电力系统微机保护装置原理
微机保护测控装置详细讲解
微机保护测控装置是一种用于电力系统中的保护和控制设备，主要功能是监测电力系
统的工作状态并在发生故障时采取必要的保护措施，以确保电力系统的安全稳定运行。
以下是微机保护测控装置的一些详细讲解：
1. 功能：
- 电流保护：监测系统中的电流变化，当电流异常时及时切断电路，防止设备过载或
短路。
- 过电压保护：监测系统中的电压变化，当电压超过设定值时保护装置将采取措施，
如切断电路或引入补偿装置。
- 过流保护：监测系统中的电流变化，当电流超过额定值时及时切断电路，防止设备
过载或短路。
- 差动保护：通过比较系统中不同部分的电流或电压，实现对设备的差动保护，有效
应对设备内部故障。
2. 结构：
微机保护测控装置通常由微处理器、输入/输出接口、存储器、通信接口等组成。
微
处理器负责数据处理和逻辑控制，输入/输出接口用于连接外部设备和传感器，存储器
用于存储配置参数和历史数据，通信接口用于与其他装置进行数据交换。
3. 特点：
- 灵活性：微机保护测控装置可以根据需要进行编程和配置，适应不同的电力系统结
构和工作条件。
- 高精度：采用先进的数字信号处理技术，具有高精度和高灵敏度，能够准确判断电
力系统的工作状态。
- 远程通信：具备通信接口，支持与上位机或其他装置进行远程通信，实现远程监控
和操作。
- 自诊断：能够对自身状态进行监测和诊断，及时发现故障并进行报警或自动切换至
备用状态。
微机保护测控装置在电力系统中扮演着非常重要的角色，它能够有效保护设备和人员
的安全，同时也有助于提高电力系统的可靠性和稳定性。
《微机保护》PPT课件
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。
电力系统微机保护论文10KV电动机微机保护装置设计
电力系统微机保护论文题目:10KV电动机微机保护装置设计姓名:摘要·3关键词·3引言·3l微机保护装置的组成及功能·3 2微机保护装置工作原理·32．1启动时间过长保护·42．2 两段式定时限过电流保护·4 2．3零序过电流保护·52. 4低电压保护·52.5过电压保护·62.6磁平衡差动保护·62.7差动速断保·72.8过热保护·73微机保护装置硬件设计·83.1主控单元·83.2键控显示单元·93.3数据采集单元·103.4自动复位·113.5报带保护信号输出单元·114软件设计·11结束语·12参考文献·12U0U K10KV电动机微机保护装置设计摘要：。
针对高压电动机一些常见故降及产生这些故降的原因,提出了采用正负序电流的测量对电机故降进行分析的方法,阐述了采用微机系统设计的综合保护装里的硬件原理以及软件框图,达到了电动机短路保护;不平衡保护:接地故障保护;过欠压保护的目的。
关键词：电动机，微机，保护引言：大型高压电动机随着工业的发展越来越广泛地应用于各行各业,推动了电力工业的发展。
但是,据原电力部的一份调查资料表明,所调查34个电厂,高压异步电动机损坏率达巧.1%,造成经济上的巨大损失。
因此,研究一种高压电动机的综合监测和保护装置迫在眉睫。
高压电动机微机保护装置工作原理主要是采用微型计算机对电动机的早期故障及非正常运行进行监测、报警和保护,该装置的功能有:短路保护;不平衡保护;接地故障保护;过热保护;过欠压保护等。
下面就电动机微机保护装置工作原理以及软硬件设计加以阐述。
l微机保护装置的组成及功能微机保护装置的核心一般由CPU、存储器、定时计数器、看门狗等组成。
CPU大都是嵌入式微控制器(MCU)，即通常所说的单片机：I/O通道包括数字量输入输出通道(人机接口和电脉冲、各种告警信号、跳闸信号等)以及模拟量输入通道(A／D转换、模拟量输入变换回路、低通滤波器及采样)。
微机综合保护装置
根据保护功能 的不同，可分 为过载保护、 短路保护、接
地保护等
02
根据使用场合 的不同，可分 为户外型、户 内型、防爆型
等
03
微机综合保护装置的选型原则
01 根据电力设备的类型和保护需求，选择相应的保护装置 02 考虑保护装置的性能、可靠性、安全性等因素，进行综合选型 03 考虑保护装置的安装方式、接线方式、通信接口等因素，确保装置的顺利使用
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微机综合保护装置研究与应用 DOCS
01
微机综合保护装置概述
微机综合保护装置的定义与作 用
• 微机综合保护装置是一种Fra bibliotek保护、测量、控制等功能于一体的智 能化设备
• 保护功能：主要用于保护电力设备，如发电机、变压器、电动 机等，防止其因故障而损坏
通信模块： 负责与其 他设备进 行通信， 实现远程 监控和数 据传输
微机综合保护装置的工作流程
数据采集模块实时采集电力 设备的运行参数，如电流、
电压、温度等
保护算法模块 根据采集到的 数据，通过保 护算法计算保
护动作值
当保护动作值 达到预设的阈 值时，输出控 制模块输出相 应的控制信号
通过通信模块 将保护动作信 息发送给其他 设备，实现远 程监控和数据
发电机保护：防止发电机因过载、短 路、失磁等故障而损坏
变压器保护：防止变压 器因过载、短路、接地
等故障而损坏
电动机保护：防止电动 机因过载、短路、断相、
接地等故障而损坏
微机综合保护装置在石油化工行业的应用
01 压缩机保护：防止压缩机因过载、过热、泄漏等故障而损坏 02 泵保护：防止泵因过载、过热、泄漏等故障而损坏 03 管道保护：防止管道因泄漏、腐蚀、断裂等故障而损坏
电力系统微机继电保护课程设计
电力系统微机继电保护课程设计一、绪论为了提高电力系统运行的可靠性和安全性，保护措施是不可或缺的一部分。
在电力系统中，继电保护是其中最重要的一种保护措施。
继电保护的核心是电路保护，主要包括潮流保护和差动保护两大类。
然而，由于电力系统的复杂性，基于传统继电保护的方法难以满足当前电力系统的保护要求。
因此，微机继电保护的出现，为电力系统保护和安全稳定运行提供了新的技术手段。
二、微机继电保护原理微机继电保护是电力系统中采用电子技术实现的高速、准确地检测故障和定位故障位置的自动化设备。
其原理是在故障的瞬间，通过采集电力系统中的各种信号，并对其进行快速的计算和分析，最终实现对电力系统有序、快速、准确的保护。
其中，微机继电保护的核心是数字信号处理器（DSP）和程序控制器，通过高速计算和分析电力系统中各种数据，最终实现对电力系统的保护。
三、课程设计任务1. 设计任务设计一台基于微机继电保护的电路保护系统，实现对电力系统中的故障进行快速的检测和定位，并保障电力系统的安全稳定运行。
2. 设计内容本次课程设计主要涉及以下内容：1.潮流保护的设计2.差动保护的设计3.基于DSP的高速计算技术4.程序控制器的设计3. 设计思路本次课程设计的思路是：在故障的瞬间，通过采集电力系统中各种信号（如电压、电流等），并通过潮流保护和差动保护等方式对其进行分析，最终实现电力系统的保护。
同时，电路保护系统通过DSP和程序控制器的协同控制，实现对电路保护过程的快速问题诊断。
本次课程设计的关键技术是程序控制器和DSP技术。
四、设计实现步骤1. 选题本次课程设计选题为电力系统微机继电保护课程设计。
2. 分工合作在确定选题之后，按照小组成员的各自特长和兴趣分配任务，各自完成设计和编程任务。
3. 设计和编程根据选题确定设计思路，开始进行电路保护系统的潮流保护和差动保护的设计和编程。
4. 单元测试设计和编程完成后，进行单元测试，分别测试各个模块的功能是否正常。
微机保护整定值计算
微机保护整定值计算一、微机保护整定值计算的概念和原理微机保护装置是现代电力系统中的重要设备，它通过采集电力系统的运行状态、测量电流和电压等参数，并根据预先设定的算法进行处理，从而实现对电力设备的安全保护。
整定值计算是保护装置工作的前提条件，其正确与否直接影响到保护装置的性能和电力设备的安全。
保护逻辑选择是指根据电力设备的特性和系统的结构，确定出适用的保护原则和方案。
不同的电力设备和系统，其保护原则和方案是不同的，因此在进行整定值计算之前，首先需要明确使用的保护逻辑。
参数设置是指根据保护逻辑和电力设备参数的输入要求，设置保护装置的参数。
这些参数包括：保护定时参数（如时间延迟、动作时间等）、电流、电压等触发值。
校验是指对设置的参数进行检查，确保其满足保护要求。
校验的方法主要包括仿真计算和实际测量。
仿真计算是通过对电力系统进行建模和仿真，计算得到设备的各个参数。
实际测量则是将保护装置连接到电力系统中，通过对电流、电压等参数的实时测量，来验证设置的参数是否满足保护要求。
二、微机保护整定值计算的方法1.收集电力设备和电力系统的参数。
这包括电力设备的额定参数、参数变化范围等信息，以及电力系统的线路参数、电流互感器和电压互感器的参数等。
2.选择适当的保护逻辑和保护方案。
根据电力设备的特性和系统的结构，确定出适用的保护原则和方案。
3.根据选定的保护逻辑和方案，设置保护装置的参数。
这些参数包括时间延迟、电流和电压等触发值。
4.进行仿真计算和校验。
通过对电力系统进行建模和仿真，计算得到设备的各个参数，同时通过实际测量来验证设置的参数是否满足保护要求。
需要注意的是，微机保护整定值计算涉及到电力系统的复杂性和不确定性，因此在进行计算时，需要考虑到系统的动态响应、异常工况等因素，并进行适当的容错处理。
三、微机保护整定值计算的注意事项1.充分了解电力设备和电力系统的特性。
只有深入了解电力设备的特性和系统的结构，才能准确选择保护逻辑和方案。
电力系统继电保护实验二(微机电流保护)
实验二 输电线路的电流微机保护实验（微机电流速断保护灵敏度检查实验）一、 实验目的1. 学习电力系统中微机型电流保护整定值的调整方法。
二、 2. 研究电力系统中运行方式变化对保护的影响。
三、 3. 了解电磁式保护与微机型保护的区别。
四、 接线方式及微机保护相关事项试验台一次系统原理图如图1所示。
实验原理接线图如图2所示。
A相负载B相负载C相负载图2实验原理接线图PT 测量 A.B 相接交流电压表, 以显示发电厂电压；做A.B 两相短路时, 电流表要接到A 相或B 相；微机的显示画面: 画面切换——用于选择微机的显示画面。
微机的显示画面由正常运行画面、故障显示画面、整定值浏览和整定值修改画面组成, 每按压一次“画面切换”按键, 装图1 电流保护实验一次系统图置显示画面就切换到下一种画面的开始页, 画面切换是循环进行的。
信号复位——用于装置保护动作之后对出口继电器和信号指示灯进行复位操作。
主机复位——用于对装置主板CPU进行复位操作。
微机保护装置故障显示项目DJZ-III试验台微机保护装置电流电压保护软件流程图如图3所示。
五、实验内容与步骤实验内容: 微机电流速断保护灵敏度检查实验。
实验要求：在不同的系统运行方式下, 调整滑动变阻器阻值的大小（阻值为滑动变阻器刻度除以10）, 做AB相, BC相和CA相短路实验, 记录对应的短路电流和保护是否动作。
如果保护不动作, 记录微机显示屏上“Ia”, “Ib”, “Ic”中的最大值；如果保护动作, 记录微机显示屏上“sd”的值。
四、实验过程及步骤（1）DJZ-III试验台的常规继电器和微机保护装置都没有接入电流互感器TA回路, 在实验之前应该接好线才能进行试验, 实验用一次系统图参阅图1, 实验原理接线图如图2所示。
按原理图完成接线, 同时将变压器原方CT的二次侧短接。
（2）将模拟线路电阻滑动头移动到0Ω处。
（3）运行方式选择, 置为“最小”处。
（4）合上三相电源开关, 直流电源开关, 变压器两侧的模拟断路器1KM、2KM, 调节调压器输出, 使台上电压表指示从0V慢慢升到100V为止, 注意此时的电压应为变压器二次侧电压, 其值为100V（PT测量A, B相接交流电压表）。
电力系统微机保护装置原理
电力系统微机保护装置原理电力系统微机保护装置是电力系统中一种重要的保护设备，其工作原理是通过采集电力系统中的各种信号，并经过数字处理，判断系统是否存在故障，并快速对故障进行定位和切除，从而保护电力设备的安全和系统的稳定运行。
首先，电力系统微机保护装置通过各种传感器采集电力系统中的各种电参数信号，如电流、电压、频率、功率等。
这些传感器将电力系统的实时数据转换成模拟电信号，并输入到微机保护装置中。
其次，信号处理是电力系统微机保护装置中最重要的环节之一、在这个环节中，模拟电信号经过模数转换器转换成数字信号，然后通过滤波器和采样器对数字信号进行滤波和采样。
滤波的目的是去除高频噪声和干扰信号，使得保护装置仅处理与故障相关的信号。
采样的目的是将连续的模拟信号离散化，以供数字处理。
接下来，电力系统微机保护装置通过数字信号处理器对采样得到的数字信号进行处理和分析。
这个过程主要包括功率谱分析、差动保护、过电流保护、距离保护等算法和技术的应用。
通过这些算法和技术，可以判断系统中是否存在故障，并对故障进行定位和分类，确定故障类型和故障位置。
最后，电力系统微机保护装置通过输出装置对故障进行动作，并切除故障点，以保护电力设备的安全。
根据故障类型和电力系统的保护需求，保护装置可以发出信号给断路器、接触器等装置，使其切除故障点，以防止电力系统进一步损坏。
总结来说，电力系统微机保护装置通过信号采集、信号处理、故障判断和保护动作四个环节，对电力系统进行实时监测和保护。
其主要原理是通过数字处理和算法分析，判断电力系统的状态，识别故障类型和位置，并对故障进行及时切除，以保护电力设备的安全和电力系统的稳定运行。
电力系统微机保护装置的应用可以提高电力系统的安全性和可靠性，对于电力系统的正常运行具有重要的作用。
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1、微机保护软件程序结构 2、中断的概念及功能 3、熟悉保护装置人机对话菜单 4、了解微机保护算法
微机保护软件
微机保护各程序的关系
（1）主程序
执行： 上电，复位
功能：
初始化 自检
打印报告
振荡闭锁模块
（2）故障处理程序
分析和评价各种不同 的算法优劣的标准： 精度和速度。 速度又包括两个方面， 一个是算法所要求的 采样点数。另外一个 是算法的运算工作量。
算法的数据窗： 指一个算法采用故障 后的多少采样点才能 计算出正确的结果。
算法的作用： （1）计算各种故障参数（电流，电 压的有效值，幅值，阻抗的大小） （2）可以进行移项处理（波形） （3）可以计算序分量 （4）故障时的相位 （5）计算突变量 （6）选相元件（选择相别） （7）数字滤波
光电耦合器 是把发光器件和光敏器件按照适当的方式组成，实现以光信号为
媒介的电信号变换 作用：用来传递模拟信号，实现电气隔离，提高抗干扰能力，也可以作为开关器 件使用。 工作方式：（1）二极管通过的电流较小时，产生的光电流较小，处于截止状态； （2）二极管通过的电流较大时，产生的光电流较大，处于导通状态；
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
（1）功率方向元件的作用 （2）动作特性及90°接线 （3）按相启动
（1）功率方向元件的作用：判别故障方向
（2）动作特性及90°接线
（1）动作特性：正方向故障，功率方向元件动作；反方向故 障，功率方向Байду номын сангаас件不动作。
（2）90°接线：系统三相对称，且功率因数cosφ=1的情况下， 加入的电流Ir 超前电压Ur 90°的接线方式。
功 采样 能 （读数）
电流电压 求和自检
启动元件 （DI1）
发展性 故障判别元件
（DI2）
执行：响应定时器中断后执行。每Ts时间执行一次，在Ts时间内必须 执行完成。
微机保护算法类型
（1）正弦函数模型法（半周期积分算法，导数算法，两采样值积算法，三采样 值积算法） （2）傅里叶算法（全周波傅里叶算法，半周波傅里叶算法，基于傅里叶算法的 滤序算法） （3）解微分方程算法 （4）序分量滤过器算法（直接移相法，差分移相法） （5）相位比较器算法 （6）增量元件算法
开关量输出（DO）
开关量输出（DO）主要包括保护的出口跳闸，本地和中央信号以及通讯接口， 打印机接口等。
开关量输入及输出回路特点（光电耦合原理）
开关量输入（DI）
开关量输入（DI）是指识别运行开关，运行条件等。 是反映“是”或“非”两种状态的逻辑变量。 可以作为数字量读入。
分类：一类是装在保护装置面板上的触电；为开关量提供输入通道，并在数字保 护装置内外部之间实现隔离，减少外部干扰。
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
数模转换器的（编译电路）分类及作用
01 作用：把连续的模拟量信号转换为离散的数字信号。
分类：直接型：直接把模拟量转换为数字量
02
间接型：先把模拟量转换成某种变量，
再转换为数字量。
分辨率：A/D转换器的位数 03 量化误差：±Q/2
位数越多，Q越小，量化误差越小， 分辨率越高。
开关量输入及输出回路特点（光电耦合原理）
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
功能：
故障计算
执行： 启动元件启动后进入程序
保护逻辑（重合闸逻辑）
跳（合）闸逻辑
中断服务程序
当各种参数，信息，活动等需要及时处理时，可以在任 意时刻向危机发出中断请求，要求微型机快速响应，达 到快速处理的目的。实现微型机和其他设备同时工作， 并实现对异常情况的自行处理。
中断源——定时器中断，通信中断，异常中断 中断优先级别
90° 接 线 图
（3）按相启动
指同名相电流元件 和同名相功率方向元件的常开触点串联后， 分别组成独立的跳闸回路。
3.定时限与反时限电流保护特点
3.1定时限过电流保护特性
为了实现过电流保护的动作选择性， 各保护的动作时间一般按阶梯原则进行整定。 即相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大， 且每套保护的动作时间是恒定不变的，与短路电流的大小无关。
电力系统 微机继电保护
1 微机保护硬件 2 微机保护软件 3 继电保护知识复习
CONTENT
1.微机保护的硬件系统组成 2.两种A/D转换方式的数据采集系统 3.数模转换器的作用及形式 4.开关量输入及输出回路特点（光电耦合原理）
微机保护硬件
微机保护的硬件系统组成
微机保护硬件主要包括数据采集 部分（电压，电流等模拟量输入 变换等）；
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。
脉冲信号u0(t)的频率f(t)与输入电压usr(t)成正比。
VFC的输出位数取决于两个因素：VFC输出脉冲的最高频率fVFC 和 采样间隔Ts的大小和积分间隔个数N
优点：电压越高，频率个数越多，增大m可以提高分辨率和精度。 VFC具有抗干扰能力，具有滤去高次谐波的特点； VFC输出的频率信号是数字脉冲量。
3.定时限与反时限电流保护特点
3.2反时限过电流保护特性
流过熔断器的电流越大，熔断时间越短。 反时限过电流保护是指动作时间随短路电流的增大而自动减小的保护。 使用在输电线路上的反时限过电流保护， 能更快的切除被保护线路首端的故障。
Thank You