微機(jī)保護(hù)的基本原理與構(gòu)成

1、微機(jī)保護(hù)的基本原理與構(gòu)成知識(shí)與能力： 掌握微機(jī)保護(hù)的基本構(gòu)成，理解其基本原理，了解軟件的算法。 傳統(tǒng)的繼電保護(hù)是利用各種繼電器等硬件構(gòu)成，如定時(shí)限過電流保護(hù)是由電流繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器等組成；而微機(jī)保護(hù)是由硬件裝置和軟件構(gòu)成。一、一、 微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成與原理微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成與原理 1、微機(jī)保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu) 微機(jī)保護(hù)主要是由計(jì)算機(jī)、輸入輸出接口、人機(jī)聯(lián)系、軟件等構(gòu)成。 微機(jī)保護(hù)硬件構(gòu)成示意圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開關(guān)量輸入微型機(jī)系統(tǒng)開關(guān)量輸出 驅(qū)動(dòng)電路 打印機(jī)液晶顯示器人機(jī)接口繼電器觸模按鍵u/i 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)只能識(shí)別數(shù)字量，保護(hù)所反應(yīng)的電流、電壓等模擬信號(hào)需轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的微

2、機(jī)系統(tǒng)能接受的數(shù)字信號(hào)。 微機(jī)系統(tǒng) 用來分析計(jì)算電力系統(tǒng)的有關(guān)電量和判定系統(tǒng)是否發(fā)生故障，然后按照既定的程序動(dòng)作。這是微機(jī)保護(hù)裝置的核心，一般包括：微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、定時(shí)器等。CPU是微機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)工作的指揮中樞；存儲(chǔ)器是用于保存程序和數(shù)據(jù)；定時(shí)器用于觸發(fā)采樣信號(hào)，在V/F變換中，是頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的關(guān)鍵部件。 開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng) 輸入系統(tǒng)用于采集有接點(diǎn)的量（如瓦斯保護(hù)、溫度信號(hào)等）作為開關(guān)量輸入；執(zhí)行通過開關(guān)量輸出，起動(dòng)信號(hào)、跳閘繼電器等，完成保護(hù)各種功能。 人機(jī)對(duì)話接口 用于調(diào)試、定值整定、工作方式設(shè)定、動(dòng)作行為記錄、與系統(tǒng)通信等。包括：打印、顯示、鍵盤及信號(hào)燈、音響或語言

3、告警等。 電源 電源是微機(jī)保護(hù)裝置重要組成部分，通常采用逆變穩(wěn)壓電源。2、微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) A/D式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖所示： 變換器電 壓 形 成 回 路低 通 濾 波采 樣 保 持電 壓 形 成 回 路采 樣 保 持低 通 濾 波多路轉(zhuǎn)換開關(guān)存 儲(chǔ) 器總 線 電壓形成回路 微機(jī)繼電保護(hù)要從被保護(hù)對(duì)象的電流、電壓互感器處取得相應(yīng)信息。但這些二次數(shù)值、輸入范圍對(duì)典型的微機(jī)繼電保護(hù)電路卻不適用，需要降低和變換。一般采用變換器來實(shí)現(xiàn)變換。（微機(jī)保護(hù)參數(shù)的輸入范圍：05V或420mA） 采樣保持與低通濾波 由于微機(jī)保護(hù)只能對(duì)數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算和判斷，所以應(yīng)將連續(xù)模擬量變?yōu)殡x散量。采樣保持電路作用就是在一

4、個(gè)極短的時(shí)間測(cè)出模擬量在該時(shí)刻的瞬時(shí)值；并要求在AD轉(zhuǎn)換期間保持不變。 同時(shí)采樣：繼電保護(hù)大多數(shù)原理是基于多個(gè)輸入信號(hào)，如三相電流、三相電壓等。在每一個(gè)采樣周期對(duì)通道的量全部同時(shí)采樣。采樣保持器1采樣保持器2采樣保持器3A/D轉(zhuǎn)換器通道1通道2通道n多路轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)總線.信號(hào)采樣脈沖采樣信號(hào)保持信號(hào)采樣和0000tTctttTs 采樣頻率：采樣間隔 的倒數(shù)稱為采樣頻率 。采樣頻率的選擇是微機(jī)保護(hù)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。頻率高，采樣精確，但對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度要求也高，投資也就越高。 為了將信號(hào)波頻率限制在一定頻帶內(nèi)，一般利用低通濾波器將高頻分量濾掉，這樣可降低采樣頻率，即降低對(duì)硬件的要求。 多路轉(zhuǎn)

5、換開關(guān) 為了保證阻抗、功率方向等不受影響，對(duì)各個(gè)模擬量要求同時(shí)采樣，以準(zhǔn)確地獲得各量之間的相位關(guān)系。同時(shí)節(jié)省硬件，可利用多路開關(guān)輪流切換各通路，達(dá)到分時(shí)轉(zhuǎn)換的目的，共用A/D轉(zhuǎn)換器。sTsfUpp(+15v)Uss(-15v)輸出譯碼/驅(qū)動(dòng)SA15輸出Ui0 Ui15EnA0A1A2A3U0SA0 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 作用:將輸入模擬量變?yōu)榕c其成正比的數(shù)字量,以便進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和顯示。3、開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng) 開關(guān)量輸入 輸入方式：裝置面板輸入、經(jīng)端子排引入。并列接口PA0K1+5VK1外部觸點(diǎn)裝置端子+5VPA0(a)(b)4.7K+- 開關(guān)量輸出回路4、人機(jī)聯(lián)系 人機(jī)接口回路 微機(jī)保護(hù)的人機(jī)

6、接口回路是指鍵盤、顯示器及CPU插件電路。 作用：通過鍵盤和顯示器完成人機(jī)對(duì)話任務(wù)、時(shí)鐘校對(duì)及CPU插件通信和巡檢任務(wù)。 在單CPU結(jié)構(gòu)的保護(hù)中，接口CPU就由保護(hù)CPU兼任。在多CPU結(jié)構(gòu)保護(hù)中，另設(shè)專用的人機(jī)接口CPU插件。 鍵盤、顯示器接口 鍵盤處理內(nèi)容：落鍵識(shí)別、鍵號(hào)識(shí)別、重鍵處理。RD74LS138D0 D323451817161519P2.4P2.5P2.6P2.70YD4 R+5V825624574LS123456789ABCDEFDIR顯示電路以菜單的形式顯示各鍵盤操作及執(zhí)行結(jié)果。5、出口及信號(hào)插件 保護(hù)出口插件：24V信號(hào)電源24V出口電源啟動(dòng)信號(hào)電源0V跳閘信號(hào)1信號(hào)2信號(hào)

7、3 輔助信號(hào)插件：KS1電源0V24V出口電源24V信號(hào)電源KK-2KS2信號(hào)信號(hào)信號(hào)KS2-1KS1-1KS2-WC+WC非電量觸點(diǎn)CPU讀入 通信接口插件：液晶顯示器鍵 盤打 印 機(jī)GPS控制系統(tǒng)通信接口自檢告警打印電源控制并行接口監(jiān)控復(fù)歸GPS對(duì)時(shí)接口RS232C/RS422/RS485RXDTXDCOMMTXDRXD保護(hù)模塊1CPMMTXDRXD保護(hù)模塊2CPMMTXDRXD保護(hù)模塊nCPMM二、微機(jī)保護(hù)的軟件系統(tǒng)配置二、微機(jī)保護(hù)的軟件系統(tǒng)配置 1、接口軟件 接口軟件是指人機(jī)接口部分的軟件，其程序可分為監(jiān)控程序和運(yùn)行程序。調(diào)試運(yùn)行方式下執(zhí)行監(jiān)控程序，運(yùn)行方式下執(zhí)行運(yùn)行程序。 監(jiān)控程序主要是鍵盤命令處理程序，為接口插件及各CPU保護(hù)插件進(jìn)行調(diào)節(jié)和整定而設(shè)置的程序；接口的運(yùn)行程序由主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序構(gòu)成。主程序完成巡檢、鍵盤掃描和處理、故障信息的排列和打印。2、保護(hù)軟件的配置 保護(hù)軟件含主程序和中斷服務(wù)程序。 主程序：初始化、自檢；保護(hù)邏輯判斷和跳閘處理。 中斷程序：定時(shí)采樣中斷和串行口通信中斷服務(wù)程序。3、保護(hù)軟件的三種工作方式 運(yùn)行：保護(hù)處于運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行主程序和中斷服務(wù)程序。 調(diào)試：復(fù)位CPU。 不對(duì)應(yīng)狀態(tài)：當(dāng)選擇