微机保护1

实验一 输电线路的电流电压微机保护实验一、实验目的1、通过实验进一步理解电流电压联锁保护的原理、并掌握其整定和计算的方法。

2、掌握电流电压联锁保护适用的条件。

二、实验原理1、电压速断保护在电力系统的等值电抗较大或线路较短的情况下，当线路上不同地点发生相间短路时，短路电流变化曲线比较平坦，见图10-1所示的无时限电流速断保护。

电流速断保护的保护范围较小，尤其是在两相短路和最小运行方式时的保护范围更小，甚至没有保护范围。

在这种情况下，可以采用电压速断保护，而不采用电流速断保护。

在线路上不同地点发生相间短路时，母线上故障相之间残余电压Ucy 的变化曲线如图10-2所示。

从图中看出，短路点离母线愈远，Ucy 愈高。

其中：①表示最大运行方式下Ucy 变化曲线；②表示最小运行方式下的 Ucy 变化曲线。

电压速断保护是反应母线残余电压Ucy 降低的保护。

在保护范围内发生短路时，Ucy 较低，保护装置起动；在保护范围以外发生短路时，Ucy 较高，保护装置不起动。

如同电流速断保护一样，电压速断保护可以构成无时限的，也可以构成有延时的。

在图10-2所示的线路上，如果装有保护相间短路的无时限电压速断保护，它的动作电压Udx 应整定为k L d k cy K X I K U Udx )3(min .min.3==式中Ucy.min —— 最小运行方式下在线路末端三相短路时，线路始端母线上的残余电压；)3(min .d I —— 上述短路时的短路电流；X l —— 线路电抗；Kk —— 可靠系数，考虑到电压继电器的误差和计算误差等因素，它一般取1.1～1.2。

从图10-2可见，在最小运行方式下，电压速断保护的保护范围（Ib.min ）最大；在最大运行方式下，保护范围（Ib.max ）最小。

所以电压速断保护应按最小运行方式来整定动作电压，按最大运行方式来校准保护范围。

在线路上任何一点发生短路时，不论是三相短路还是两相短路，母线上故障相之间的残余电压是相等的。

浅谈基于信息交换的微机保护原理微机保护是近年兴起的继电保护方式，不同于传统的机电式继电保护方式，具有遥测、遥控、遥信、遥调等功能，使变电所具有远程监控的作用，大幅度提高了供电的可靠性，越来越受到人们的青睐。

本文拟从继电保护的原理出发，提出利用网络互联，使保护更具有快速、灵敏、可靠、选择的特点。

1 传统的继电保护原理传统的继电保护有三段式电流保护（具有低压闭锁或不具低压闭锁、具有方向元件或不具有方向元件）、距离保护、差动保护、瓦斯保护、高频保护等，这里重点介绍一下应用最普遍的三段式电流保护原理: 三段式电流保护指的是: 无时限电流速断保护（一段）、时限电流速断保护（二段）、定时限或反时限过流保护(三段)。

1.1一段时限为零，也就是说电流一旦超过定值立即动作跳闸，为了保证在下一级线路发生故障时不误动，必须按下一级线路最大短路电流来整定，即在最大运行方式下，下一级变电所母线三相完全金属性接地短路来整定，一段保护的保护范围为本级线路的一部分，一般大于本级线路全长的20%; 其整定公式为: IDZ=Kk· Kfz ·Idl式中 IDZ——瞬时速断保护定值（一次）Kk——可靠系数Kfz——分支系数Idl——保护区末端最大运行方式下最大短路电流1.2 二段保护有时限，一般为0.3~0.6秒，我国一般整定为0.5秒，也有整定为0.3秒的，保护电流按下一级线路的一段动作电流来整定，其保护原理是保护范围延伸到下一级线路，与下一级线路一段保护通过时限来配合，保护范围达到下一级线路一段的保护范围，即可以保护本级线路全长及下一线路的一部分，为本级及下一级线路一段后备保护，同时为本级线路一段不能动作部分的主保护; 其一次保护电流定值为:IDZ=Kk· Kfz·I‘dz式中 IDZ——定时限速断保护定值（一次）Kk——可靠系数Kfz——分支系数I‘dz——下一级相邻线路的一段保护定值（一次）1.3 三段保护按照最大计算负荷来整定，其一次保护电流定值为:IDZ=Kk·Kzq·Kfz·Ifh式中 IDZ——过电流保护定值（一次）Kk——可靠系数Kfz——分支系数Ifh——最大负荷电流（一次）只要线路电流大于线路可能出现的最大负荷电流，保护即可判断其为故障电流，通过时限作用于跳闸，我们可以看出本段保护范围为线路全长（如果灵敏度够的话），是整条线路的后备保护。

第一章1.电力系统中继电保护的作用是什么？2. 继电保护在技术上应满足哪四个基本要求？3. 微机保护由硬件系统和软件系统两大部分组成。

4. 微机保护装置有哪些特点？第二章5.从功能上来说，微机保护装置可以分为哪4个部分？6. 基于A/D转换的数据采集系统有哪几部分组成？试画出其原理方框图。

7. 电压形成回路有哪几种形式？其作用是什么？8. 对采样频率有什么要求？模拟低通滤波器与采样频率有什么关系？9. 对采样保持电路有什么要求？10.什么叫量化？量化误差？ A/D转换器的位数与量化误差、精度和分辨率之间有何关系？11. 何谓谥出？12.基于 VFC型数据采集系统有哪几部分组成？它有哪些特点？13. 一个基本的CPU主系统包含哪些电路？14. 什么是总线？它分哪些类型？15.存储器是用来存放程序、数据和中间结果。

在微机保护中RAM、EPROM、E2分别存放什么？PROM16.计算机与外设数据传送方式一般采用何种方式？17.微机继电保护装置中常用的计算机芯片有哪几种？各有什么结构特点？第三章18. 数字滤波器与模拟滤波器相比有何优点？19. 何谓频率混叠？20. 简单数字滤波器有哪几种？它们有何共同特点？第四章21. 何谓微机保护算法？它分为哪两大类？22. 衡量各种算法的主要指标有哪些？23. 两点乘积算法具有哪些特点？24. 半周绝对值积分算法具有哪些特点？25. 半波傅里叶算法与全波傅里叶算法相比有何特点？第五章26. 微机保护软件分为接口软件和保护软件两大部分。

它们各配置何种程序？27. 保护软件有哪三种工作状态？28. 微机保护装置为什么要采用定时中断方式和定时采样中断服务程序？29. 了解微机保护主程序的工作流程，会画出图5-1流程图。

30.初始化自检有哪些内容？第六章31. 可靠性是对继电保护的基本要求之一，它包括哪两个方面？32. 何谓程序出格？33. 电力系统中干扰源有哪些？干扰的形式有哪两种？34. 微机保护的硬件抗干扰措施都有哪些？35. 微机保护的软件抗干扰措施都有哪些？第一章1. 电力系统中继电保护的作用是什么？电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态。

微型继电保护1一、简答题1.微机保护中A/D的模拟量输入系统通常由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：微机保护中A/D的模拟量输入系统通常由电压形成、采样保持、多路开关及数模转换。

电压形成：将被测的输入量变成适合模数变换器工作的电压信号采样保持：采样保持电路由模拟开关、存储元件和缓冲放大器A组成。

在采样时刻，加到模拟开关上的数字信号为低电平，此时模拟开关被接通，使存储元件（通常是电容器）两端的电压UB随被采样信号UA变化。

当采样间隔终止时，D变为高电平,模拟开关断开,UB则保持在断开瞬间的值不变。

缓冲放大器的作用是放大采样信号，它在电路中的连接方式有两种基本类型：一种是将信号先放大再存储，另一是先存储再放大。

对理想的采样保持电路，要求开关没有偏移并能随控制信号快速动作，断开的阻抗要无限大，同时还要求存储元件的电压能无延迟地跟踪模拟信号的电压，并可在任意长的时间内保持数值不变多路开关：在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来。

数模转换：就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量.2.微机保护模拟量输入系统为什么要加模拟低通滤波器？其截止频率应该如何选取？f，从而降低对硬件提出的要求。

答：模拟低通滤波器将高频分量滤掉，这样就可以降低s低通滤波器是只让低于截至频率通过的滤波器继电保护常常采用普通的一阶（最高二阶的有源或无源）滤波器来限制接近工频分量的谐波信息混进来。

3.简述VFC型模数转换器的基本工作原理。

答：VFC型模数转换器是一个电路，由一个运放、一个零电压比较器、一个单稳触发器、一个电子开关及电阻电容组成。

电流、电压信号经电压形成回路后，均变换成与输入信号成比例的电压量，经过VFC后，将模拟电压量变换为脉冲信号，该脉冲信号的频率与输入电压成正比，经快速光电耦合器隔离后，由计数器对脉冲进行计数，随后，微机按采样间隔Ts读取的计数值就与输入模拟量在Ts内积分成正比，达到了将模拟量转换为数字量的目的。

微机保护微机保护是指将微型机、微控制器等器件作为核心部件构成的继电保护。

一、微机保护的特点及构成1．微机保护的特点(1)维护调试方便。

在微机保护应用之前，布线逻辑的保护装置，调试工作量很大，尤其是一些复杂保护，调试一套保护常常需要一周，甚至更长时间。

因为布线逻辑保护的所有功能，都是由相应的元件和连线实现的，为了确认保护装置的完好，需要通过模拟试验校核所有功能。

而微机保护的各种复杂功能是由软件(程序)实现的，如果经检查，程序与设计时完全一样，就相当于布线逻辑的保护装置的各种功能已被检查完毕。

(2)可靠性高。

微型机、微控制器等在程序指挥下，具有极强的综合分析和综合判断能力。

所以，微机保护可以实现常规保护很难办到的自动纠错，实现自动识别和排除干扰，防止由于干扰造成的误动作。

同时，微机保护的自诊断功能，能够自动检测出本身硬件的异常，配合多重化有效防止拒动，因此可靠性很高。

目前，国内设计与制造的微机保护，均按照国际标准的电磁兼容试验考核，进一步保证了装置的可靠性。

(3)易于获得附加功能。

采用微机保护，如果配置一台打印机，或者其他显示设备，或通过网络连接到后台计算机监控系统，可以在电力系统发生故障后提供多种信息。

例如，保护动作时间和各部分的动作顺序记录、故障类型和相别及故障前后的电压和电流波形记录等，对于线路保护，还可以提供故障点的位置(测距功能)。

这将有助于运行部门对事故的分析和处理。

(4)灵活性大。

由于微机保护的特性和功能主要由软件决定，而不同原理的保护可以采用通用硬件。

因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能，从而可以灵活地适应电力系统运行方式的变化和其他要求。

(5)保护性能得到很好改善。

由于微型机、微控制器的应用，很多原有型式的继电保护中存在的技术问题，可以找到新的解决办法。

例如，变压器差动保护如何鉴别励磁涌流与内部故障等问题，都已提出了许多新的原理和解决办法。

可以说，只要找出正常与故障的区别特征，微机保护基本上都能予以实现。

简述微机保护的基本构成和主要部分的功能1、简述微机保护的基本构成和主要部分的功能答:微机保护是由一台计算机和相应的软件(程序)来实现各种复杂功能的继电保护装置。

微机保护的特性主要是由软件决定的,具有较大的灵活性,不同原理的保护可以采用通用的硬件。

微机保护包括硬件和软件两大部分。

硬件一般包括以下三大部分。

(1) 模拟量输入系统(或称数据采集系统) 包括电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数转换等功能,完成将模拟输入量准确地转换为所需的数字量。

(2) CPU主系统包括微处理器(MPU)、只读存储器(EPROM)、随机存取存储器(RAM)以及定时器等。

MPU执行存放在EPROM中的程序,对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理,以完成各种继电保护的功能。

(3) 开关量(或数字量)输入/输出系统由若干并行接口适配器、光电隔离器件及有接点的中间继电器等组成,以完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部接点输入及人机对话等功能。

微机保护软件是根据继电保护的需要而编制的计算机程序。

72、电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些?一般应装设哪些保护?答:变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。

变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障,其主要类型有:各相绕组之间发生的相间短路,单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路,单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。

变压器外部故障系变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障,其主要类型有:绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接(通过外壳)短路,引出线之间发生的相间故障等。

变压器的不正常工作状态主要包括:由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。

为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失,保证电力系统安全连续运行,变压器一般应装设以下继电保护装置: (1)防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。

绪论1、继电保护原理发展历史：（1）熔断器（过电流保护）（2）一次性电磁型过电流继电器（3）感应型过电流继电器（4）电流差动原理（基尔霍夫电流定律）（5）方向电流保护（6）距离保护（7）高频保护（8）微波保护（9）行波保护（10）故障分量保护2、继电保护装置发展历史：（1）20世纪50年代以前：机电式继电器、（2）20世纪50年代以后：晶体管式继电保护装置、（3）20世纪80年代后期：集成电路型继电保护装置、（4）微型机继电保护装置3、微型机继电保护装置：是指将微型机、微控制器等作为核心部件构成的继电保护。

4、微机保护的发展历程：从线路到元件、从高压到低压5、微机保护用硬件的发展过程：（1）第一代：单C P U结构（2）第二代：多C P U结构（3）第三代：以高性能的16位单片机构成（4）第四代：以高性能的32位D S P+C P U构成（5）数字信号处理器（D S P）:一种适合数字信号处理运算、具有特殊结构的微处理器（6）智能变电站（数字化变电站）6、微机保护装置的特点（1）维护调试方便（2）可靠性高（3）易于获得附加功能（4）灵活性大（5）保护性能得到很好改善微机保护装置的特点：系统性、动态性第一章1、微机保护的硬件包括以下三大部分（及功能）：2、数据采集系统：（1）电压形成回路（2）采样保持电路和模拟低通滤波器（3）模拟量多路转换开关（4）模数转换器（5）V F C(电压频率转换器)型数据采集系统3、采样保持电路（S/H电路）：作用是在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模数转换器进行转换的期间内保持其输出不变4、采样频率的选择5、A/D转换基本原理框图6、二分搜索法（详见书P14）一种最快的逼近方法，n位转换器只要比较n次即可，比较次数与模拟量大小无关三位转换器的二分搜索法示意图如下：7、光电耦合器把发光器和光敏器件按适当的方式组合，可实现以光信号为媒介的电信号转变。

光电耦合器的作用：（1）传递模拟信号（2）具备继电器的控制功能（3）能较好的解决不同逻辑电平之间的信号传递和控制。

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。