第5章 微机继电保护的软件《电力系统微机保护》课件
微机保护原理
第五章 微机继电 保护的软件
主要内容
5.1 微机保护软件概述 5.2 微机保护装置的软件配置 5.3 程序流程的基本结构 5.4 电流保护流程图
2020/11/6
5.1 微机保护软件概述
(1)一套完整的微机继电保护装置实现需要选择合理的继电 保护原理、数字滤波和算法，设计可靠的硬件电路等等。而微 机继电保护软件的开发过程是对继电保护的原理、数字滤波以 及算法的实现过程。
人机接口
保护
接口软件
其软件相应的有
保护软件
1.接口软件
接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程 序和运行程序。
5.2 微机保护装置的软件配置
2. 保护软件
保护软件配置有主程序和中断服务程序。
（1）主程序通常都有三个基本模块：初始化和自检循环模 块、保护逻辑判断模块和跳闸处理模块。 （2）中断服务程序有定时采样中断服务程序和串行口通信 中断服务程序。
在图5-3（a）所示的一次中断服务流程中，将功能1， 2，…，完全按顺序执行一遍。当微型机的运行速度较快，在 结合DSP技术后，完全可以采取顺序结构的方法来实现继电 保护的功能。
5.3 程序流程的基本结构
2 切换结构
采用图5-3（b）所示的分时切换的方法，每一次的中断流程 只执行1，2，…，功能模块中的一个功能。
（3）保护软件有三种工作状态：运行、调试和不对应状态。
5.2 微机保护装置的软件配置
3. 中断服务程序及微机保护的中断
绝大多数的工控计算机应用软件都采用了中断技术，微机保护 装置是实时性要求较强的工控计算机设备，更是离不开中断的工 作方式。
所谓实时性就是指在限定的时间内，对外来事件能够及时做出 迅速反应的特性。
5.4 电流保护流程图
5.4.1电流保护流程 1.系统主程序流程
在微机电流保护中，一种电流保护的流程如图5-4所示。 图中只画出了系统主程序流程和定时中断服务流程。 （1）初始化过程 从图5-4（a）可见，该模块主要完成如下工作：
首先，对硬件电路所设计的可编程并行接。 其次，是读取所有开关量输入的状态。 还有，要对装置的软硬件进行一次全面的自检。
Y 改定值
Y 发送报告
TN2=0
TN3=0，收 回跳闸命令
N
Im I I ?
Y
发跳闸命令，报告I段动作
N
Im IⅡ ?
Y
TN2+1
N
TN 2 *TS tⅡ ?
Y
发跳闸命令，报告Ⅱ段动作
N
Im3 I Ⅲ ?
Y
TN3+1
N
TN 3 * TS t Ⅲ ?
Y
发跳闸命令，报告Ⅲ段动作
图 5-4 电流保护流程图
（a）系统主程序；（b）中断服务程序
定时中断结束 （b）
5.4 电流保护流程图
这种方法的采样间隔时间小于顺序结构的采样间隔。如图6-3（b）
3 混合结构
图5-3（c）所示的混合结构方法介于顺序结构和切换结构之 间，突出了1功能的实时执行，而2，…的个功能采用分时切换 执行的方法。仅就中断流程的执行时间来说，具体的采样间
5.3 程序流程的基本结构
（1）顺序法 （2）切换法 （3）混合法
故障处理程序
上电或复位 系统初始化
初始化自检
调试方式 工作方式？
监控程序
运行 方式
数据采集初始化 开中断
N
故障启动？
Y
自检循环程序
故障处理程序 整组复归
图5-1 微机保护的主程序框图
5.2 微机保护装置的软件配置
（2）初始化自检就是对系统硬件进行全面自检。通过自检， 可以迅速发现保护装置的软、硬件故障，发出警告信号并闭锁 保护出口。
自检的内容和方式包括： （1）RAM读写检查。 （2）定值检查。 （3）EPROM求和自检。 （4）输出通道（出口跳闸回路）自检。
5.2 微机保护装置的软件配置
（1）运行状态自检包括保护定值监测、开关位置监测（线 路微机保护还包含重合闸充电、通道检查、手动合闸判别等） 和交流电流、电压回路监测等。
（2）在自检循环程序中，如果检测到故障启动标志，则进入 故障处理程序。
（3）保护的算法计算是完成微机保护功能的核心模块。其主 要内容有：采样数据的数字滤波、故障特征量计算、保护的动作 判据计算等。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.3采样中断程序
采样中断程序
（1）在自检循环程序中，。
5.4 电流保护流程图
定时中断开始
控制数据采集系统 存储采样值
程序入口 （上电或RESET后）
初始化 开中断
修改定值？ N
有报告？ N
自检时间到？ Y
自检 装置有问题？
Y 报警，存报告
（a）
时钟
计算：I a 、I c和 ( I a + I c )
求：I m max Ia , Ic , I m3 max{I a , Ic│ , I a I c│}
启动标志 置位？
N
（2）采样中断程序中主要进
启动判据计算
行功能 模拟量采集 启动判据的计算
启动 元件动作？
Y
Y
N
启动标志置位
中断返回
图5-2 采样中断服务程序框图
5.3 程序流程的基本结构
在微机保护中，定时中断通常是最主要的中断方式，下面 仅以定时中断服务程序为例，介绍三种典型的流程机构。
1. 顺序结构
保护装置为了满足实时性的要求，必须采用带层次要求的 中断工作方式，在这里中断成为保护装置软件的一个重要概念。
总之，由于外事件是随机产生的，凡需要CPU立即响应并 及时处理的事件，必须用中断的方式实现。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.2 主程序流程
一种微机保护的主程序流程 如图5-1所示。
自检循环程序 （1）主程序
TS t1 t2 tN tY
TS max t1, t2 ,, tN tY
TS t1 maxt2 ,, tN tY
1 2
N （a）
P按模N加1
P=0 P=1
P=N-1
1
2
N
1 P按模（N-1）加1
2
N
（b）
图 5-3 典型流程结构
（a）顺序法；（b）切换法；（c）混合法
（c）
(2)不论什么原理和功能的保护，微机保护装置的硬件原理 基本相同，主要由数据采集系统、微型机主系统和开关量输入 /输出回路组成。
(3)微机继电保护软件开发完成由需求分析、功能定义、软件 设计、软件代码编写和测试、整机测试五个阶段组成。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.1软件设置
微机保护的硬件从结构功能的角度
第五章 微机继电 保护的软件
主要内容
5.1 微机保护软件概述 5.2 微机保护装置的软件配置 5.3 程序流程的基本结构 5.4 电流保护流程图
2020/11/6
5.1 微机保护软件概述
(1)一套完整的微机继电保护装置实现需要选择合理的继电 保护原理、数字滤波和算法，设计可靠的硬件电路等等。而微 机继电保护软件的开发过程是对继电保护的原理、数字滤波以 及算法的实现过程。
人机接口
保护
接口软件
其软件相应的有
保护软件
1.接口软件
接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程 序和运行程序。
5.2 微机保护装置的软件配置
2. 保护软件
保护软件配置有主程序和中断服务程序。
（1）主程序通常都有三个基本模块：初始化和自检循环模 块、保护逻辑判断模块和跳闸处理模块。 （2）中断服务程序有定时采样中断服务程序和串行口通信 中断服务程序。
在图5-3（a）所示的一次中断服务流程中，将功能1， 2，…，完全按顺序执行一遍。当微型机的运行速度较快，在 结合DSP技术后，完全可以采取顺序结构的方法来实现继电 保护的功能。
5.3 程序流程的基本结构
2 切换结构
采用图5-3（b）所示的分时切换的方法，每一次的中断流程 只执行1，2，…，功能模块中的一个功能。
（3）保护软件有三种工作状态：运行、调试和不对应状态。
5.2 微机保护装置的软件配置
3. 中断服务程序及微机保护的中断
绝大多数的工控计算机应用软件都采用了中断技术，微机保护 装置是实时性要求较强的工控计算机设备，更是离不开中断的工 作方式。
所谓实时性就是指在限定的时间内，对外来事件能够及时做出 迅速反应的特性。
5.4 电流保护流程图
5.4.1电流保护流程 1.系统主程序流程
在微机电流保护中，一种电流保护的流程如图5-4所示。 图中只画出了系统主程序流程和定时中断服务流程。 （1）初始化过程 从图5-4（a）可见，该模块主要完成如下工作：
首先，对硬件电路所设计的可编程并行接。 其次，是读取所有开关量输入的状态。 还有，要对装置的软硬件进行一次全面的自检。
Y 改定值
Y 发送报告
TN2=0
TN3=0，收 回跳闸命令
N
Im I I ?
Y
发跳闸命令，报告I段动作
N
Im IⅡ ?
Y
TN2+1
N
TN 2 *TS tⅡ ?
Y
发跳闸命令，报告Ⅱ段动作
N
Im3 I Ⅲ ?
Y
TN3+1
N
TN 3 * TS t Ⅲ ?
Y
发跳闸命令，报告Ⅲ段动作
图 5-4 电流保护流程图
（a）系统主程序；（b）中断服务程序
定时中断结束 （b）
5.4 电流保护流程图
这种方法的采样间隔时间小于顺序结构的采样间隔。如图6-3（b）
3 混合结构
图5-3（c）所示的混合结构方法介于顺序结构和切换结构之 间，突出了1功能的实时执行，而2，…的个功能采用分时切换 执行的方法。仅就中断流程的执行时间来说，具体的采样间
5.3 程序流程的基本结构
（1）顺序法 （2）切换法 （3）混合法
故障处理程序
上电或复位 系统初始化
初始化自检
调试方式 工作方式？
监控程序
运行 方式
数据采集初始化 开中断
N
故障启动？
Y
自检循环程序
故障处理程序 整组复归
图5-1 微机保护的主程序框图
5.2 微机保护装置的软件配置
（2）初始化自检就是对系统硬件进行全面自检。通过自检， 可以迅速发现保护装置的软、硬件故障，发出警告信号并闭锁 保护出口。
自检的内容和方式包括： （1）RAM读写检查。 （2）定值检查。 （3）EPROM求和自检。 （4）输出通道（出口跳闸回路）自检。
5.2 微机保护装置的软件配置
（1）运行状态自检包括保护定值监测、开关位置监测（线 路微机保护还包含重合闸充电、通道检查、手动合闸判别等） 和交流电流、电压回路监测等。
（2）在自检循环程序中，如果检测到故障启动标志，则进入 故障处理程序。
（3）保护的算法计算是完成微机保护功能的核心模块。其主 要内容有：采样数据的数字滤波、故障特征量计算、保护的动作 判据计算等。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.3采样中断程序
采样中断程序
（1）在自检循环程序中，。
5.4 电流保护流程图
定时中断开始
控制数据采集系统 存储采样值
程序入口 （上电或RESET后）
初始化 开中断
修改定值？ N
有报告？ N
自检时间到？ Y
自检 装置有问题？
Y 报警，存报告
（a）
时钟
计算：I a 、I c和 ( I a + I c )
求：I m max Ia , Ic , I m3 max{I a , Ic│ , I a I c│}
启动标志 置位？
N
（2）采样中断程序中主要进
启动判据计算
行功能 模拟量采集 启动判据的计算
启动 元件动作？
Y
Y
N
启动标志置位
中断返回
图5-2 采样中断服务程序框图
5.3 程序流程的基本结构
在微机保护中，定时中断通常是最主要的中断方式，下面 仅以定时中断服务程序为例，介绍三种典型的流程机构。
1. 顺序结构
保护装置为了满足实时性的要求，必须采用带层次要求的 中断工作方式，在这里中断成为保护装置软件的一个重要概念。
总之，由于外事件是随机产生的，凡需要CPU立即响应并 及时处理的事件，必须用中断的方式实现。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.2 主程序流程
一种微机保护的主程序流程 如图5-1所示。
自检循环程序 （1）主程序
TS t1 t2 tN tY
TS max t1, t2 ,, tN tY
TS t1 maxt2 ,, tN tY
1 2
N （a）
P按模N加1
P=0 P=1
P=N-1
1
2
N
1 P按模（N-1）加1
2
N
（b）
图 5-3 典型流程结构
（a）顺序法；（b）切换法；（c）混合法
（c）
(2)不论什么原理和功能的保护，微机保护装置的硬件原理 基本相同，主要由数据采集系统、微型机主系统和开关量输入 /输出回路组成。
(3)微机继电保护软件开发完成由需求分析、功能定义、软件 设计、软件代码编写和测试、整机测试五个阶段组成。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.1软件设置
微机保护的硬件从结构功能的角度
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《微机继电保护》课件
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03 微机继电保护的算法与实 现
微机继电保护的算法分类
01
02
03
04
差分算法
通过比较线路两侧的电流或电 压差值来检测故障，具有简单
、可靠的特点。
傅里叶算法
利用傅里叶变换分析信号频率 特性，用于检测谐波电流或电
压。
波形比较算法
通过比较正常与异常时的电流 或电压波形来检测故障。
人工神经网络算法
模拟人脑神经元网络，通过训 练学习识别故障特征。
微机继电保护的历史与发展
总结词
微机继电保护经历了从模拟式到数字式、从集中式到 分布式的发展历程。
详细描述
微机继电保护最早出现于20世纪70年代，当时采用的 是模拟式元件和电路，功能较为简单。随着计算机技 术和数字信号处理技术的发展，数字式微机继电保护 逐渐取代了模拟式保护。同时，随着分布式系统和网 络通信技术的发展，分布式微机继电保护系统也逐渐 成为主流。未来，随着人工智能和大数据技术的应用 ，微机继电保护将更加智能化和自适应化。
人工智能应用
人工智能和机器学习技术在微机继电 保护领域的应用正在逐步深化。这些 技术可以帮助系统自动识别和应对各 种复杂的电力故障情况。
网络化
网络技术的广泛应用为微机继电保护 带来了新的可能性。通过网络化控制 ，可以实现更快速、更准确的故障定 位和隔离。
集成化和模块化
为了提高系统的可靠性和可维护性， 微机继电保护系统正在朝着集成化和 模块化的方向发展。
《微机继电保护》PPT课件
目 录
• 微机继电保护概述 • 微机继电保护的基本原理 • 微机继电保护的算法与实现 • 微机继电保护的应用与案例分析 • 微机继电保护的发展趋势与展望
01 微机继电保护概述
03 微机继电保护的算法与实 现
微机继电保护的算法分类
01
02
03
04
差分算法
通过比较线路两侧的电流或电 压差值来检测故障，具有简单
、可靠的特点。
傅里叶算法
利用傅里叶变换分析信号频率 特性，用于检测谐波电流或电
压。
波形比较算法
通过比较正常与异常时的电流 或电压波形来检测故障。
人工神经网络算法
模拟人脑神经元网络，通过训 练学习识别故障特征。
微机继电保护的历史与发展
总结词
微机继电保护经历了从模拟式到数字式、从集中式到 分布式的发展历程。
详细描述
微机继电保护最早出现于20世纪70年代，当时采用的 是模拟式元件和电路，功能较为简单。随着计算机技 术和数字信号处理技术的发展，数字式微机继电保护 逐渐取代了模拟式保护。同时，随着分布式系统和网 络通信技术的发展，分布式微机继电保护系统也逐渐 成为主流。未来，随着人工智能和大数据技术的应用 ，微机继电保护将更加智能化和自适应化。
人工智能应用
人工智能和机器学习技术在微机继电 保护领域的应用正在逐步深化。这些 技术可以帮助系统自动识别和应对各 种复杂的电力故障情况。
网络化
网络技术的广泛应用为微机继电保护 带来了新的可能性。通过网络化控制 ，可以实现更快速、更准确的故障定 位和隔离。
集成化和模块化
为了提高系统的可靠性和可维护性， 微机继电保护系统正在朝着集成化和 模块化的方向发展。
《微机继电保护》PPT课件
目 录
• 微机继电保护概述 • 微机继电保护的基本原理 • 微机继电保护的算法与实现 • 微机继电保护的应用与案例分析 • 微机继电保护的发展趋势与展望
01 微机继电保护概述
《微机保护》PPT课件
由电力系统输入到继电保护装置的模拟 信 号分类： • 来自TV(或TA)的交流电压(或电流)信号； • 来自分压器(或分流器)的直流电压(或电流)信 号； • 自断路器、隔离刀闸等设备辅助接点以及其它 继电器接点的开关量信号，或者来自别的微机 保护或数字设备的数字量信号。
输入信号预处理过程的具体步骤为： 1. 将电力系统输入到继电保护装置的模拟信号
2. 数据处理单元对已转变为数字量电量信号进 行数字滤波，从而获得微机保护算法所需要 的数字信号序列；
3. 数据处理单元对已滤波的数字信号序列采用 合适的算法并结合开关量输入信号综合判断， 然后根据判断结果控制开关量输出系统和人 机对话和外部通信系统的输出，实现闸、信 号告警、数据记录等功能。
一、输入信号预处理
二、模拟量输入系统
微机保护装置模拟量输入接口部件的作用 是 将电力传感器输入的模拟电量正确地变换成离散 化的数字量，提供给数字核心部件进行处理。
交流模拟量输入接口部件内部按信号传 递顺 序为：电压输入变换器和电流输入变换器及其电 压形成回路 、前置模拟低通滤波器 、采样保持 器 、多路转换器、模数变换器。
采样 多路
A/D 数据更
保持 转换器 转换器 新排队
输入信号的预处理
图2—2 输入信号预处理流程框图
二、数字滤波
数字滤波器的优点： • 滤波精度高。加长字长可以很容易提高精度。 • 可靠性高。模拟元器件很容易受环境和温度 的
影响，而数字系统受这种影响要小得多。 • 灵活性高。数字滤波器改变性能只要改变算 法
• 按照不同的滤波理论又可分为常规滤波器和最 佳滤波器。
• 按频率特性分为低通、带通、高通和带阻四类 基本滤波器，其中前两类滤波器在微机保护中 用得较多。
输入信号预处理过程的具体步骤为： 1. 将电力系统输入到继电保护装置的模拟信号
2. 数据处理单元对已转变为数字量电量信号进 行数字滤波，从而获得微机保护算法所需要 的数字信号序列；
3. 数据处理单元对已滤波的数字信号序列采用 合适的算法并结合开关量输入信号综合判断， 然后根据判断结果控制开关量输出系统和人 机对话和外部通信系统的输出，实现闸、信 号告警、数据记录等功能。
一、输入信号预处理
二、模拟量输入系统
微机保护装置模拟量输入接口部件的作用 是 将电力传感器输入的模拟电量正确地变换成离散 化的数字量，提供给数字核心部件进行处理。
交流模拟量输入接口部件内部按信号传 递顺 序为：电压输入变换器和电流输入变换器及其电 压形成回路 、前置模拟低通滤波器 、采样保持 器 、多路转换器、模数变换器。
采样 多路
A/D 数据更
保持 转换器 转换器 新排队
输入信号的预处理
图2—2 输入信号预处理流程框图
二、数字滤波
数字滤波器的优点： • 滤波精度高。加长字长可以很容易提高精度。 • 可靠性高。模拟元器件很容易受环境和温度 的
影响，而数字系统受这种影响要小得多。 • 灵活性高。数字滤波器改变性能只要改变算 法
• 按照不同的滤波理论又可分为常规滤波器和最 佳滤波器。
• 按频率特性分为低通、带通、高通和带阻四类 基本滤波器，其中前两类滤波器在微机保护中 用得较多。
电力系统继电保护PPT课件
4.电磁式中间继电器
动静触点
文字符号： KM
图形符号：
I>
测量线圈
电磁线圈 及Leabharlann 磁铁电磁式中间继电器实物图片
2021/3/22
动作 触点
常开 触点
常闭 触点
4.电磁式中间继电器
1.特点：
① 触点容量大，可直接作 用于断路器跳闸；
② 触点数目多,可实现时间 继电器难以实现的延时 。
2.结构：吸引衔铁式。 3.文字符号：KM。
3.两相一继电器电流差接线
2021/3/22
IKA Ia Ic
3.两相一继电器电流差接线（续）
3 ......K (3)
KW
I kA I2
2 1
........K
(2) AC
........K
(2) AB
2021/3/22
1
........K
(2) BC
图7－18两相一继电器式接线
不同相间短路的相量分析 （a）三相短路；（b）A、C两相短路；
2021/3/22
Kw
I KA I2
Ⅱ、保护装置的接线方式（续）
1、三相三继电器完全星形接线方式
接线系数KW：
2021/3/22
KW
I kA I2
1
Ⅱ、保护装置的接线方式（续）
2.两相两继电器不完全星形接线方式
接线系数KW：
2021/3/22
KW
I kA I2
1
2.两相两继电器不完全星形接线方式(续) 在6～35kV小电流接地系 统中得到了广泛的应用
反应故障参数增大而动作的保护：
保 护 区 末 端 金 属 性 短 路 时 故 障 参 数 的 最 小 计 算 值
微机保护.ppt
1 微机保护装置的硬件构成
微机保护的硬件组成部分
数据采集系统
CPU主系统
输入、输出系统
人机接口与通讯系统
电源系统
电 力 系 统
信号处理
采样及 A/D转换
跳闸信号
CPU
运 行 人 员
打印机
主 系 统
键盘、鼠标
微机保护硬件构成示意图
1 微机保护装置的硬件构成
数据采集系统
以A/D转换器为核心的数据采集系统
6 模数转换器
逐次逼近式A/D 的原理
U s r
D / A
U R
U i
+
控 制 器
比 较 器
数 字 设 定 器
数 字 量 输 出
6 模数转换器
4位A/D的逐次逼近法
第一次设定数字量 1000
第二次设定数字量
UA>Usr 1100
UA<Usr 0100
第三次设定数字量
UA>Usr 1110
UA<Usr 1010
数 据 采 集 系 统 1
高频保护 单片机
综合重合闸 单片机 跳闸
模拟量输入
数 据 采 集 系 统 2 零序电流保护 距离保护 单片机
逻 辑
信号
零序电流保护 单片机
多CPU微机保护硬件逻辑图
1 微机保护装置的硬件构成
开关量输入、输出系统
主要完成外部接点输入计算机，各种保护的 出口跳闸、信号报警和人机对话等功能。 微机保护的人机接口由键盘、液晶显示器、 打印机等构成。 通信系统使得微机保护与综合自动化系统通 信，实现远程监控。
模 拟 量 输 入
电力系统微机保护装置原理 ppt课件
数据处理，逻辑判断及保护算法 的数字核心部件（CPU，存储器 等）；
开关量输入/输出通道以及人机接 口（键盘，液晶显示器等）。
微机保护从功能上分为6个组成部 分： 数据采集系统（模拟量输入系统） 数据处理系统（CPU主系统） 开关量输入/输出回路 人机接口 通信接口 电源回路
数据采集系统：模拟量
离散的数字量
作用：滤去高于2fs信号 分类：有源滤波：滤波性能良好，介数高
无源滤波：频率特性是单调衰减
采样保持回路： Ts：采样周期 采样频率 fs=1/Ts 采样频率fs误差越小，CPU性能要求越高。 采集点数=fs/50
利用电压/频率变换（VFC）的数据采集系统
原理：VFC把输入的交流模拟电压量usr(t)转变为脉冲信号u0(t)输出。
模拟量：电量信号是在时间和数值上连续变化的信号。 数字量：信号在时间上离散，在数值上量化的信号。
两种A/D转换（数/模转换）方式： 一是基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF） 二是利用电压/频率变换（VFC）
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）的数据采集系统
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）组成： 电压形成回路，模拟滤波器ALF，采样保持回路S/H，多路开关MPX，A/D转换
3. 继电保 护知识 复习
1、复合电压启动的过电流保护的 动作条件，原理图与逻辑图的比较
2、功率方向元件的作用、动作 特性及90°接线、按相启动
3、定时限与反时限电流保护特点
1、复合电压启动的过电流保护的动作条件
低电压 负序电压 过电流
原理图
比较
逻辑图
低电压U＜和负序电压U2是或门关系 或门与过电流I＞是与门关系 逻辑图比原理图直观清晰
功能：
故障计算
开关量输入/输出通道以及人机接 口（键盘，液晶显示器等）。
微机保护从功能上分为6个组成部 分： 数据采集系统（模拟量输入系统） 数据处理系统（CPU主系统） 开关量输入/输出回路 人机接口 通信接口 电源回路
数据采集系统：模拟量
离散的数字量
作用：滤去高于2fs信号 分类：有源滤波：滤波性能良好，介数高
无源滤波：频率特性是单调衰减
采样保持回路： Ts：采样周期 采样频率 fs=1/Ts 采样频率fs误差越小，CPU性能要求越高。 采集点数=fs/50
利用电压/频率变换（VFC）的数据采集系统
原理：VFC把输入的交流模拟电压量usr(t)转变为脉冲信号u0(t)输出。
模拟量：电量信号是在时间和数值上连续变化的信号。 数字量：信号在时间上离散，在数值上量化的信号。
两种A/D转换（数/模转换）方式： 一是基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF） 二是利用电压/频率变换（VFC）
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）的数据采集系统
基于逐次逼近型A/D转换方式（ALF）组成： 电压形成回路，模拟滤波器ALF，采样保持回路S/H，多路开关MPX，A/D转换
3. 继电保 护知识 复习
1、复合电压启动的过电流保护的 动作条件，原理图与逻辑图的比较
2、功率方向元件的作用、动作 特性及90°接线、按相启动
3、定时限与反时限电流保护特点
1、复合电压启动的过电流保护的动作条件
低电压 负序电压 过电流
原理图
比较
逻辑图
低电压U＜和负序电压U2是或门关系 或门与过电流I＞是与门关系 逻辑图比原理图直观清晰
功能：
故障计算
电力系统微机保护 ppt课件
ppt课件
20
电力系统微机保护＿＿绪论
1）采样数字化 保护装置直接接收电子式互感器输出数字信号，不依赖外部对时信号实现 保护功能。 2）保护就地化 保护装置采用小型化、高防护、低功耗设计，实现就地化安装，缩短信号 传输距离，保障主保护的独立性和速动性。 3）元件保护专网化 元件保护分散采集各间隔数据，装置间通过光纤直连，形成高可靠无缝冗 余的内部专用网络，保护功能不受变电站SCD文件变动影响。 4）信息共享化 智能管理单元集中管理全站保护设备，作为保护与变电站监控的接口，采 用标准通信协议，实现保护与变电站监控之间的信息共享。
ppt课件
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电力系统微机保护＿＿绪论
继电保护是保证系统安全、稳定运行的第一道防线，是 系统安全稳定运行的“哨兵”！ 继电保护学科方向—电力系统及其自动化二级学科 电力系统继电保护 内容：
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电力系统微机保护＿＿绪论
• 一、计算机在继电保护领域中的应用和发展概况 • （1）世界微机保护的发展历史
1、绪论 2、基本原理学习 3、学习讨论 4、微机保护硬件学习 5、微机保护常规算法的学习
本课程成绩评定：
1、出勤（10%） 2、学习讨论（20%） 3、考试（70%）
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1
电力系统微机保护＿＿绪论
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2
电力系统微机保护＿＿绪论
• 继电保护装置是一种能反应电力系统故障和不正常状 态，并及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化设 备。
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电力系统微机保护＿＿绪论
3、智能化运检体系
1）加强智能站文件管控，提升变电站建设运行水平 构建智能站配置文件管控平台，确保配置文件的正确性及一致性；研究基于系统 描述的继电保护虚端子关联的自动化生成方法，简化智能站配置流程；建立基于标准 工程文件的继电保护数据、模型、图形的一体化展示平台，对二次设备实现自动精益 化评估。 2）实施智能化高效检修，实现智能站可观、可控、可维护 通过“装置智能诊断、远程终端支持、安措自动执行、二次回路可视、检修综合 决策”等技术，实现变电站可观、可控、可维护，提升现场工作效率和防误水平。 3）研发信息化单兵装备，提高现场智能感知和作业能力 研究、推广手持终端、智能穿戴设备等基于物联网技术的信息化单兵装备，提高 现场智能感知和作业能力，实现继电保护设备和人员的双向互动、现场和远程的双向 互动，提升现场工作的质量、效率和应急抢修能力。 4）开展自动化无人巡视，提升巡视质量和效率 利用人工智能技术，建立二次设备机器人巡视和远方巡视相结合的自动化巡视模 式，有效提高巡视效率，减轻现场人员压力。
电力系统继电保护原理-微型机继电保护基础 PPT精品课件
EPROM、 EEPROM、 F并L行AS接H口、:RAM
输 入
并行接口 连接开入开出系
统。
数据采集系统
微机主系统
10.1 微机继电保护的硬件构成
一、概述
2.单CPU微机保护硬件结构示意图★★
来
CPU
自
TA
电压形成 LF S/H
EPROM
TV
二 次 侧
.
M
EEPROM
.
P AD
FLASH
的 模
.
X
10.1 微机继电保护的硬件构成
二、数据采集系统
1.电压形成★ (2)输出电气量
一般都是电压信号。
根据模数转换器的不同，范围有0~5V,0~10V,2.5V~+2.5V,-5V~+5V,-10V~+10V等。
2.单CPU微机保护硬件结构示意图★★
CPU:
来
CPU 中央处理单元。
自
TA
电压形成 LF S/H
TV
EPROM 存储器:
二 次 侧 的 模 拟 量
.
M
.
P AD
.
X
电压形成 LF S/H
EEPROM FLASH RAM 定时器
EPROM、 EEPROM、 F定L时AS器H:、RAM
输 入
完成计时、采样
RAM
拟 量
电压形成 LF S/H
定时器 光
输 入
并行接口
电出
隔 离
口 电 路
人机对话 打印机 开关量输入
开关量输出
数据采集系统
微机主系统
开入/开出系统
10.1 微机继电保护的硬件构成
一、概述
电力系统继电保护微机保护西安交通大学电力系统继电保护PPT课件
电流互感器二次侧额定电流：1A或5A。
微机保护中，模数转换器输入信号的范围：±5V 或±10V。
中间变换器
第7页/共106页
1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
中间变换器
交流电压信号
电压变换器
交流电流信号
I1
电抗变换器或电流变换器
I1
U1
U2
U2
U2
电压变换器
电流变换器
第8页/共106页
电抗变换器
2R
RF
1
0
I
U sc
B1
B2
B3
B4
A
第33页/共106页
1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
UR
Ra R b R c
2R
I 1 2R
I 2 2R
I 3 2R
I4
2R
RF
1
0
I
U sc
B1
B2
B3
B4
A
I1
UR 2R
I2
I1 2
I3
I1 4
第34页/共106页
I4
I1 8
1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
DATA14
DATA0
微型机 IR Q (或 PB 7)
PB5 PB4
PA15 PA14
PA0
PB3 PB2 PB1 PB0
第42页/共106页
1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
（四）模数转换器（ADC或A/D转换器） 3模数转换器与微型机的接口 初始化程序中：PA口（PA0～PA15）和PB7设
（四）模数转换器（ADC或A/D转换器）
二分搜索法
100
<
微机保护中，模数转换器输入信号的范围：±5V 或±10V。
中间变换器
第7页/共106页
1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
中间变换器
交流电压信号
电压变换器
交流电流信号
I1
电抗变换器或电流变换器
I1
U1
U2
U2
U2
电压变换器
电流变换器
第8页/共106页
电抗变换器
2R
RF
1
0
I
U sc
B1
B2
B3
B4
A
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1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
UR
Ra R b R c
2R
I 1 2R
I 2 2R
I 3 2R
I4
2R
RF
1
0
I
U sc
B1
B2
B3
B4
A
I1
UR 2R
I2
I1 2
I3
I1 4
第34页/共106页
I4
I1 8
1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
DATA14
DATA0
微型机 IR Q (或 PB 7)
PB5 PB4
PA15 PA14
PA0
PB3 PB2 PB1 PB0
第42页/共106页
1-2数据采集系统（模拟量输入系统）
（四）模数转换器（ADC或A/D转换器） 3模数转换器与微型机的接口 初始化程序中：PA口（PA0～PA15）和PB7设
（四）模数转换器（ADC或A/D转换器）
二分搜索法
100
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微机继电保护课件
这是我国研究成功的第一套微机线路保护装置。
我国微机保护的发展从硬件上看大体可分为三个阶段 第一阶段：
以单CPU的8位微处理器构成的微机保护装置
其主要特点为：
1 采用8位微处理器MC6909CPU构成硬件系统。 2 数据、地址、控制总线须引出插件外部。 3 数据采集系统采用逐次逼近式A/D芯片构成。 4 存储器的容量较小。 5 保护的程序和定值都存在EPROM中，定值的修改十分不便。 6 仅有软件时钟，当直流电源消失后，时钟停止运行，直流电源 恢复后须重新校时。无接受GPS的接口。 7 不具备数据远传功能。 8 所有保护功能均由一个CPU处理，可靠性低。 9 代表产品为WXB—01型微机保护装置。
第二个阶段：
以多个8位单片机组成的多微机系统。
其主要特点为：
1 硬件为五个8位单片机组成的多微机系统。 2 数据、地址、控制总线不引出插件。 3 数据采集系统为VFC系统。 4 保护装置的定值存在EEPROM中，定值修改十分方便。 5 设有硬件时钟电路，装置直流电源消失后，依靠备用电池 可使时钟 继续运行。 6 设计了与上位机通信的串行接口电路。 7 具有液晶显示电路。调试方便。 8 保护功能分散在各CPU中，可靠性高。 9 代表产品为WXB—11微机保护装置。
第一节 输电线路的纵联保护
第二节 采用闭锁信号的高频保护
第三节 采允许锁信号的高频
第四节 高频方向保护中的方向元件
第五节 输电线路距离保护
第六节 故障类型判别与故障选相原理
第七节 微机保护中的工频变化量阻抗元件
第十节 微机保护装置中振荡与故障的识别方法
目录
第七章 微机发电机—变压器组保护 第二节 微机型发电机差动保护 第三节 发电机定子绕组单相接地保护 第四节 发电机的失磁保护 第五节 微机型变压器差动保护
我国微机保护的发展从硬件上看大体可分为三个阶段 第一阶段：
以单CPU的8位微处理器构成的微机保护装置
其主要特点为：
1 采用8位微处理器MC6909CPU构成硬件系统。 2 数据、地址、控制总线须引出插件外部。 3 数据采集系统采用逐次逼近式A/D芯片构成。 4 存储器的容量较小。 5 保护的程序和定值都存在EPROM中，定值的修改十分不便。 6 仅有软件时钟，当直流电源消失后，时钟停止运行，直流电源 恢复后须重新校时。无接受GPS的接口。 7 不具备数据远传功能。 8 所有保护功能均由一个CPU处理，可靠性低。 9 代表产品为WXB—01型微机保护装置。
第二个阶段：
以多个8位单片机组成的多微机系统。
其主要特点为：
1 硬件为五个8位单片机组成的多微机系统。 2 数据、地址、控制总线不引出插件。 3 数据采集系统为VFC系统。 4 保护装置的定值存在EEPROM中，定值修改十分方便。 5 设有硬件时钟电路，装置直流电源消失后，依靠备用电池 可使时钟 继续运行。 6 设计了与上位机通信的串行接口电路。 7 具有液晶显示电路。调试方便。 8 保护功能分散在各CPU中，可靠性高。 9 代表产品为WXB—11微机保护装置。
第一节 输电线路的纵联保护
第二节 采用闭锁信号的高频保护
第三节 采允许锁信号的高频
第四节 高频方向保护中的方向元件
第五节 输电线路距离保护
第六节 故障类型判别与故障选相原理
第七节 微机保护中的工频变化量阻抗元件
第十节 微机保护装置中振荡与故障的识别方法
目录
第七章 微机发电机—变压器组保护 第二节 微机型发电机差动保护 第三节 发电机定子绕组单相接地保护 第四节 发电机的失磁保护 第五节 微机型变压器差动保护
微机继电保护PPT课件
继电保护概述 • 微机继电保护的基本原理 • 微机继电保护的分类与应用 • 微机继电保护的优缺点与展望 • 微机继电保护的实际应用案例
01 微机继电保护概述
CHAPTER
定义与特点
定义
微机继电保护是指利用微型计算 机技术来实现电力系统继电保护 功能的系统。
微机继电保护装置具有灵活的配置和编程 能力，可以根据需要进行定制和扩展，适 应不同系统的需求。
微机继电保护装置具有自我诊断和修复功 能，能够检测和修复潜在的故障，提高系 统的可靠性和稳定性。
微机继电保护的缺点
对硬件和软件要求高
01
微机继电保护装置需要高性能的硬件和软件支持，增加了系统
的复杂性和成本。
对数据传输和处理能力要求高
02
微机继电保护装置需要实时传输和处理大量数据，对数据传输
和处理能力要求较高。
对外部环境因素敏感
03
微机继电保护装置对外部环境因素较为敏感，如温度、湿度、
电磁干扰等，需要采取相应的防护措施。
微机继电保护的展望
智能化发展
随着人工智能技术的发展，微机继电保护装置将更加智能化，能 够自适应地学习和优化保护策略。
应用效果
该系统的应用显著提高了发电厂的安全性和可靠性，减少了设备 损坏和事故发生。
技术特点
该系统采用了基于数字信号处理技术的继电保护算法，具有高灵 敏度和快速响应的特点。
某变电站的微机继电保护系统
案例概述
某变电站的微机继电保护系统采用了先进的微机继电保护装置，实 现了对变电站的全面保护。
应用效果
该系统的应用显著提高了变电站的安全性和可靠性，减少了设备损 坏和事故发生。
04 微机继电保护的优缺点与展望
CHAPTER
01 微机继电保护概述
CHAPTER
定义与特点
定义
微机继电保护是指利用微型计算 机技术来实现电力系统继电保护 功能的系统。
微机继电保护装置具有灵活的配置和编程 能力，可以根据需要进行定制和扩展，适 应不同系统的需求。
微机继电保护装置具有自我诊断和修复功 能，能够检测和修复潜在的故障，提高系 统的可靠性和稳定性。
微机继电保护的缺点
对硬件和软件要求高
01
微机继电保护装置需要高性能的硬件和软件支持，增加了系统
的复杂性和成本。
对数据传输和处理能力要求高
02
微机继电保护装置需要实时传输和处理大量数据，对数据传输
和处理能力要求较高。
对外部环境因素敏感
03
微机继电保护装置对外部环境因素较为敏感，如温度、湿度、
电磁干扰等，需要采取相应的防护措施。
微机继电保护的展望
智能化发展
随着人工智能技术的发展，微机继电保护装置将更加智能化，能 够自适应地学习和优化保护策略。
应用效果
该系统的应用显著提高了发电厂的安全性和可靠性，减少了设备 损坏和事故发生。
技术特点
该系统采用了基于数字信号处理技术的继电保护算法，具有高灵 敏度和快速响应的特点。
某变电站的微机继电保护系统
案例概述
某变电站的微机继电保护系统采用了先进的微机继电保护装置，实 现了对变电站的全面保护。
应用效果
该系统的应用显著提高了变电站的安全性和可靠性，减少了设备损 坏和事故发生。
04 微机继电保护的优缺点与展望
CHAPTER