第4章 微机继电保护的软件原理.

第四章 输电线路保护程序逻辑原理在微机保护故障处理程序中，最主要的部分是保护逻辑程序。

各种不同的保护因功能和原理不相同，它们的逻辑程序也不同。

第一节 中低压线路保护程序逻辑原理一、方向元件软件原理三段方向电流保护的方向元件，可以由软压板选择正方向、反方向动作方式。

现以正方向来说明方向元件原理。

为了保证在各种相间短路故障时，方向元件能可靠而灵敏动作，微机保护的方向元件的“接线方式”仍然采用900接线方式。

例如A 相方向元件（称DA 元件）电流量rI 取a I ，电压量r U 取bc U ，电流量与电压量的相位差为r ϕ。

为了使方向元件具有最大灵敏度，类似模拟电路型方向保护，引入转移相量αj e K- ，α角为方向元件内角，并把αj e I - 称为A 相量，bcU 称为B 相量，则绝对值比较方向元件的正方向动作方程式为B A+≥B A - （4-1）当a I 落在最大灵敏线M 方向时，I K 相量落在bc U 方向附近，B A +具有最大值，B A-具有最小值，方向元件处于最灵敏状态。

相量图如图4-1所示。

由相量图4-1分析可见，若以r U 为基准相量，如要使式（4-1）表示的保护正方向元件临界动作，则A和B 相量相位差角αϕ-r 应为 90±，当满足下式关系时保护动作9090-≥-≥αϕr )90(90αϕα--≥≥+ r （4-2）即rI 落在图中动作区域内时，方向元件动作。

如果方向元件内角取 30，而35kV 线路阻抗角 60=L ϕ，显然上述方向元件在3090==-=αϕϕL r 时，相量A和B 方向相同，保护具有最大的灵敏度。

由于微机保护可利用软件十分方便地完成移相和相位比较，因此在微机保护中采用相位比较式方向元件要比绝对值比较方式简单得多。

在微机保护中相位比较式方向元件，就是利用采样计算结果，比较方向元件电流相量r I 和电压相量rU 的相位角，检查其相位差角是否在正方向的取值范围内。

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。

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。

前言电系统的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。

但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。

继电保护（包括安全自动装置）是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。

许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。

因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。

因此，继电保护技术得天独厚，在几十年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

（1）机电式继电保护阶段。

（2）晶体管式继电保护阶段。

（3）集成电路式继电保护阶段。

（4）计算机式继电保护阶段。

随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。

可以说从20 世纪90 年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。

本次课程设计主要任务是通过对某简单电网进行继电保护系统设计，掌握继电保护的配置方法、基本原理和整定计算的基本方法，深化对线路、变压器、母线等元件的继电保护基本原理和装置结构的理解，掌握各种元件的保护配置和故障后的动作特性，掌握微机保护中各种保护的整定方法、接线方法。

掌握判定微机继电保护装置正确动作的方法。

第一章继电保护的配置按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-93）及《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》（GB50062-92）的要求，35kV及以上中性点非直接接地电力网的线路，对相间短路和单相接地，应按本节的规定装设相应的保护。

保护装置采用远后备方式。

对单侧电源线路，可装设一段或两段式电流速断保护和过电流保护。

对单相接地故障，应在发电厂和变电站母线上，装设单相接地监视装置，监视装置反映零序电压，动作于信号。

继电保护原理书
继电保护是电力系统中一种常见的保护方式，其原理是通过电气信号来控制继电器实现对电力设备的保护。

继电保护系统通常由故障检测、信号传输、判断及动作四个部分组成。

在继电保护系统中，故障检测是最关键的环节。

它通过监测电力设备（如变压器、发电机等）的电流、电压等参数，以及通过采集和处理这些参数的变化来检测潜在的故障。

当检测到异常情况时，信号将被传输到继电器中。

信号传输部分通常使用传统的有线通信方式，如电缆或光纤，来传递检测到的故障信号。

这些信号经过调制和解调的处理后，可在继电器中进行判断和处理。

继电保护系统的判断部分采用各种算法和逻辑，根据接收到的信号来判断故障的类型、位置和程度。

这些算法和逻辑通常包括比较、计算和逻辑运算等。

最后，当判断部分确定故障情况后，动作部分将会触发相应的继电器动作，如切断电源、跳闸等。

这样可以保证电力设备和系统免受故障的影响，从而保障电网的稳定运行。

继电保护系统的可靠性和准确性对于电力系统的安全运行至关重要。

因此，继电保护原理的研究与应用一直是电力工程的重要领域。

通过不断的研究和改进，继电保护系统的性能和功能得到了显著提升，为电力系统的运行提供了可靠的保障。

第4章输电线路纵联保护电流、电压保护和距离保护都是只反映被保护线路一侧的电量，为了获得选择性，其瞬时切除的故障范围只能是被保护线路的一部分，即使性能较好的距离保护，在单侧电源线路上也只能保护线路全长的80%左右，在双侧电源线路上瞬时切除故障的范围大约只有线路全长的60%左右。

在被保护线路其余部分发生故障时，都只能由延时保护来切除。

这对于很多重要的高压输电线路是不允许的，为了电力系统的安全稳定，线路上要求设置具有无延时切除线路上任意处故障的保护装置，输电线的纵联保护就是在这种背景下产生的。

因此仅反映线路一侧的电气量是不可能区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障的，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。

为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵向的联系，这种保护装置称为输电线的纵联保护。

4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型仅反映线路一侧的电气量是不可能区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障的，只有反映线路两侧的电气量才能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。

为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵向的联系。

这种保护装置就称为输电线的纵联保护。

4.1.1 输电线路纵联保护的基本原理当输电线路内部发生如图4.1所示的k1点短路故障时，流经线路两侧断路器的故障电图4.1 输电线路纵联保护的基本原理示意图流如图中实线箭头所示，均从母线流向线路(规定电流或功率从母线流向线路为正，反之为负)。

而当输电线路MN的外部发生短路时(如图中的k2点)，流经MN 侧的电流如图中的虚线箭头所示，M侧的电流为正，N侧的电流为负。

利用线路内部短路时两侧电流方向同相而外部短路时两侧电流方向相反的特点，保护装置就可以通过直接或间接比较线路两侧电流(或功率)方向来区分是线路内部故障还是外部故障。

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。

近三十年来，计算机技术发展很快，计算机的应用已广泛而深入的影响着科学技术、生产、和生活的各个领域。

它给各部门的面貌带来了巨大的并且往往是质的变化。

计算机技术同样影响到继电保护技术的发展。

传统的继电保护基本上已被新型的微机保护所替换。

下面简单介绍一下微机保护。

一、微机保护装置的构成微机保护与传统继电保护的最大区别就在于前者不仅有实现继电保护功能的硬件电路，而且还必须有保护和管理功能的软件———程序；而后者则只有硬件电路。

微机保护装置的硬件构成可分为四部分：数据采集、微型计算机模块、开出开入、人机接口、其它(通讯，电源等)。

（一）数据采集传统保护是把电压互感器（TV）二次侧电压信号及电流互感器（TA）二次电流信号直接引入继电保护装置，或者把二次电压、电流经过变换（信号幅值变化或相位变化）组合后再引入继电保护装置。

因此，无论是电磁型、感应型继电器还是整流型、晶体管型继电保护装置都属于反应模拟信号的保护。

尽管在集成电路保护装置中采用数字逻辑电路，但从保护装置测量元件原理来看，它仍属于反应模拟量的保护。

而微机保护中的微机则是处理数字信号的，即送入微型计算机的信号必须是数字信号。

这就要求必须有一个将模拟信号变换成数字信号的系统，这就是数据采集系统的任务。

（二）微型计算机模块微型计算机是微机保护装置的核心。

数字信号采集进来后对其进行数字虑波，然后通过各种不同的算法对其进行计算处理，逻辑判断，动作出口，事故纪录等等处理。

目前计算机保护的计算机部分都是由微型计算或单片微型计算机构成的，这也是微机保护名称的由来。

由一片微处理器配以程序存贮器、数据存贮器、接口芯片（包括并行接口芯片、串行接口芯片）、定时器、计数器芯片等构成的微机系统称为单微机系统。

而在一套微机型保护装置中有两片或两片以上的微处理器构成的微机系统则称为多微机系统。

由单片微型计算机配以部分接口芯片也可以构成微机系统。

同样地，在一套微机保护装置中仅有一个微处理器称为单微机系统，而在一套保护装置中有两片或两片以上微处理器则称为多微机系统。