微型机继电保护基础 课本 重点

微机保护复习重点：1、微机保护的特点：维护调试方便，可靠性高，易于获得附加功能，灵活性高，保护性能得到了很好的改善。

2、采样定理及其要求：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；次奥出频率混叠后，采样频率的选择基本取决于保护的原理和算法。

f S 》 2 f max3、 模数转换器逐次逼近法原理：并行接口的PB15~PB0用作输出，有微型机通过该口往16为A/D 转换器试探性地送数。

每送一次数，微型机通过读取并行口的PA0（作为输入）的状态（0或1）来观察试送的16位数位相对于模拟输入量是偏大还是偏小。

如果偏大，即D/A 转换器的输出Usc 大于待转换的模拟输入电压，则比较器输出0，否则为1.通过软件的方法如此不断地修正送往D/A 转换器的16位二进制数，直到找到最近的二进制数值，这个二进制数就是A/D 转换器的转换结果。

4、 两点乘积算法：假定原始数据为纯正弦量的理想采样值()()I s s nT I nT i 0sin 2αω+=()212πω=-s s T n T n ()()II s s I T n I T n i i 10111sin 2sin 2ααω=+==()I I I s s I I T n I T n i i 110122cos 22sin 22sin 2απαπαω=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++==222122i i I +=211i i tg I =α21122212 2u u tg u u U u =+=α22212221i i u u I U Z ++==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=--21121111i i tg u u tg I U z ααα并行口PA 0PB 15PB 016位D/A 模拟量输入u sr -+比较器u sc 数字量微型机（导数法差不多，看书）5、 零极点法设计数字滤波器例：设Ts=5/3ms(即N=12)，用零点设计法设计出能同时滤除3次和5次谐波分量的数字滤波器传递函数解: (1)滤3次的因子H3(Z)=1+Z-2(2)滤5次的因子H5(Z)=1+ Z-1+Z-2（这个通过书上（2-54）可以推出来，考试不给直接H （z ）的） ()()()4321533231----++++==Z Z Z Z Z H Z H Z H()()()()()()42332213-+-+-+-+=n x n x n x n x n x n y6、 软件上提高保护可靠性的措施1> 抗干扰措施 （1）对输入采样的抗干扰纠错，利用默写输入量之间错在的规律（2）运算过程的校核纠偏：复算，或数据窗移位或复算（3）出口的闭锁：不允许一条指令就出口；中间加入核对程序（4）程序出格的自恢复。

第一章继电保护基本知识第一节继电保护的任务及基本要求一、电力系统的故障在电力系统运行过程中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种形式的短路。

所谓短路是指相与相之间或相与地之间的短接，以及电机或变压器同一相绕组不同线匝之间的短接。

电力系统短路的基本形式有三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路及发电机或变压器同一相绕组不同线匝之间的短接（简称匝间短路）。

电力系统发生故障时可能产生的后果如下：1. 故障点的电弧使故障设备损坏。

2. 短路电流使故障回路中的设备遭到损坏。

短路时电流比工作电流在得多，可达额定电流的几倍至几十倍，其热效应和电动力效应可能会使短路回路中的设备受到损坏。

3. 短路时可能使电力系统的电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏，影响用户产品质量。

严重时可能造成电压崩溃，引起大面积停电。

4.破坏电力系统运行的稳定性。

可能引起系统振荡，甚至造成电力系统的瓦解。

电力系统的正常工作遭到破坏，但未形成故障，称为不正常工作状态。

电气设备的过负荷由于功率缺额引起系统频率的下降、发电机的突然甩负荷产生的过电压以及系统振荡等，都属于不正常工作状态。

故障和不正常工作状态都可能引起事故，轻者造成小面积的停电，重者造成人身和设备甚至大面积的恶性停电事故。

二、电力系统继电保护的任务GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：电力网中的电力设备和线路，应装设反应短路故障和异常运行的保护装置。

继电保护和自动装置应能尽快地切除短路故障和恢复供电。

为了减轻故障和不正常工作状态造成的影响，继电保护的任务是：1.当电力系统出现故障时，继电保护装置应能快速、有选择地将故障元件从系统中切除，使故障元件免受损坏，保证系统其他部分继续运行。

2. 当电力系统出现不正常工作状态时，继电保护能及时反应，一般发出信号，告诉值班人员予以处理。

在无人值班时，保护装置可经过延时作用于减负荷或跳闸。

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。

继电保护课程学习要点第一章绪论一、本章的学习要点1、了解继电保护的作用。

在学习时要了解电力系统中常见的故障类型和不正常运行状态，以及发生短路时对电力系统的危害。

认识继电保护、继电保护装置的概念，及继电保护在电力系统中的任务。

2、了解继电保护的基本原理和继电保护装置的的组成。

学习时应了解和认识电力系统在正常运行与发生故障或不正常运行状态时电气量参数的差别。

它们是实现继电保护的理论依据。

3、对电力系统继电保护的四项基本要求是选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

它们是设计、分析与评价继点保护装置是否先进、实用和完善的出发点和依据，应熟练掌握并应用于今后的学习中。

第二章电网的电流保护和方向性电流保护第一节单侧电源网络相间短路的电流保护一、本节的学习要点1、了解继电器的有关概念---动作、返回、动作电流、返回电流、返回系数等。

2、熟练掌握三段式电流保护的配置、基本工作原理、整定计算原则、整定计算方法、原理接线及其评价与应用范围。

电流保护是反应故障时电流增大而动作的保护，所以在学习中首先要掌握线路上发生相间短路时，短路电流的计算方法。

其次，要搞清楚短路电流的大小与故障点、故障类型及运行方式之间的关系，以便更好地理解继电保护的工作原理，掌握电流保护的整定计算方法。

通过学习，应理解并掌握三段式电流保护的逐级配合关系。

既相邻保护在灵敏度和动作时间上均应相互配合。

3、掌握相间短路电流保护的基本接线方式及其特点与应用范围。

要求会画原理接线图。

第二节电网相间短路的方向性电流保护1、了解并认识在双侧电源网络中继电保护动作带有方向性的必要性。

2、熟练掌握方向元件（功率方向继电器）的工作原理、构造及动作特性。

学习中首先要弄清楚电压电流的参考方向是如何规定的，以及参考方向与实际方向之间的关系。

其次，要了解并认识电力系统正常运行及发生故障时电压电流之间的相位关系。

并掌握有关功率方向继电器的最大灵敏角、内角和死区等基本概念。

3、熟练掌握相间短路的功率方向继电器的典型接线方式----90 接线及其动作行为分析方法。

第三章微机继电保护基础1.1硬件系统的构成：数据采集系统、微型机主系统、开关量输入/输出系统、通信接口、电源1.2 采样定理：如果被采样信号中所含最高频率成分的频率为f max，则采样频率f s必须大于f max的2倍。

1.3 VFC型数据采集系统的特点：（1）VFC型数据采集系统的工作根本不需要微型机控制，微型机只需要定时去读取计数器的计数值即可。

（2）VFC型A/D转换器与计数器之间接入光电耦合器，使数据采集系统与微型机在电器回路上完全隔离，对抗干扰极为有利。

（3）VFC 型数据采集系统对输入信号的连续积分不仅具有低通滤波效果，也增强抗干扰能力。

（4）直接式A/D数据采集系统中，A/D转换结果可直接用于保护的有关算法。

而VFC型数据采集系统属于计数式电压频率转换芯片，微处理器每隔一定时间读得的计数器的计数值不能直接用于算法，必须将相隔NT s的计数值相减后才能用于各种算法。

（5）直接式A/D转换器是瞬间值比较，抗干扰能力差但转换速度快。

VFC型A/D转换器为平均值响应，抗干扰能力强，但转换速度慢。

1.4 CPU输出→并行→串行→发送或接收→串行→并行→CPU输入2.1数字滤波器的特点：通过对采样序列的数字运算得到一个新的序列（通常仍称为采样序列），在这个新的采样序列中已滤除了不需要的频率成分，只保留了需要的频率成分。

2.2傅氏变换的物理意义：将信号从时域变为频域。

2.3 傅氏变换冲和频率的关系：系统冲击响应经过傅氏变换为频率特性，频率特性经过反傅氏变换变为冲击响应。

2.4 采样信号的表示法：连续函数、离散时域表示法、冲击表示法。

（图3-33abc）2.5 差分滤波器：消除直流分量积分滤波器：滤高次谐波3微机电流保护算法3.1突变量电流算法采用相电流差突变量构成的启动元件比相电流突变量启动元件有两点好处：（1）对各种相间故障提高了启动元件的灵敏度，例如对于两相短路灵敏度可提高一倍。

（2）抗共模干扰能力强。

第一章继电保护基础知识第一章继电保护基础知识一、电力系统在运行中，不可避免地会发生故障和不正常工作情况。

1、最常见的故障是各种形式的短路，如三相短路、两相接地短路、两相短路、单相接地短路、发电机和变压器的绕组匝间短路等。

此外，输电线路还可能发生一相或两相断线以及断线和短路同时发生的复杂故障。

2、最常见的不正常工作情况是过负荷，长时间过负荷会使载流设备和绝缘温度升高，加速绝缘老化或设备遭到损坏，严重时甚至引起故障。

此外，水轮发电机突然甩负荷引起过电压，电力系统有功缺额会引起频率降低，这也是不正常工作情况。

二、继电保护的概念。

继电保护装置是反应电力系统中电气设备故障或不正常工作情况而作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

电力系统继电保护——是继电保护技术和继电保护装置的统称。

三、主保护和后备保护的概念。

1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备或线路故障的保护。

2、后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护，又分为远后备和近后备。

3、远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

4、近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。

5、辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

四、故障的性质分类：暂时性故障、永久性故障五、对继电保护的基本要求，可分为安全性、可靠性、速动性、选择性与灵敏性。

1、安全性、可靠性和保护的双重化。

安全性与可靠性是对继电保护最根本的要求。

安全性指的是断电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。

可靠性指的是继电保护在需要它动作时能可靠动作，即不发生拒绝动作。

为保证短路故障时跳闸的可靠性，许多220KV以上的超高压线路继电保护采用了二中取一的双重化配置原则，即在每一回线路上装设两套完全独立的性能均满足电力系统稳定要求的继电保护。

第一章1、微机保护的硬件：①数据采集系统②微型机主系统③开关量输入/输出系统④电源系统2、采样保护电路的作用：在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模拟—数字转换器进行转换的时间内保持其输出不变3、采样频率的选择原则：采样定理fs>2fmax，如果被采样信号中所含最高频率成分的频率为fmax，则采样频率fs必须大于fmax的2倍4、模拟低通滤波器的应用：将高频分量滤掉，这样就可以降低fs，从而降低对硬件的要求5、模数转换器的评价指标：①转换时间②数字输出的位数6、开关量输出类型：①保护的跳闸出口②本地和中央信号③通信接口④打印机接口7、光电耦合器的作用：可以实现两侧电路之间的电气隔离，可以用来传递模拟信号，也可以作为开关器件使用第二章1、数字滤波器：将输入模拟信号X（t）经过采样和模数转换变成数字量后，进行某种数字处理以去掉信号中的无用成分，然后再经过数模转换得到模拟量输出Y（t）2、时不变系统：满足T[x(t-t1)]=y(t-t1)即如果输入信号推迟一个时间t1，则输出也将推迟同一个时间t1，但波形不变3、因果系统：是指输出变化不会发生在输入变化之前的系统4、P505、频率特性是冲激响应的傅氏变换6、滤波器的响应时间：一个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，这种延时称为滤波器的响应时间7、离散时间信号的傅氏变换定义式：P568、Z变换定义式：P599、非递归型数字滤波器是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。

是无限冲激响应滤波器（FIR）：对单位冲激的输入信号的响应为无限长序列的数字滤波器递归型滤波器是用前几次的输出值作为输入来求下一次的输出。

是有限冲激响应滤波器：对单位冲激的输入信号的响应为有限长序列的数字滤波器10、计算：P69第三章1、评价算法的标准：精度、速度速度包括：①数据窗的长度Dw②运算工作量（乘除法的次数）2、导数法的优缺点：优①需要的数据窗短②算式和乘积法相似，不复杂缺①要求数字滤波器有良好的滤去高频分量的能力②要求有较高的采样率3、半周积分算法的依据：一个正弦量在任意半个周期内绝对值的积分为一常数S，即S= 半周积分算法需要的数据窗长度为10ms4、突变电流算法计算公式P805、为什么要进行故障选相：①可以用于选相跳闸②可以在阻抗继电器中做到仅投入故障特征最明显的阻抗测量元件6、傅里叶级数算法：P877、傅氏算法的滤波特性：它假定被采样信号是周期性的，符合这一假定时，它可以准确地求出基频分量，不仅能完全滤掉各种整次谐波和纯直流分量，对非整次高频分量和按指数衰减的非周期分量包含的低频分量也有一定的抑制能力8、R-L模型算法仅用于计算线路阻抗9、傅氏算法和两点乘积算法的比较：两点乘积法要求用一个50Hz带通滤波器获得基波正弦量，然后利用滤波器相隔5ms的两点输出，计算有效值及相位，因此它的总延时是滤波器的延时再加5ms。