微机继电保护基本原理
电力系统微型计算机继电保护
2002年4月电力系统微型计算机继电保护1.以微型计算机为核心的继电保护装置称为微型机继电保护装置。
2.交流电流交换器输出量的幅值与输入模拟电流量的幅值成正比。
3.脉冲传递函数定义为：在零初始条件下，离散系统输出响应的Z变换与输入信号的Z变换之比值4.当离散系统特征方程的根，都位于Z平面的单位圆之外时，离散系统不稳定。
5.在一个控制系统中，只要有一处或几处的信号是离散信号时，这样的控制系统称为离散_控制系统。
6.反映电力系统输电设备运行状态的模拟电气量主要有两种：来自电压互感器和电流互感器二次侧的交流电压和交流电流信号。
7.在一个采样周期内，依次对每一个模拟输入信号进行采样的采样方式称为顺序采样。
8.脉冲传递函数分子多项式为零的根，称为脉冲传递函数的零点。
9.从某一信号中，提取出有用频率成份信号的过程，称为滤波。
10.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的零点，能够滤除输入信号中不需要的频率成份。
11.合理配置数字滤波器脉冲传递函数的极点，能够提取输入信号中需要的频率成份信号。
12.数字滤波器脉冲传递函数的零点z i在脉冲传递函数表达式中以因子1-Z i Z-1的形式出现。
13.如果设计样本的频率特性频谱的最大截止频率为fmax，则要求对设计样本的单位冲激响应h(t)进行采样时，采样频率要求大于2fmax。
14.为了提高微型机继电保护装置的抗干扰能力，在开关量输入电路中采取的隔离技术是光电隔离。
15.利用正弦函数的三个_瞬时采样值的乘积来计算正弦函数的幅值和相位的算法称为三点采样值乘积算法。
16.在电力系统正常运行时，微型机距离保护的软件程序工作在自检循环并每隔一个采样周期中断一次，进行数据采集。
17.微型机距离保护的软件程序主要有三个模块—初始化及自检循环程序、采样中断子程序和故障处理程序。
18.在电力系统正常运行时，相电流瞬时采值差的突变量起动元件△I bc等于零。
19.电力系统在非全相运行时，一旦发生故障，则健全相电流差起动元件起动。
继电保护
继电保护知识一、基本概念：1，继电保护：泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。
2，继电保护装置：指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
3，事故：指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人生伤亡和电气设备的损坏。
4，近后备保护5，远后备保护6，一次和二次系统：一次系统：发电厂和变电所的电器主接线，是由高压电器设备通过连接线组成的系统称为一次系统。
一次设备对于运行可靠及检修方便要求甚高。
主要包括生产和转换电能的设备，接通或断开电路的设备，限制故障电流和防御过电压的电器，接地装置和载流导体5部分。
二次系统：二次系统是由二次设备组成的系统。
凡监视,控制，测量，以及起保护作用的设备，如测量表计，继电保护，控制和信号装置等，皆属于二次设备。
二、继电保护基本原理：1，单侧电源网络接线：——在电力系统正常运行时，每条线路上都流过由它宫殿的的负荷电流I f ,越靠近电源端的线路上负荷电流越大。
线路始端电压与电流之间的相位角决定于由它供电的负荷的功率因数和线路参数。
——在电力系统故障时，其状况图如上图（b)所示。
假定在线路B-C上发生了三相短路，则短路点的电压U d降低到零，从电源到短路点之间均将流过很大的短路电流I ,各变电所电压也将在不同程度上有很大降低，距短路点越近，电压降低越多。
2，双侧电源网络接线：——就电力系统中的任意元件来说，如上图所示，在正常运行时，在某一瞬间，负荷电流总是从一侧流入而从另一侧流出，如图（a)所示。
如果我们统一规定电流的正方向都是从母线流向线路，那么，A-B两侧电流大小相等，而相位相差180º。
当在线路A-B的范围以外（d1)短路时，如图（b)所示，由电源I所共给的短路电流I´d1流过线路A-B，此时A-B两侧的电流仍然是大小相等相位相反，其特征与正常情况相同。
《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。
电力系统继电保护原理(第四版)
电力系统继电保护原理(第四版)第二章继电保护的硬件构成第一节继电器的类别和发展历程继电器能反应一个弱信号(电、磁、声、光、热)的变化而突然动作，闭合或断开其接点以控制一个较大功率的电路或设备的器件。
继电器的分类按输入信号性质分：非电量继电器和电量继电器按功能分量度继电器在继电保护和自动装置中作为主要元件，与辅助元件有或无继电器配套电流、电压、频率、功率继电器等有或无继电器在保护装置中作为辅助元件中间、时间、信号继电器等电磁式继电器衔铁弹簧电磁铁工作回路电磁继电器触点信号电源一、电磁型继电器(Relay)继电特性：无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置动作电流：使继电器动作的最小电流值最小短路电流返回电流：使继电器返回原位的最大电流值最大负荷电流返回系数(恒小于1) I K re= K re= 0.85~ 0.9 I K act 触发特性曲线返回动作旋转衔铁式电流继电器结构6二、感应型继电器用电磁铁在一铝制圆盘中或圆筒中感应产生电流，电流产生转矩使圆盘或圆筒转动，使接点闭合的继电器。
四极感应圆筒式感应继电器工作原理与鼠笼式感应电机相似相当于两相式的电动机，垂直方向两磁极的线圈和水平两级的绕组磁通在空间上相差900,如果两磁通在时间上也相差900则可产生最大的旋转磁场圆筒上的转矩：M= KΦ1Φ 2 sinθ动作条件：电流大于定值(转矩大于弹簧反作用转矩),且θ为正(900时转矩最大)可反应两个电气量，如电压、电流，可实现方向继电器、阻抗继电器、差动继电器等电磁式电流继电器侧面正面电磁式中间继电器正面侧面五、微机保护将反应故障量变化的数字式元件和保护中需要的逻辑元件、时间元件、执行元件等和在一起用一个微机实现，成为微机保护，是继电器发展的最高形式。
20世纪70年代初、中期开始了微机保护研究的热潮源于计算机技术重大突破：价格大幅度下降、可靠性提高70年代中后期，国外已有少量样机试运行。
第2章 微机保护基础(1)
1、电压变换器（UV）
电压变换器原理接线如图2-11所示，UV原方与电压互感器相 联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源 的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用。
图2-11 电压变换器应用
2、电流变换器（UA）
电流变换器与电压变换器不同，从UA原方看进去，输入阻抗 很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。电流变换器应 用接线如图2-12所示。
图2-4 采样保持过程示意图
2) 采样频率的选择
采样间隔Ts 的倒数称为采样频率fs。
采样频率越高，要求CPU 的运行速度越高。 因为微机保护是一个实时系统，数据采集系 统以采样频率不断地向微型机输入数据，微 型机必须要来得及在两个相邻采样间隔时间 Ts内处理完对每一组采样值所必须做的各种 操作和运算，否则CPU 跟不上实时节拍而无 法工作。相反，采样频率过低，将不能真实 地反映采样信号的情况。 采样函数为一周期信号,采样间隔Ts太大，就 会有一部分相互交迭，新合成的X(f)*G(f)图 形与X(f)/Ts不一致，这种现象称为迭混。 为了避免迭混以便采样后仍能准确地恢复原 信号，采样频率fS必须大于信号最高频率fC 的两倍，即fS＞2fC，这就是采样定理。
<1>采样频率的方式选择
<2>.对多个模拟输入信号的采样方式
微机继电保护绝大多数的算法都是基于多个 模拟输入信号（如三相电压、三相电流等） 采样值进行计算的。如何对多个信号进行采 样，根据多个模拟输入信号在采样时刻上的 对应关系，可分别采用以下三种采样方式： 1、同时采样 2、顺序采样 3、分组同时采样
例
图
MAX125内部结构图
2.1.1
模拟数据采集系统
微机继电保护的原理及发展
保护 中 ， 以上任 务则 是 由微机 系 统 中 的各 程 序运 行 来
实 现的 。结 构 上 的 差 异 造 成 了 微 机 保 护 的 优 越 性 ：
（ １ ） 保 护性 能及可 靠性 大 幅提高 。 （ ２ ） 运行 维 护灵 活 、 便捷 ， 定期 校 验 简 易化 。 （ ３ ） 各种 附加 功 能 获 取 更 加 便捷 。（ ４ ） 各种保 护动 作正 确率 提 高 。（ ５ ） 经 济性 强 。 但 同时微机 保 护也 存 在 一定 的局 限性 如 ： 装 置 的硬 件 长 期性更新 换代 和装 置 的软 件不 可移植性 』 。
ｃ ａ ｌ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｙ； ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｓ ｈ ｏ ｏ ｔ ｉ ｎ 的安全运行程度要 求越 来越 高，安全指 标成为 电力系统一项重要的性
指 标 ，微 机 保 护 的产 生与 应 用将 电力 安 全 提 升 到 一 个 新 的 高度 。 目前 ， 国 内无 论是 输 电线 路 的保 护 、 变压 器保 护 或 其
他 电力主设 备保 护均有 实用的一套微机保护装置 ，以保 障电网的安全运行 。
关键词 继 电保 护 ；微 机 保 护 ；故 障 处 理 Ｔ Ｍ７ ７ １ 文献标识码 Ａ 文 章编 号 １ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８—１ ７ ８— ０ ３ 中图分类号
Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｌｉ ｎ ｅ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ Ｆｕｔ ｕ ｒ ｅ Ｔｒ ｅ ｎ ｄ
电力系统微机保护 ppt课件
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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。
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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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电力系统微机保护＿＿绪论
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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。
微机继电保护设计原理及其具体应用
微 机继 电保 护 起着 重 要 的作 用 ， 在继 电器保 护技
当地 功 扼
术领域 ， 除了离线地运用计算机作故障分析和继 电保 护装置 的整定 计算 ， 动作行 为分 析外 ， 目前成 熟 的微机
实 时保 护 已大 规模 进 入继 电保 护领 域 ， 机 继 电保 护 微
是继 电保 护技 术发 展的重 要方 向
摘
宁波
３５１） １ ０ ０
要： 阐述 了微 机继 电保 护 的硬 件具体 构 成及软 件 的设 计 方法 ， 并对 其在 电 力 系统 中的具体 应用情况 作 了
一
些讲述 以及 对微 机继 电器保 护运 行注意 事项作 了一 定 的介 绍 。 文献 标识 码 ： Ｂ
关键 词 ： 机继 电保护 ； 片机 ； 件 ； 微 单 硬 软件 ； 时 系统 ； 实 具体 应 用 中图分类 号 ： ＴＭ７ １ ７
Ｄｅ ｉｎ Ｐｒｎ ｉ ｌ ｆＭ ｉｒ ｃ ｍ ｐ ｔ ｒ Ｒｅ ａ ｏ ｅ ｔｏ ｎ ｔ ｐ ｃｆ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｓｇ ｉ ｃｐ ｅｏ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ｌ ｙ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ＩｓＳ ｅ ｉｉ Ａｐ ｌ ｔ ｃ ｃ ｏ
ｚＨＵ Ｙｏ ｇ ｆ ｎ ｎ — ｄｇ
ｓ ｅ ｉ ｃａ ｐｉａｉｎ ｐ ｃｆ ｐ ｌ ｔ ｉ ｃ ｏ
系统 又可 分为 过程控 制 与实 时信息处 理
１ 前 言
随 着 国民经济持 续快 速发 展 以及 人 民大众 生活水
平的 日益 提高 ， 电力用 户对 电能的需求 量越 来越 大 ， 对 供 电质 量 要求 也越 来越 高 ， 时 电力 部 门又 受 减 员增 同 效的制 约 ， 在大 规模发 展 建设 电网 同时 ， 员配 备却没 人 有相 应增 加 ， 于是 近几 年 来 无 人值 班变 电站 迅速 发 展
继电保护的基本知识
继电保护基本知识和电气二次回路一．继电保护的作用电力系统在运行中，由于电气设备的绝缘老化或损坏、雷击、鸟害、设备缺陷或误操作等原因，可能发生各种故障和不正常运行状态。
最常见的而且也是最危险的故障是各种类型的短路。
最常见的不正常运行状态是过负荷。
这些故障和不正常运行状态严重危及电力系统的安全可靠运行。
除了应采取提高运行水平、提高设备的制造质量、加强设备的维护检修、提高运行管理质量、严格遵守和执行电业规章制度等项措施，尽可能消除和减小发生故障的可能性外，还必须一旦发生故障，能够迅速、准确、有选择性地切除故障设备，防止事故的扩大。
迅速恢复非故障部分的正常运行，以减小对用户的影响。
要在段的时间内完成上述任务，只能借助于继电保护装置才能实现。
继电保护装置就是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并动作断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本作用是：（1）当电力系统发生故障时，能自动地的、迅速地、有选择性地将故障设备从电力系统中切除，以保证系统其余部分恢复正常运行，并使故障设备不再继续遭受损坏。
（2）当电力系统发生不正常工作情况时，能自动地、及时地、有选择性地发出信号通知运行人员进行处理，或者切除那些继续运行回引起故障的电气设备。
可见，继电保护装置是电力系统必不可少的重要组成部分，对保障系统安全运行，保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。
二．继电保护基本原理电气设备从正常工作到故障或不正常状态工作情况，它的电气量，如电流、电压的大小和它们之间的相位等，往往会发生显著的变化，继电保护装置就是利用这种变化来鉴别有无故障或不正常工作情况，以电气量的测量值或它们之间的相位关系来检测故障地点，有选择性地切除故障或显示电气设备的不正常工作情况。
现以上图所示的简单的线路电流保护为例，来说明继电保护的工作原理。
线路在正常工作时通过负荷电流，电流互感器TA的二次侧连接电磁型电流继电器KA的线圈，它所产生的电磁力小于继电器弹簧的反作用力，因而继电器不动作，它的常开触点处于断开位置。
继电保护课件PPT
基本原理的总结 电流 I ： 故障时增大 - 过电流保护 正常状态时 两侧电流相位相同 内部故障时 两侧电流相位相反 －差动保护 电压U ：故障时降低 －低电压保护 阻抗Z ：Z模值减小 －阻抗（距离）保护 非电气量：温度升高 － 瓦斯保护
各种硬件继电保护的特点：
电磁型继电保护（现在已很少应用）
微机型继电保护（现在被大量应用）
过电流保护原理，1901年电流差动保护原理，1908年方向性电流保护，1910年距离保护，1920年高频保护，1927年行波保护，1950年工频变化量保护，1980年，由我国专家提出。
继电保护硬件装置不断变化，但保护原理不变。
需要根据电力系统和负荷的具体情况，对这4个方面的要求适当地予以协调。
四、继电保护的发展简史
1、继电保护硬件发展
第一代静态保护
第二代静态保护
电磁型机电型
晶体管型保护
集成电路型保护
第三代静态保护
1901年发明
70年代
80年代后
微机保护
1960年发明
1970年发明
1972年发明90后大量应用
“四性”之间的关系：矛盾、统一
经济性考虑： 选择并配置继电保护装置时，应考虑经济条件，按被保护元件在电力系统中的地位和作用来确定保护方式。 对于重要的系统元件，如果选用简单价廉的保护装置，由于技术性能不佳，出现拒动或误动所带来的损失是惊人的。而对较为次要的数量很多的电气元件，则不应装设过于复杂昂贵的保护装置。
短路点
短路电流
主保护
远后备
近后备
K2
1 ～ 5
跳 5
跳 1、3
跳 2、4
K3