微機保護構成及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

《微機保護構成及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第二章微機保護的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)§2.1微機保護系統(tǒng)構成微機保護是以電壓、電流的采樣值為輸入量，以微機為控制器，以電氣設備的斷路器為被控對象的一個開環(huán)離散控制系統(tǒng)。微機保護是將被保護設備輸入的模擬量經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后變?yōu)閿?shù)字量，再送入計算機進行分析和處理的保護裝置。微機保護由硬件和軟件兩部分構成。微機保護整套硬件通常是用單獨的專用機箱組裝，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關量輸出、輸入系統(tǒng)及外圍設備等。微機保護的軟件由初始化模塊、數(shù)據(jù)采集管理模塊、故障檢出模塊、故障計算模塊與自檢模塊等組成。微機保護的硬件系統(tǒng)包括以下五部分：1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（或稱模擬量輸入系統(tǒng)）

2、：包括電壓形成、采樣保持、多路開關及數(shù)模轉(zhuǎn)換。2.微型機（或微處理器）主系統(tǒng)：包括微處理器、程序存儲器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、定時器、并串接口等。3.開關量輸入輸出系統(tǒng)：由微型機的并行接口、光電隔離器件及有觸點的中間繼電器等組成。完成保護需要的外部觸點接入、出口跳閘、人機對話等功能。4.通信接口。包括通信接口電路及接口以實現(xiàn)多機通信或聯(lián)網(wǎng)5.逆變穩(wěn)壓電源（5V±15V、±24V）微機保護硬件構成框圖（書）2.微機保護用硬件特點集成微處理器（MPU）、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、定時器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD)、并行接口(PIO)、閃

3、存單元(FLASH)、數(shù)字信號處理器(DSP)、通信接口等多種功能集成在一個芯片內(nèi)的單片機系統(tǒng)。把所有總線連同單片機都集成在一個芯片內(nèi)的總線不出片技術。不區(qū)分微機、單片機、微處理器微機保護的軟件包括數(shù)字濾波器，如減法濾波器、加法濾波器等。像有些不便于采用模擬濾波器的場合，如傅立葉濾波、小波變換等;微機保護算法，像幅值和相位計算、選相算法、濾序算法等;保護動作判據(jù)，保護基本原理的具體體現(xiàn);邏輯輸出，執(zhí)行跳閘、告警等數(shù)字信號輸出?！?.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD）做準備、轉(zhuǎn)換模擬量為數(shù)字量適應電力系統(tǒng)故障信號特點頻譜分布寬廣：從直流、衰減直流、工頻基波分量

4、到各次諧波（最高到數(shù)百千赫茲）在內(nèi)的暫態(tài)信號動態(tài)范圍寬廣：從正常運行的幾十安培到短路狀態(tài)下的幾萬安培甚至幾十萬安培微機保護常用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有兩種：一是采用逐次逼近原理的A/D芯片構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；另一種是采用VFC芯片構成的壓頻變換式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對于中低壓電力系統(tǒng)這兩種方式都在使用，而高壓或超高壓的保護裝置我國大都采用VFC變換方式。ADC方式是將模擬量直接轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的方法；VFC方式是將模擬量先轉(zhuǎn)變?yōu)轭l變脈沖量，再通過脈沖計數(shù)變換為數(shù)字量的一種變換方法。適應繼電保護特點要求模擬量設置應滿足繼電保護功能要求為準則典型的高壓線路保護需要：三相電流、零序

5、電流；三相電壓、線路側(cè)線間電壓；典型的三繞組變壓器差動保護需要：每一繞組側(cè)的三相電流因此，微機保護是一個多模擬量輸入系統(tǒng)包括電壓形成電路、模擬低通濾波器、采樣保持、多路開關、A/D轉(zhuǎn)換等部分采集量的選擇以高壓線路保護和三繞組變壓器差動保護為例，由于高壓線路保護一般具備全線速動保護（如高頻保護或光纖電流縱差保護）、距離保護、零序保護和重合閘功能。所以模擬量一般設置為以下8個量前7個量用于構成保護功能，最后的量為斷路器的另一側(cè)電壓，用于實現(xiàn)重合閘功能；對于三繞組變壓器的的差動保護，至少應該接入三側(cè)的三相電流，共9個模擬量。繼電保護所使用的電壓、電流都是來自于電

6、壓互感器（100V、線間電壓）和電流互感器（額定電流5安或1A，短路電流100A）電流(電壓)變換器再將TA(TV)二次側(cè)電流(電壓)均變換為適合AD轉(zhuǎn)換需要的±2.5V、±5V、±10V的電壓；1.電壓形成回路電壓、電流變換器電流變換器（TA）、電壓變換器（TV）和電抗變換器（TX）。作用：變換、隔離。在原副邊可加一屏蔽層，有利于抗干擾。電抗變換器具有阻止直流、放大高頻分量的作用，優(yōu)點是線性范圍大，鐵芯不易飽和，有移相作用。電流變換器特點優(yōu)點：只要鐵芯不飽和，其二次電流及并聯(lián)電阻上的二次電壓波形基本保持與一次電流波形相同且同相。缺點：再非周期分量的作用下

7、容易飽和，線性度較差，動態(tài)范圍較小。電流變換器二次測的并聯(lián)電阻數(shù)值為幾歐到十幾歐姆。前置低通濾波器的設置☆濾波器是一種能使有用頻率信號通過，同時擬制無用頻率信號的電路。低通濾波器是只讓低于截至頻率通過的濾波器?！钋爸玫屯V波器又稱為抗混疊濾波器，廣泛應用于采樣電路前，濾除高于采樣頻率一半的信號，因此截至頻率被設置為1/2fs。☆低通濾波器可以采用有源的、也可以采用無源的。☆無源濾波器由RLC元件構成；有源的由運放和RC元件構成；模擬低通濾波器(ALF)ALF(AnalogLow-passFilter)無源特點：無源濾波器構成簡單，頻率特性單調(diào)衰減的，不能做

8、到通帶平坦和過渡帶陡峭，可用于反映基波分量的保護；且電阻和電容回路