电力系统微机保护算法的对比浅析
微机继电保护在电力系统中的应用分析
送入计算机 的电压、 行状态中， 最 常见 同时也是 最危险的故障是发生各种形式的短 器 、电流变换器等信 号传送环 节的影响 ， 这 样会 引起 计算误差 ， 尤其是非周期分 路。 在发 生短路 时可 能产 生以下后果。 故障点很大的短路 电流 电流信 号会 发生畸变 ，
高频 分量 的相 位移等 因素 的影 响使得 畸变 尤为突 和所燃 起的 电弧， 使故障元件损坏 。 短 路电流通 过非故障元件 量 的衰减 、
切除故障的时间常常要求短到十分之几秒甚至百分之几秒， 切 除故 障元件 ， 这是保证 电力系统安全 运行 的最有 效方法 之 人 员做 好继 电保 护装 置的清扫 工作 。 在 对微 机继 电保 护装 置
一
。
实践证明只有在每个 电气元件上装设保 护装置才有 可能满足这 合打扫 ， 以防止一位 工作人员打扫 时误 碰运行 设备， 导致设备 个要求。
关键词 ： 电力系统 ； 微 机继 电保 护； 应用
１ 电力系统 继 电保 护的作 用
差， 特别是在 高频情况下， 它 的分布 电容 的容抗较小， 计算结果
但 实际上， 由于 电压互感器 、 电流互感器 、 电压变换 电力系 统在 运行 中， 可能发 生各种 故障 或 处于不正常运 误差更大。
性， 引起 系统振荡， 甚至使整个系统瓦解。 在 电力系统 的运行 过程 中需要 有人 定时定期 的过去进行 电力系统 中电气元件 的正常工作环 境遭 到破坏 ， 但没有发 有效 的维护， 以保证 电力系统能够正常的运行。 对此， 有关工作 生故 障， 这种情 况属于不正常运行状 态 。 例如 ， 因负荷超过 电 人员会按照规定对微 机继电保护装 置进行定期的勘查 ， 并且还
２ 微机继电保护装置的算法运用
浅析微机继电保护技术
浅析微机继电保护技术摘要：微机继电保护技术是一种新型的电力系统保护技术，具有灵敏度高、可靠性强、检修方便等优点。
本文通过对微机继电保护的原理及应用进行分析，探讨了其在电力系统保护方面的应用前景和发展趋势。
关键词：微机继电保护、电力系统、保护性能、应用前景、发展趋势正文：微机继电保护技术是将计算机技术、信息技术和电力系统保护原理有机结合起来，实现新型电力保护的一种技术。
相较于传统的机械式或电子式继电保护，微机继电保护具有以下几个优点：1. 灵敏度高：微机继电保护利用数字信号处理技术，可以对极短的故障信号作出反应，从而提高保护性能和故障判断的精确度。
2. 可靠性强：微机继电保护采用数字化设计，具有数据自校验及可靠性测试等功能，能够排除人为因素和器件寿命等因素的影响，确保保护的稳定性和可靠性。
3. 检修方便：微机继电保护可通过与计算机的连接实现数据采集和存储，故障判断模块及参数修改等操作，检修过程更为方便快捷。
微机继电保护技术在电力系统的保护领域中起到了重要的作用。
目前，它已被广泛应用于各种电力系统中，包括变电站、电力电缆、输电线路和发电机等。
从应用前景来看，微机继电保护技术将不断优化和发展，不断提高保护性能和故障判断的精确度，同时还将逐渐实现自适应、智能化控制等特性。
未来，随着计算机技术和通信技术的发展，微机继电保护技术的应用前景将更加广泛。
微机继电保护技术的发展可以追溯到20世纪70年代末期和80年代初期。
当时，人们已经意识到微机技术在电力系统保护中的潜在作用，开始研究和开发微机继电保护技术。
随着计算机技术的不断发展和硬件成本的降低，微机继电保护技术得到了越来越广泛的应用。
在电力系统中，传统的机械式和电子式继电保护由于受到器件寿命、灵敏度等方面的限制，不再满足保护要求。
而微机继电保护利用现代数字技术，能够快速准确地诊断和保护各种电力设备，大大提高了电网的安全性和保护性能。
微机继电保护技术的应用场景非常广泛。
第03部分--微机保护算法
天津大学 李斌
1
本节主要内容
一、概述 二、半周积分算法 三、傅立叶级数算法 四、起动元件算法 五、其他保护原理算法
2
一、概述
微机保护装置根据模数转换器提供的 输入电气量的采样数据进行分析、运算和 判断，以实现各种继电保护功能的方法称 为算法。
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一、概述
继电保护的种类很多： 按保护对象分有元件保护、线路保护等； 按保护原理分有差动保护、距离保护、电压、电 流保护等。 不管哪一类保护的算法其核心问题归根结底 不外乎是算出可表征被保护对象运行特点的物理 量等。有了这些基本的电气量的计算值，就可以 很容易地构成各种不同原理的保护。
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四、起动元件算法
突变量起动判据及其实现
Δi ( k ) = [i ( k ) − i ( k − N )] − [i ( k − N ) − i ( k − 2 N )]
计算得到的突变量可补偿电网频率 变化引起的不平衡电流，因此受频 率偏差、系统振荡的影响小得多。
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四、起动元件算法
相电流差突变量起动判据 起动元件算法 带浮动门槛的突变量起动判据
15
二、半周积分算法
总评：
半周积分算法需要的数据窗为10ms。该算法本身具 有一定的滤除高频分量的作用。因为在积分的过程中， 谐波分量的正、负半周相互抵消，而剩余的未被完全抵 消的部分所占的比重就小的多了。但是该算法不能滤除 直流分量。由于该算法运算量小，因而对精度要求不高 时可以采用此种此种算法。
另一类算法是直接模仿模拟型算法，仍以距 离保护为例，根据动作方程来判断是否在动作区 内。 它是直接模仿模拟型距离保护的实现方法，根 据动作方程来判断是否在动作区内，这一类算法 的计算工作量略有减小。
微型机继电保护基础3 微机保护的算法
微机保护的算法-概述
电气量参数计算（乃至所有相关算法）的速度则直接
决定着保护的动作速度。算法的计算速度包含有两方
面的含义：一是指算法的时间窗（数据窗）长度，即
从故障发生时刻算起需要多长一段时间的输入信号的 采样数据才能计算出所需的电气量参数值；二是指算 法的计算量，算法越复杂，运算量也越大，在相同的 硬件条件下，计算时间也越长。
式中，im(t)和im(t-T)均为可以测量的电流。
将上式转换为采样值计算公式得 ik ik ik N
式中Δik—故障分量ik(t)在k采样时刻(t=kTS)的计算值(由于采
样间隔TS基本固定，因此可以省略TS符号，下同); ik—ik(t)在k时刻的测量电流采样值; ik-N—k时刻之前一周期的电流采样值(N是一个工频周期的采 样点数)。
ui
1
1
j (u 1 i 2
2
u i)
2 1
i2
2
R jX
i1
所以
R
u i
2
2 2
ui
1 2
1
,X
ui
1
2 2
u i
2 2
1
i2
i1
i2
i1
R、X算出后，可以直接与定值比较，决定是否动作。
微机保护的算法
假定输入为正弦量的算法
二、导数算法
仍一电流为例，设i1为t1时刻电流的瞬时值。
其大小是相等的，即
iL (t ) iL (t T )
式中iL(t)—t时刻的负荷电流，
iL(t-T)—比t时刻提前一个周期的负荷电流， T—工频信号的周期
电力系统微机保护算法的对比分析
研究电力系统微机保护算法的目的在于找出好的算法,使之在满足工程精度和响应速度要求的前提下,尽可能减少数据采集量和计算时间，减少对输入数据的特定要求。
对此,人们已经进行了大量的研究,提出了许多适于微机保护的计算方法。
下面对常用的交流采样算法作简单介绍并分析其各自的优缺点。
2正弦函数模型的算法所谓正弦函数模型的算法就是假设被采样的信号电压、电流均是频率已知的正弦波，不含有非周期分量，也不含有其他谐波，如何从中计算出电压、电流的幅值和相位的方法。
2.1两点乘积算法两点乘积算法对电路中电压和电流在任意时刻进行相隔4/T采样，通过计算获得电压和电流的有效值、有功功率和无功功率。
对工频交流电而言，两点乘积法的数据窗为T/4=5ms，它的优点是计算简单快速，克服了一点采样法要求输入对称三相电流和电压的缺点，但是它同样没有滤波作用，而且受直流分量影响最大。
两点乘积法对采样的时间要求精确等于T/4,否则将会产生误差。
根据电流I 和电压U求阻抗R、X的公式为：两点乘积算法其数据窗长度为1/4周期，对50Hz工频而言为5ms。
实际上，正弦量任何两点相邻的采样值都可以算出有效值和相角，即可以使两点乘积算法所需要的数据窗仅为很短的一个采样间隔。
2.2半周积分算法半周积分算法的原理是一个正弦量在任意半个周期内绝对值的积分为一常数。
半周积分法需要的数据窗长度为10ms,算法本身有一定的滤波能力。
偶次高频分量的正负半周在工频半周积分中完全相互抵销, 奇次谐波虽未能完全抵销, 但其影响也小多了,它不能抑制直流分量, 故必要时可另配简单的差分滤波器或用电抗变换器来削弱电流中非周期分量的影响。
对于运算精度要求不高的保护而言, 使用该算法可以提高保护装置在严重故障情况下的动作速度。
2.3导数算法导数算法也叫做微分法。
这种算法只需要知道输入正弦量在某一时刻t1的采样值和该时刻的导数，即可算出其有效值和初相位。
以电流为例，设i1为t1时刻的电流瞬时值，表达式为:则此时刻电流的导数为：以上表明，只要知道电流在某一时刻的采样值和导数，就可以求出电流的有效值和初相位。
微机保护论文保护算法论文：对一起220KV线路故障保护动作行为的分析
微机保护论文保护算法论文：对一起220KV线路故障保护动作行为的分析摘要：本文对一起220kv线路故障保护动作行为做了分析。
关键词：微机保护保护算法精度速度1 概述2009年12月16日，石家庄电网某220kv变电站264线路发生a相线路瞬时性接地故障。
264rcs931bm电流差动保护、工频变化量阻抗保护动作，跳开264a相开关，重合闸动作，264a相开关重合，重合成功。
在此次故障中，psl603gc 保护只启动，没有保护动作出口。
保护动作情况兆通侧保护最快10ms动作。
rcs931bm型保护跳闸报告：10ms 电流差动保护跳a相11ms 工频变化量阻抗跳a相851ms 重合闸动作出口psl603gc保护跳闸报告：1ms 差动保护启动859ms 重合闸动作出口2 分析由故障录波图可以看出，此次故障只持续了相当短的时间，南瑞的保护能正确动作，而南自的保护没有动作，可能的问题是出在两种装置的保护算法上存在的差异导致的此种结果的发生。
以下将分别列出两种保护的算法进行比较和分析：qrcs931bm装置主保护采用的是半波积分算法，当将半波积分当成一种保护算法时，不一定在短路10ms+ts时间后才开始计算，所以用半波积分算法，保护动作时间是非常快的。
而psl603gc保护动作的算法为傅式全周算法，因此故障的持续时间非常短仅为10ms，因全周傅式算法有很好的滤波能力，但其数据窗需要一个周波加一个采样周期，响应时间较长，故对此次如此短的瞬间的故障响应能力不够导致保护只启动没有动作出口。
以下将详细分别介绍两种保护算法的原理：2.1 全周傅里叶算法傅式算法的基本思想来自傅里叶级数，它假定被采样信号时一个周期性的时间函数，除基波外还含有不衰减的直流分量和各次谐波。
设该周期信号为x(t)，它表示为各次谐波分量的叠加，这表明一个周期函数x(t)的各次谐波可以看成振幅分别为xs和xc的正弦量和负弦量的叠加。
根据傅氏级数原理，当已知周期函数x(t)时，可以求其m次谐波分量的正弦和余弦系数式中：t为x(t)时的周期，继电保护中感兴趣的是基波分量（m=1）因此基波分量的正弦和余弦分量的系数为求上边的积分可以采用梯形和矩形法，设每一周采样n 点，则一周内各采样点分别为n\n-1\n-2，对应的采样值就是在这些点上的x(t)函数值x(n)、x(n-1)、x(n-1)，将上面积分式中的sinwt及coswt也进行离散化，于是有矩形法：可见它们就是非递归离散系统的一般表达式，此式可用于编程。
微机保护算法性能分析
半周 积分算法的依据是一个正弦量在任意半个周期 内绝对值的积分为一常数。 半周积分算法本身所 需的数据窗长度 为工频的 １ ／ ２ 周期 ，时延为 １ｍ ，显然较长 。它进行的是积分运算 ， ０ｓ 有一定 的滤 除高频 干扰 信号 的作用 ，因为叠加在基频成
第１ ９卷 第 ８期 ２１ ０ ０年 ８月
牡丹江大学学报
Ｊ ｕ ｎ １ ｏ Ｍ ｄ ｎ ｉｎ Ｕ ｉｅ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｆ ｕ ａ ｊａ ｇ ｎ ｖ ｒ ｉ ｙ
Ｖｏ１ ９Ｎｏ ．１ ．８ Ａ ｇ ２０ ０ ｕ． １
文章编 号：１０ ．７ ７ （０ ０ ８０ ２ ．２ ０ ８８ １ ２ １ ）０ ． １５０
提 高微机保护的选择性 、速动性、灵敏 性和 可靠性 ，满足 电网安全稳定运行 的要 求具有现 实指 导意义。
关键词 ：微机保护算 法；衰减非周期分量 ；傅里叶算 法；最小二乘算 法；卡 尔曼滤波 算法
中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ 文 献标 识码 ：Ａ Ｍ７ １
引 言
导数法需要 的数据 窗较短 ，仅 为两个采样间隔 ，且 算式也不复杂 ， 这对于加快保护的动作速度是有好处 的。 但是 由于它要用导数 ，这将带来两个 问题 ：一是要 求数 字滤波器有 良好 的滤去 高频分量 的能力 ，因为求导数将 放大 高频分量 。二是 由于用差分 近似求导 ，所 以算 法的
础的离散傅里叶变换应用最为广泛 。在电力 系统发生故
作者 简介：向阳芳 （ ９ ５ ） １６ ～ ，女，高级讲 师，主要从事 电力系统研 究。
１５ ２
障时 ，往往是在基 波的基 础上叠加有衰减的非周期分量 和各种高频分量 ，傅 氏算 法利用傅 氏级数将周期函数分 解 为正弦和余弦函数 ，最适合微机保护计算其基频或倍 频分量 。下面对傅里 叶算法 的性能进行分析。
几种电力系统微机保护算法浅析
可能 。
微机保护新原理新算法 的研究与应用 ， 是微机保
护 具有 生命 力 和不 断发 展 的重 要 内容 。模 糊 判 别 原 理、 自适应 原理 、 综合 优化 原理 已在微 机保 护 中获得 了
翻一番。其结果不仅计算机硬件 的性能成倍增加 ， 价 格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｏ ｅ ｙｔｍ； ｃ０ ｒｃ ｓｏ ｒｔｃｉｎ； ｌｏ ｔｍ ｙ ｗｏ ｄ ｐ ｗ ｒｓ ｓ ｅ ｍｉｒｐ ０ ｅｓｒｐ ｏｅ ｔ ａｇ ｒｈ ｏ ｉ
１ 前 言
在 计算机 领 域 ， 展 速度最 快 的当属计 算机硬 件 ， 发 按 照著名 的摩 尔定 律 ， 片上 的集成度 每 隔 ｌ ２ 芯 ８— ４月
２ 随即函数模型算 法
该算法假设输入电压 电流中所含各种成份均可以 用精确的数学模型来描述。通过预设拟合及补偿 ， 可 以准确地描述电力系统故 障后 的电压电流， 以达到较 高的计算精度。从原理上来说 ， 该算法适用于各种保
块化分布式系统 中相互联系和通信的理想方式。微机
Ｗ ＮＧＳ ｕｉＺ Ｏ Ｊｎ ａ ，Ａ ｕｌ ｎ ，Ｈ ＮＧＳ ｕ ｎ －ｉ Ａ ｈａ ，ＨＵ ｕ － ｎ Ｃ ＯＺ —ａ ｇ Ｚ Ａ ｈａ ｇｐｎ ｆ ｉ ｇ （ ｏ ｅｅｏ ｌｃｒ ａ Ｅ ｇｎｅｉｇａｄＩｆｒ ｔ ｎ Ｔ ｒｅＧ ｒｅ ｎｖｒｉ ， ｉｈｎ ４ ０ ２，ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅｔｃｌ ｎｉｅｒ ｎ ｎ ｍａ ｏ ，ｈｅ ｏｇｓＵ ｉｅ ｔ Ｙ ｃａｇ ３０ Ｃ ｉａ ｌ Ｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｓｙ ４
摘 要： 分析 了现代微机保护技术的发展趋 势， 阐述 了电力系统发展对微机保护的新要求。找 出好的微机保护算
法 ， 之在 满足 工程精 度 和响应 速度要 求的前提 下 ， 可 能减 少数据 采 集 量和计 算 时 间 ， 少对输 入 数 据 的特 定 使 尽 减
微机保护中的数字滤波器算法比较
微机保护中的数字滤波器算法比较发布时间：2021-06-28T16:35:35.410Z 来源：《基层建设》2021年第9期作者：刘银[导读] 摘要：微机保护算法是微机保护研究的重点，微机保护不同功能的实现，主要依靠其软件算法完成。
国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司内蒙古通辽市 028000摘要：微机保护算法是微机保护研究的重点，微机保护不同功能的实现，主要依靠其软件算法完成。
微机保护的一个基本问题便是寻找适当的算法，使运算结果的精度能满足工程要求，并尽量减少计算所需要的时间。
在选择算法时，考虑两个重要问题，即计算速度问题和计算精度问题，而这两者通常是矛盾的，若要精度高，则要利用更多的采样点，相应便增加了计算工作量，降低了计算速度。
对微机保护算法的综合性能进行分析，确定特定场合下如何合理的进行选择，并在此基础上进行补偿与改进，对于进一步提高微机保护的选择性、速动性、灵敏性和可靠性，满足电网安全稳定运行的要求有现实指导意义。
关键词：正弦函数模型算法；两点乘积算法；导数法传统的继电保护是直接将模拟信号引入保护装置，由各种不同原理的继电器实现幅值、相位、比率的判断从而实现保护的功能，继电器是由硬件实现的。
而微机保护则需要将模拟信号转换为数字信号，经过某种运算求出电流、电压的幅值、相位，并与整定值进行比较，以决定是否发出跳闸命令。
微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，这种以实现各种继电保护功能的方法称为算法。
最初，人们从简单的情况出发，即从电压电流为纯正弦变化的情况出发，提出了许多算法，其中有半周内找最大值的算法，导数算法，采样值积的算法，和解方程组的算法等等。
本文将重点对正弦函数模型算法进行分析 1正弦函数模型算法正弦函数模型算法是基于提供给算法的原始数据为纯正弦量的理想采样值。
以电流为例，可表示为：（1-1）实际上故障后的电流、电压都含有各种暂态分量，而且数据采集系统还会引入各种误差，所以这类算法要获得精确的结果，必须和数字滤波器配合使用，而不是直接应用模数转换器提供的原始采样值。
电力系统微机保护浅析
电力系统微机保护浅析摘要：随着我国社会主义现代化进程的快速发展，电力系统的发展也是相当稳定和迅猛的，从最初的电磁继电保护装置发展到如今的微机保护系统。
每一次的进步带动的都是经济的巨大发展。
本文对电力系统微机保护进行分析探讨，以供参考学习。
关键词：电力系统；微机；保护；前言：电力是我们生活中重要的组成部分，我们的生活以及企业的生产活动中离不开电力，因此，我国的经济和科学的发展都与电力系统的安全和稳定有着密不可分的关系。
目前，现除了继电保护以外，微机保护也是电力保护系统中的重要组成部分。
一、电力系统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，数据采集系统、输出输入接口、微型计算机系统及电源。
1.1数据采集系统传统保护是把电压互感器二次侧电压信号及电流互感器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。
1.2微型计算机系统微型计算机是微机保护装置的核心。
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，配以程序存储器、数据存储器、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。
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电力系统微机保护算法的对比浅析
随着电力系统规模和复杂度的不断增加，电力系统稳定运行的
保护问题逐渐成为人们关注的焦点。
从传统的机械保护发展到微机
保护，保护算法也不断发展创新。
本文将对电力系统常用的微机保
护算法进行比较分析，包括差动保护、过电流保护、方向保护、零
序保护和距离保护。
差动保护是电力系统最基本的保护方式之一，它能够检测到设
备的内部故障，如变压器、发电机、电动机等。
差动保护是一种基
于电流差值原理的保护方式，通过比较不同位置的电流大小差异，
来判断设备是否发生故障。
差动保护具有灵敏度高、可靠性强等优点，但是其在应对多回路、多断路的情况下感受到干扰的能力有限，在网络系统结构较复杂的大型电力系统中应用受到局限。
过电流保护是电力系统中最常用的一种保护方式，它能够检测
到短路、过载等故障。
过电流保护是一种基于电流大小原理的保护
方式，通过比较电流的大小和预设值的大小来判断是否发生故障。
过电流保护具有灵敏度高、适用范围广等优点，但是其在检测故障
类型方面存在优势不足的问题，可能会误判故障类型，不适合对设
备的差异化故障进行保护，如设备的绝缘性能严重下降等。
方向保护是电力系统中起到关键作用的保护方式，能够检测到
单相接地、三相接地等故障。
方向保护是一种基于相对相位差原理
的保护方式，通过比较电流相位的变化来判断是否发生故障。
方向
保护具有反应迅速、准确性高的特点。
但是，方向保护需要选用合
适的方向保护地电流选择方式，否则会影响保护的发挥效力。
同时，
在大型电力系统中，方向保护应用受到其检测能力受限、复杂设备
故障判断有困难等问题的制约。
零序保护是在电力系统中对于单相接地故障最为敏感的一种保
护方式。
零序保护是一种基于电流的对称和不对称分量原理的保护
方式，通过比较负荷侧和电源侧零序电流的大小，来判断是否发生
故障。
零序保护具有对于单相接地故障具有很高的敏感性和准确性
的特点，但是其在面对复杂故障类型时会出现误判的情况。
距离保护是电力系统中应用最广泛的一种保护方式。
它能够检
测到线路短路、线路开路、并联故障等故障类型。
距离保护是一种
基于电压与电流的比值原理的保护方式，通过电流电压比值来判断
故障距离的远近，从而确定故障的存在和位置。
距离保护准确性高，能够应对多种故障类型，但其对电力系统的信号延迟呈现敏感度，
同时，距离保护的准确度与系统负载有关，负载率越高，保护的准
确度较低。
总结来看，电力系统常用的微机保护算法各有优劣，应根据不
同的应用需求进行选择。
同时用于不同终端设施中以达到保护方案
的全面保障。