完成对电力系统的故障判断和动作指令的生成。

（3）功能强大：微机保护具有丰富的功能，可以实现过流保护、差动保护、距离保护、频率保护等多种保护方式。

微机继电保护原理1.数据采集：微机继电保护通过连接电流互感器和电压互感器对电力系统的电流和电压进行采集，将采集到的数据转换为电压或电流信号输入到微处理器中进行分析。

2.信号处理：微机继电保护通过模拟电路将采集到的电压和电流信号进行放大、滤波和线性化处理，保证信号的精度和稳定性，并将处理后的信号送入A/D转换器中进行数字化处理。

3.数字化处理：微机继电保护中的微处理器通过A/D转换器将采集到的模拟信号转换为数字信号，以便进行后续的数字处理和判断。

4.过电流保护：微机继电保护根据电流信号的大小判断系统是否存在过电流现象。

当电流超过设定的保护值时，微机继电保护会发出指令关闭相应的断路器，以保护电力系统的安全运行。

5.过压保护：微机继电保护通过分析电压信号的大小判断系统是否存在过压现象。

当电压超过设定的保护值时，微机继电保护会通过控制指令断开电力系统的电源，以避免设备损坏或火灾等安全隐患。

6.欠压保护：微机继电保护根据电压信号的大小判断系统是否存在欠压现象。

当电压低于设定的保护值时，微机继电保护会发出指令关闭相应的电力设备，以防止设备受损或引起电路故障。

7.过负荷保护：微机继电保护通过分析电流信号的大小和持续时间来判断系统是否存在过负荷现象。

当电流超过设定的保护值并持续一定时间时，微机继电保护会发出指令关闭相应的设备，以防止设备受损或引起火灾等安全事故。

8.故障记录：微机继电保护具有故障记录功能，可以记录系统出现的故障信息，如过流记录、过压记录、欠压记录等，以便维护人员进行故障分析和故障排查。

总之，微机继电保护利用微处理器技术进行数据采集、处理和判断，通过对电流和电压信号的分析，判断系统是否存在过电流、过压、欠压、过负荷等异常情况，并通过发出控制指令来保护电力系统的安全运行。

同时，微机继电保护具有故障记录功能，方便维护人员进行故障分析和处理。

第1章微机继电保护装置的硬件原理1.2 比较式数据采集系统微机保护装置中的数据采集系统按模数转换器的类型分为：采用逐次逼近式模数转换的比较式数据采集系统， 采用V∕F变换器（VFC）实现数据转换的压频转换式数据采集系统。

本节将介绍比较式数据采集系统1.2.1 电压形成回路要求–继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感器（100伏、线间电压）和电流互感器（额定电流5安或1安，短路电流100安）–把100伏左右的电压变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压；–把小于1安～100安的电流变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压–隔离和屏蔽作用，以减小高压设备对微机保护装置的干扰。

为了保证电压或电流变换的准确性，通常在设计变换器时，应考虑满足以下原则：（1）电压变换器之间、电流变换器之间以及电压变换器与电流变换器之间的原副方相位移要一致。

（2）变换器的铁芯磁导率要选取适当，在整个工作范围内保持线性传变，输入小信号时不失真，输入大信号时不饱和。

（3）变换器本身的损耗要小，使变换器在传变过程中一次、二次侧电量的相角差尽可能的小。

在设计电流变换器应考虑以下几点：（1）优先保证在输出为最小工作电流时，对应A∕D变换的结果应具有足够的分辨能力；（2）保证在可能出现的最大短路电流条件下，电流变换器输出的电压不应使A∕D变换出现溢出，从而避免造成数字量紊乱；（3）适当选择电流变换器二次侧负载，使电流变换器在一次侧出现最大短路电流时不至于出现饱和现象。

1.无源低通滤波器在微机保护中常采用的一种二阶RC 滤波器如图1-3所示。

其传递函数为：iu ou RCCR图1-3 二阶RC 滤波器2)(311)()()(RCs RCs s U s U s H i o ++==图1－6 采样保持过程1.2.4 模拟量多路转换开关组成：包括选择接通路数的二进制译码电路和多路电子开关。

–二进制译码电路决定哪个电子开关接通——接入相应的待转换模拟量–多路电子开关起分断其它回路而仅仅接通待转换的哪一路模拟量作用常用的多路开关有8通道的AD7501、CD4501，16通道的AD7506等。

微机继电保护原理随着计算机技术及网络技术的迅速发展,微机继电保护由于其具有比传统继电保护装置更显著的优势,在电力系统中得到了广泛的应用。

目前,在新建电气化铁道供电系统中的牵引网馈线、牵引变压器、并联电容器补偿装置均采用了微机保护装置。

本章讲述微机保护原理基础知识,主要包括硬件结构、数据采集、数字滤波、特征量和保护动作判据的算法、软件流程、抗干扰措施及微机保护的发展趋势等的内容。

随着计算机技术及网络技术的迅速发展，微机继电保护由于其具有比传统继电保护装置更显著的优势，在电力系统中得到了广泛的应用。

目前，在新建电气化铁道供电系统中的牵引网馈线、牵引变压器、并联电容器补偿装置均采用了微机保护装置。

本章讲述微机保护原理基础知识，主要包括硬件结构、数据采集、数字滤波、特征量和保护动作判据的算法、软件流程、抗干扰措施及微机保护的发展趋势等的内容。

4.1概述4.1.1计算机在继电保护领域中的应用和发展概况近几十年来电子计算机技术发展很快，其应用已广泛而深入地影响着科学技术、生产和生活等各个领域，使各行业的面貌发生了巨大的变化，继电保护技术也不例外。

在继电保护技术领域，微机除了用作故障分析和保护动作性能分析外，20世纪60年代末期已经提出用计算机构成保护装置的倡议。

到了20世纪70年代末期，出现了一批功能足够强的微型计算机，价格也大幅度降低，因而无论在技术性上还是经济性上，已具备用一台微型计算机来完成对一个电气设备建立保护功能的条件，从此掀起了新一代的继电保护——微机保护的研究热潮。

我国在微机保护方面的研究工作起步较晚，但进展速度却很快。

1984年上半年，由华北电力学院研制的第一套以6809(CPU)为基础的微机距离保护样机投入试运行。

1984年底在华中工学院召开了我国第一次计算机继电保护学术会议，这标志着我国计算机保护的开发开始进入了重要的发展阶段。

经过20多年的研究、应用、推广与实践，现在微机保护产品已经成为新投入使用的继电保护设备的主体。

微型机继电保护原理微型机继电保护原理是指通过微型计算机控制和调度继电器，以实现对电力系统的保护和控制。

微型机继电保护原理主要包括三个方面：信号采集与处理、保护判断与动作、故障信息传输与显示。

信号采集与处理：微型机继电保护系统通过各种传感器和测量装置对电力系统中的电压、电流、频率、功率等参数进行实时采集。

这些信号经过滤波、放大和AD转换，然后进入微型计算机，进行数字信号处理。

该处理过程中，计算机对信号进行滤波、平滑、补偿等处理，得到稳定、精确的系统运行参数数据。

保护判断与动作：微型计算机通过运行保护算法，根据电力系统的运行参数数据，进行故障检测与判断。

传统的继电保护设备需要多个继电器组合实现不同保护功能，而微型机继电保护系统中，所有的保护功能都由微型计算机软件完成，无需额外的硬件设备。

根据预设的保护条件和动作逻辑，微型机继电保护系统实现对不同类型的故障进行准确判断，并完成相应的保护动作。

保护动作主要包括断开故障电路、切除故障设备、调整互感器、电动机等。

故障信息传输与显示：当发生故障时，微型机继电保护系统会将故障信息存储在内部存储器中，并通过通信接口与上位计算机或监控系统进行数据传输和共享。

同时，系统会进行故障信息的显示，如LED显示屏、数码管等。

这样可以实现对故障信息的实时监测和分析，以及对系统状态的远程控制。

微型机继电保护系统的实现离不开先进的硬件技术和高效的软件算法。

硬件方面，需要设计高精度采样电路、稳定的信号放大器、高速的AD转换器等；软件方面，需要编写完善的保护算法，进行逻辑控制和状态判断，确保系统能够准确、可靠地进行保护和控制操作。

微型机继电保护系统具有多种优点。

首先，相比传统的继电保护设备，微型机继电保护系统结构简单，占用空间小，安装方便。

其次，使用微型计算机进行信号处理和保护判断，可以实现对多个保护功能的集成和自动切换，提高了系统的智能化程度和可靠性。

再次，微型机继电保护系统通过与上位计算机和监控系统的通信，实现了故障信息的共享和远程控制，提高了系统的可管理性和维护性。

微机继电保护原理
微机继电保护原理是基于微处理器控制的电气保护装置，其作用是保护电力系统设备和电路免受过载、短路、接地故障等电气故障的损害。

微机继电保护原理主要包括以下几个方面：
1. 数据采集和处理：微机继电保护通过传感器采集电气量如电流、电压、功率等的实时数据，然后通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，进一步通过采样和计算等处理手段得到电气量的准确数值。

2. 故障识别和判别：基于采集的数据，微机继电保护通过一系列算法和比较判断手段，识别出电气故障的类型和位置，如过载、短路等，并判别故障是否需要断开电路以保护设备。

3. 控制和动作：一旦识别出电气故障，微机继电保护便会向断路器或其他保护设备发送控制信号，触发其动作来切断故障电路。

同时，微机继电保护会生成警报信号，向操作人员发出故障报警。

4. 通信与监控：为了实现对电力系统的远程监控和管理，微机继电保护通常与其他设备进行通信，如与上位计算机、SCADA系统等进行数据交互，向操作人员提供实时信息和动作记录。

总的来说，微机继电保护通过数据采集、故障识别、控制动作和通信监控等方式实现对电力系统的准确保护和管理，提高了
电气故障的检测速度和准确性，从而有效增强了电力系统的可靠性和安全性。

微机继电保护系统的原理、作用和特点微机继电保护系统的原理、作用和特点1.高压（电力）系统继电保护技术的原理是（电气）测量器件对被保护对象实时检测其有关电气量（电流、电压、功率、频率等）的大小、性质、输出的逻辑状态、顺序或它们的组合，还有检测其他的（物理）量（如（变压器）油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高等）作为继电保护装置的输入信号，通过数学或逻辑运算与给定的整定值进行比较，然后给出一组逻辑信号来判断相应的保护是否应该启动，并将有关命令传给执行机构，由执行机构完成保护的工作任务（跳闸或发出报警信号等）。

系统工作原理图：2.微机继电保护系统的硬件组成：（1）.模拟量输入系统（数据采集系统）：包括电压形成、模拟量信号的滤波、采样保持、多路转换（MPX）以及模拟转换等主要环节，最后完成将模拟量输入准确地转换为数字量。

（2）.CPU主系统：微处理器、只读存储器（ROM）或闪存内存单元、随机存取存储器（RAM）、定时器、并行以及串行接口等。

微处理器通过执行编制好的程序，完成各种继电保护测量、逻辑和控制功能。

（3）.开关量（数字量）输入/输出系统：并行接口（PIA或PIO）、光电隔离器件及有触点的（中间（继电器））等组成，完成保护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能。

3.高压电力系统微机继电保护系统的作用是专业对电力系统的正常运行工况进行监测显示，对异常工况进行及时的故障报警、故障诊断或快速切断异常线路（或设备等）的电力保护系统,进而为用户的正常生产、生活（用电）提供保证。

4.高压电力系统的微机继电保护系统特点是：（1）.可靠性：继电保护装置有非常好的可靠性，不误动不拒动等。

（2）.选择性：正确选择故障部位，保护动作执行时仅将故障部位从电力系统中切除，保证无故障部分继续正常（安全）运行。

（3）.速动性：快速反应及时切除故障。

(4).灵敏性：灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。

电力系统微机继电保护技术导则一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，而微机继电保护技术在电力系统中起着至关重要的作用。

本文将详细介绍电力系统微机继电保护技术的相关内容，包括其定义、发展历程、应用领域、工作原理等。

二、定义与发展历程2.1 定义微机继电保护技术是指利用微处理器和相应的软件实现对电力系统进行故障检测、故障定位和故障切除等操作的一种保护技术。

2.2 发展历程微机继电保护技术起源于20世纪70年代，当时计算机技术正处于迅速发展阶段。

最早的微机继电保护装置采用离散元件构成的逻辑线路来实现逻辑控制功能。

随着集成电路技术的进步，20世纪80年代中期出现了第一代真正意义上的微机继电保护装置。

经过几十年的发展，到了21世纪初，微机继电保护装置已经成为电力系统保护的主流技术。

随着计算机硬件和软件技术的不断进步，微机继电保护装置在功能、可靠性和性能上得到了显著提升。

三、应用领域微机继电保护技术广泛应用于各类电力系统，包括发电厂、变电站、配电网等。

它可以实现对电力系统各个环节的保护，包括线路、变压器、发电机等。

四、工作原理微机继电保护装置由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括微处理器、采样模块、通信模块等；软件部分则是通过编程实现各种功能。

4.1 采样与数据处理微机继电保护装置通过采样模块对电力系统的信号进行采样，获取相应的数据。

然后，通过数据处理算法对采样得到的数据进行处理，以便进行故障检测和定位。

4.2 故障检测与定位基于采样得到的数据，微机继电保护装置可以实时监测电力系统中的故障情况，并通过判断故障类型和位置来进行相应的保护操作。

常见的故障检测和定位算法包括差动保护、过电流保护和距离保护等。

4.3 故障切除当微机继电保护装置检测到电力系统中存在故障时，它会根据预设的逻辑控制策略，切除故障部分，以避免故障扩大和对系统造成更大的损害。

五、优势与挑战5.1 优势微机继电保护技术相比传统的继电保护技术具有如下优势：•功能强大：微机继电保护装置可以实现多种复杂的功能，如差动保护、距离保护等。

微机继电保护原理1阶段式保护阶段式保护一般分为三阶段第1段又称瞬时速断，其作用是瞬时动作切除本线故障，其保护范围小于线路全长。

第2段又称延时速断，其作用是以较短延时切除本线第1段保护范围以外的故障。

它不对相邻线故障起后备保护作用（因为能起作用的范围很短），也不作为本线第1段保护的后备，尤其是当它们都由同一个CPU的程序实现时这种后备作用很小。

本线第2段应与下线第1段在灵敏度和动作时间上相配合，这样第2段的延时才最短（只有一个级差），可见本线第1段为上线第2段的实现创造了条件。

如果本线长，下线短，这样本线第2段对本线末端故障就缺乏足够的灵敏度甚至完全不灵敏。

于是本线第2段只好和下线第2段相配合以满足灵敏度的要求，但动作时间延长了。

（较下线第2段大一个级差）第3段对下线故障起远后备作用，当下线保护拒动时跳本线断路器，为此要求对下线末端故障足够灵敏。

由于保护范围伸得远，不得不与下线第3段相配合，这样近电源的线路第3段的动作延时较长。

从远后备的要求第3段应对对侧变电站降压变压器低压侧故障起后备作用。

这一点常难以做到。

第3段不是为本线第1、2段起后备作用的。

当3段都由同一CPU的程序实现时，这种后备作用很小。

如果第1段拒动，由第3段动作虽可切除故障，但由于延时长不能保证系统稳定。

另外相邻线的第2段也可能先动作，扩大了停电范围。

解决线路主保护拒动的途径就是主保护的双重化。

2过电流保护过电流保护接入相电流应用于35KV及以下低压系统。

低压系统中性点不接地，单相接地时故障电流小，一般不要求立即跳闸。

过电流保护只保护相间故障。

110KV及以上系统中性点直接接地，在单相接地故障时接地短路电流大，要求立即跳闸，接地故障的显著特征是出现零序电流，因而零序电流保护获得广泛的应用。

零序电流保护不反应负荷状态，因而灵敏度高，低压侧故障时没有零序电流，因此零序电流保护不需与低压侧过电流保护配合，不需要太多的延时。

零序电流保护既灵敏又快速，将相间故障和接地故障分别由过电流保护和零序电流保护负责是合理的。