1、微型机继电保护基础绪论一、 子计算机在继电保护领域中的应用和发展概况故障分析计算、继电保护行为分析（60 年代至今）应用： 继电保护装置的仿真测试继电保护的计算机辅助设计由微型计算机构成继电保护装置本课程主要涉及第四项，即由计算机构成继电保护继电保护：在电力系统的某个设备发生故障的情况下，灵敏、快速、可靠、准确地将故障部分切除，维持非故障部分正常运行。采用的原理： 1.电流增大2.电压降低3.阻抗变化 .jjjIUZ4.功率变化5.相位变化只要能够反应上述变化、区分正常与故障、以及故障的范围，就可以构成继电保护。至今，已经历：感应型 电磁型 整流型晶体管型 集成电路型 微机型微机保护是继电保护
2、发展的最新阶段。发展历程：60 年代：提出设想70 年代：理论（算法、数字滤波等）探索，样机制作80 年代：实用装置研究90 年代至今：发展完善及推广应用（已发展三代）现状：已全面推广应用，所有厂商及高等院校、研究机关均以微机保护为研究重点，新上电力设备机保护的继电保护几乎全部为微机保护，许多老设备的继电保护也进行了微机化改造。趋势：1.监控保护一体化。2.人工智能、专家系统、灰色理论等引入微机保护，使其能适应电力系统的各种运行情况。3.发展继电保护专用微机芯片。4.探索新的原理（单端量保护）二、 微机保护的特点1. 维护调试方便继电保护责任重大，需定期维护调试。传统保护硬件逻辑调试非常困难。
3、微机保护硬件简单，主要功能由软件实现。微机保护具备自检功能，出现问题可以随时发现。2. 可靠性高自动纠错、自动识别和排除干扰、自动检测、发现故障、闭锁保护。3. 易于获得附加功能动作顺序、动作时间记录、故障类型、相别、波形。4. 灵活性大硬件通用，改变软件即可改变功能。5. 性能得到改善很强的运算能力和分析处理能力，完成精确复杂的计算方法第一章 微机保护的硬件原理及设计选择原则1-1 概述微机保护出现 20 年来，得到了快速的发展，现有多个专业厂家生产微机保护装置，其硬件系统各有特点。华北电力大学、杨奇逊院士：第一代（84-90 年） MPD-1、单 CPU 结构、硬件示意图如下：CPU电压形
4、成 ALF S/H 多路开关MPX电压形成 ALF S/H A/DMPUEPROMRAMM定时器并口并口并口光隔主要特点：单 CPU 系统；总线需要引出印刷；电路板比较复杂；可靠性差。第二代：WXH-11（90 年代以后） 、多 CPU 结构模拟量系统机 PRINTER整个系统有五个 CPU（8031） 。四个 CPU 分别用来构成高频、距离、零序保护和综合重合闸，另一个 CPU 用来构成人机接口，A/D 转换采用 VFC 型。每一个 CPU 系统都是一个独立的微机系统，任何一个损坏，系统仍然工作。数据总线、控制总线和地址总线均逻辑跳闸信号告警零序保护 6记数 单片机 开出高频保护 4记数 单
5、片机 开出重合闸 7记数 单片机 开出距离保护 5记数 单片机 开出交流输入1模数变换2模数变换3接口不引出印刷电路板，可靠性较高。交流输入及跳闸出口部分可靠性较高。第三代：CSL101A （1994 年鉴定，96 年推广）多 CPU 结构，与第二代不同之处在于：（1） CPU 采用不扩展的单片机，即构成微机系统所需的微处理器、RAM、EPROM 等全部集中在一个芯片内部，总线不出芯片，具有很高的抗干扰能力。（2） VFC 采用第三代 VFC 芯片 VFC110 最高震荡频率为 4M，相当于 A/D 精度的 14 位。（3） 设有高频、距离、零序和录波 CPU 插件，重合闸不包括在保护之中。南
6、京电力自动化研究院、南瑞公司 LFP-900 系列（沈国荣院士）LFP-900 系列包括从 35KV66KV 中低压线路保护220KV500KV 线路高压超高压线路保护，用于不同电压等级时，保护的配置情况有所不同。以 LFP-901 为例，说明配置情况。采用多 CPU 结构，含有三个 CPU，两个用于构成保护，一个用于人机接口 CPU 均为 Intel 80196KCPTCT起动交流TATV管理 CPU低通 A/D CPU3VFC CPU2计数 单片机 开出CPU1计数 单片机 开出 出口信号起动：纵联保护（工频变化量方向、零序功率方向、复合式距1CPU离元件） 、零序后备保护Z：距离保护、综
7、合重合闸2：人机对话、起动、为出口提供？电压3CPU、 采用 VFC 型 A/D 转换， 采用逐次逼近式 A/D12 3CPU转换最近又推出 RCS-9000 系列保护（单片机加 DSP 结构）此外，还有许继电器股份有限公司生产的 WXH-800 系列微机保护、国家电力公司南京电力自动化设备总厂生产的PSL601（602 ）数字式高压线路保护的等，都各有特点，不再一一论述。各种微机保护硬件虽各不相同但一般均包括以下三大部分：（1）.模拟量输入系统（数据采集系统）作用：TA 输出电流 （计算机能辨识TV 输出电压 处理的数字量）构成： A/D 型：电压形成、ALF、 S/H、MPX、A/DVFC
8、 型：电压形成、VFC 、光隔、计数器（2）.CPU 主系统作用：对采集系统采集到的数据分析计算、完成各种继电保护功能。构成：CPU、 EPROM、RAM、 目前的保护都PROME2有多个 CPU（3） .开关量输入输出系统开关量输入：断路器位置等作用： 开关量输出：继电器输出（4） 人机接口（5） 通讯接口1-2 模拟量输入系统（数据采集系统）1-2-1 A/D 型模拟量输入系统一基本框图： 总线二电压形成回路TV：二次额定电压为 100V。正常运行时输出 100V 左右，系统故障时，输出在 0100V 之间变化TA：输出正比于一次电流。额定输出 1A 或 5A。正常多路开关A/D电压形成
9、ALF S/HALF S/H电压形成一般小于额定值。系统故障时其二次电流可在 120 倍额定范围内变化。ALF S/HMPX 及 A/D 等电子回路允许的输入信号的范围一般为-5V +5V 或-10V +10V（也有 05V，010V 者）因而需要变换。电压：100V V 或 V2510实现 ： （1）电压变换器100V 或 V2510（2）电流变换器2.5ma 2.5 ma 100V 或 V2510电流（1020） A 或 AIn2510实现： （1 ）电流变换器(1020)In或 V2510（2）电抗变换器(1020)In 或 V5210各变换器除具有电平变换作用外，还具有隔离的作用，使
10、TATV 二次回路与微电子电路之间没有电的联系。三采样保持电路（S/H）和模拟低通滤波器 ALF（一）S/H 电路的作用和原理。作用：在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模数转换器转换期间保持其输出不变。原理： ASsrUscU逻辑输入阻抗变换器：实际是电压跟随器（运放型） ，有很大的输入阻抗和很小的输出阻抗。阻抗变换器1阻抗变换器2AS：受控电子开关，逻辑输入高电平，AS 接通。逻辑输入低电平，AS 断开。：保持电容，chAS 接通时， 快速充放电，使h usrchs称为采样或跟踪。AS 断开时， 放电回路电阻很大，短时间内可认为不变。chusrcnsAS 在处于接通和断开交替的状态，则整个电路不断工作在采样保持状态。采样过程的示意图如下：书上 P4 页图 1-3 为理想化情况，实际情况下，采样脉冲必须有一定的宽度，使 有足够的时间跟踪 的变化。ch usr信号 usr逻辑输入（采样脉冲）
