國網(wǎng)-學長全繼電保護

電力系統(tǒng)繼電保護原理主講教師：電自教研室2.繼電保護的硬件構(gòu)成2.1繼電器1、繼電器的分類☆按照動作原理分為：電磁型、感應(yīng)型、整流型、電子型和數(shù)字型等；☆按照反應(yīng)的物理量可分為：電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器和氣體（瓦斯）繼電器等；☆按照繼電器在保護回路中所起的作用分為：啟動繼電器、量度繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器和出口繼電器等；2、對繼電器的基本要求：工作可靠，動作過程具有“繼電特性”。3、繼電器的繼電特性：繼電器的動作明確干脆不可能停留在某一中間位置，這種特性稱為“繼電特性”。IIre

Iop返回動作繼電器的動作電流：使繼電器動作的最小電流；繼電器的返回電流：使繼電器返回的最大電流；*返回系數(shù)：

1IKop

Irere(0.85~0.9)電磁型電流繼電器3個力矩：電磁力矩Mdc；彈簧力矩Mth；摩擦力矩Mm；Mdc

Mth

MmMth

Mdc

Mm動作條件：返回條件：rI12345678dcMMmMth2.2微機繼電保護簡介計算機用于現(xiàn)場工業(yè)控制的例子舉不勝舉250Kb/s,16位,16路高分辨率多功能

卡能夠提供通道和數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出通道,

保護電壓可達到2500VDC.它們是要求采取高電壓 工業(yè)應(yīng)用的理想選擇.此外,所有輸出通道都提供高電壓保護8通道數(shù)字量輸入和8通道繼電器輸出卡CAN總線接口卡計算機控制系統(tǒng)(ComputerControlSystem，簡稱CCS)是應(yīng)用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。輔助部件：輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系：可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數(shù)字信號進行聯(lián)系；也可以

是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進行聯(lián)系?？刂颇康模嚎梢允鞘贡豢貙ο蟮臓顟B(tài)或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優(yōu)化目標。對于一個具體的微機保護裝置，通常將硬件電路按功能分別布置在幾個PCB

板上——稱為保護的“插件”，各插件安裝于一個機箱中，采用總線把各插件聯(lián)系在一起，構(gòu)成一套完整的保護裝置。從結(jié)構(gòu)上看，一個完整的微機保護包含以下幾部分：機箱、插件、面板、總線1.1.2

微機保護裝置的結(jié)構(gòu)護及其特點DAS保護微機系統(tǒng)（1~n個）開入電源繼電器開出開入GPS至通信網(wǎng)系統(tǒng)完微成把電壓互保感器和電流互感器二次的電壓、電流信號變換為數(shù)字信號，供微機系統(tǒng)使用。保護微機系統(tǒng)實現(xiàn)具體的繼電保護功能，由不同的實現(xiàn)不同的繼電保成框圖護功能。管理微機系統(tǒng)主要作為人機段。通常為外部繼電器的接點、保護屏上的投退壓板、操作把手的接點等，一般是經(jīng)光電后輸入微機系統(tǒng)。LC

穩(wěn)保護系統(tǒng)通過開關(guān)量輸出驅(qū)動電路使繼電器動作。這些繼電器包括跳閘出口繼電器、信號繼電器、硬件故障的告警繼電器。微機保護裝置具有一般計算機系統(tǒng)共同的特點計算——速度足夠快計算——精度足夠高——容量足夠大邏輯判斷硬件的通用性智能化——程序化設(shè)計的結(jié)果通訊——網(wǎng)絡(luò)接口現(xiàn)場應(yīng)用的微機保護發(fā)電廠值班人員監(jiān)視機組生產(chǎn)2.3微機繼電保護硬件系統(tǒng)的構(gòu)成電壓形成電壓形成LFLFS/HS/HMPXA/D并行接口MPUEPROMFLASHRAM串行接口時鐘譯碼邏輯定時器光電隔離出口電路開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出鍵盤LCD系統(tǒng)微機主系統(tǒng)串行通信輸入/輸出系統(tǒng)來自電流互感器電壓互感器2.3.1微機保護硬件功能結(jié)構(gòu)劃分將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號對到的數(shù)據(jù)進行分析處理，以完成各種保護功能完成各種保護的出口跳閘、信號

、外部接

點輸入及人機對話等功能；一、系統(tǒng)電壓形成電壓形成LFLFS/HS/HMPXA/D.

.

.

.

..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)器總線1.電壓形成一、微機保護輸入的電氣量交流電流：來自TA的二次側(cè)，額定電流為5A或1A交流電壓：來自TV的二次側(cè)，額定線電壓為100V直流電壓：發(fā)電機的勵磁電壓400-600V電力系統(tǒng)短路故障后電氣量的變化電流升高，最大一次電流倍數(shù)可通過故障計算得出。相電壓降低，最低可達到0V零序電壓在發(fā)生不對稱接地短路時有輸出。3.系統(tǒng)處理的一般都是電壓信號，根據(jù)采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件不同，其輸入信號范圍不同，如0~5V,0~10V,-2.5V~+2.5v,-5V~+5V,-10V~+10V等。4.變換器的作用和分類按變換的信號電流變換器；電壓互感器；電流電壓雙用互感器按用途分類測量用電流、電壓變換器；錄波用電流、電壓變換器；保護用電流、電壓變換器；作用：電流、電壓變換器除了電量變換作用外，還起 作用，使微機保護裝置在電

與電力系統(tǒng)二次回路

。舉例：保護用電壓變換器輸入輸出電壓額定值（V）輸入電壓過載倍數(shù)非線性度空載電流（mA）規(guī)格電壓額定值（V）工頻耐壓（V）比差（±%）角差（±分）57.7V/3.53V57.73.531.2＜0.1≤10＜0.5＞2500100V/2.88V1002.881.5＜0.1≤10＜0.5＞2500100V/3.53V1003.531.5＜0.1≤10＜0.5電流變換器規(guī)格輸入電流額定值(A)輸出電壓額定值(V)最大過載電流壓（(A)最大過載時輸出電V）非線性度功率消耗

(VA)工頻耐壓(V)比差(±%)角差(±分)20A/3.53V10.1765203.53＜0.1≤10＜0.1＞250020A/7.07V10.3535207.07＜0.1≤10＜0.1＞250050A/4V50.4504＜0.1≤10＜0.1＞2500100A/3.53V50.17651003.53＜0.1≤10＜0.1＞25002.采樣保持（S/H）電路及采樣頻率的選擇一、概述模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時，有以下實事從啟動轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出數(shù)字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時間。在這個轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，模擬信號要保持不變。否則轉(zhuǎn)換精度沒有保證，特別當輸入信號輸入頻率較高時，會造成很大的轉(zhuǎn)換誤差。要防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在A/D轉(zhuǎn)換開始時將輸入信號的電平保持住，而在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能輸入信號的變化。能完成這能完種功能的器件叫采樣／保持器。采樣／保持器在保持階段相當于一個“模擬信號

器”。采樣保持器工作示意usct采樣信號t信號t采樣脈沖TCTSt保采

持樣信和號阻變換器I阻抗變換器IIuCh邏輯輸入(a)(b)TCTSscuusr在

系統(tǒng)中，采樣／保持器主要起以下兩種作用：“穩(wěn)定”快速變化的輸入信號，以利于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，減小采樣誤差。用來

多路模擬信號，這樣可使用多路開關(guān)和一個AD實現(xiàn)多路信號的同步

。對采樣保持電路的要求截獲時間（Tc）盡量短，以便采用很短采樣脈沖。保持時間長，在保持期間輸出電壓變化小。模擬開關(guān)的動作延時、閉合電阻和開斷時的漏電流要小。采樣保持器器件舉例——LF398LF398典型的參數(shù)如下：運算放大器的輸出阻抗不大于6歐姆，輸入阻抗高達10000兆歐姆電壓下降率為2mV/s電壓按誤差小于0.1%的精度

輸入信號，截獲時間約為20微秒。3.模擬低通濾波器ALF3）硬件能力采樣頻率的高低受到CPU的速度、被

的模擬信號的路數(shù)、A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)與

器的數(shù)據(jù)傳送方式的制約。要求在一個采樣間隔內(nèi)完成對所有采樣信號的處理，否則會造成數(shù)據(jù)的錯誤。M

ti2一、電力系統(tǒng)故障后的暫態(tài)信號的頻率成分f

(t)

A0e

A1

sin(t

1

)

Ai

sin(i

t

i

)目前大多數(shù)保護原理是基于工頻分量的保護采樣頻率fs

2

fcf

s

——采樣頻率fc——所含信號的最高頻率短路瞬間電流、電壓中含有高頻率信號，為了防止混疊誤差，要求采樣頻率很高，勢必增加對硬件的要求。實際上目前大多數(shù)微機保護原理是反映工頻量的，或反映某些高次諧波，故可以在采樣之前將最高信號波頻率分量限制在一定頻帶內(nèi)。一般在采樣前用一個低通濾波器（ALF）將高頻分量濾掉。以降低采樣頻率，從而降低對硬件的要求。RC無源低通濾波器電路二階RC模擬低通濾波器4.模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)(1).模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分類5.模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Ａ/D）(2).A/D型模數(shù)轉(zhuǎn)換的一般原理模數(shù)轉(zhuǎn)換包括采樣、保持、量化和編碼四個過程。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以認為是一種編碼電路。它可以實現(xiàn)將模擬的輸入量

UI

相對于參考電壓

UREF

經(jīng)過一個編碼電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量D。用二進制數(shù)表示為：D

B

21

B

22

.......

B

2n1 2 n。從而，模擬信號可表~

Bn式中：

B1

為二進制數(shù)的0或1。U

REF其中D是一個小于1的數(shù)，D

UII

REF示為：U

DUa.逐次近型電路結(jié)構(gòu)框圖1個時鐘周期內(nèi)只能完成1位轉(zhuǎn)換。n位轉(zhuǎn)換需要n個時鐘周期，故采樣速率不高,輸入帶寬也較低。優(yōu)點是原理簡單，便于實現(xiàn)，適用于中速率而分辨率要求較高的場合工作原理第一次設(shè)定數(shù)碼：1

000UR>UO110

0UR<UO01

00UR>U0

UR<UO0110

0010<

>

<?第二次設(shè)定數(shù)碼：?第三次設(shè)定數(shù)碼：

UR>UO

UR<UO1110

1010?> <

>

<

>第四次設(shè)定數(shù)碼1111

1101

1011

1001

0111

0101

0011

0001A/D型模數(shù)轉(zhuǎn)換器舉例o1）AD574

Complete

12-Bit

A/DConverter with

Referenceand

Clock

8-

and16-Bit

MicroprocessBus

Interface35

μs

umConversion

TimeAD7665與微型機的接口AD7665是一種逐次

近型的16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速率是500kSPS（Samples

Per

Second），即進行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換的時間為1/500K=2uS。b.VFC式A/D型模數(shù)轉(zhuǎn)換換一種思路，用待轉(zhuǎn)換的電壓V控制計數(shù)脈沖的頻率，使脈沖頻率正比于電壓V，而計數(shù)間隔不變，則計數(shù)結(jié)果也代表輸入了電壓的大小。這種模數(shù)轉(zhuǎn)換稱為電壓-頻率型（V-F型）模數(shù)轉(zhuǎn)換，簡稱VFC。電壓頻率轉(zhuǎn)換器VFC（Voltage

FrequencyConverter）是另一種實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的器件，將模擬電壓量變換為脈沖信號，該輸出脈沖信號的頻率與輸入電壓的大小成正比。VFC工作原理Vi

0IS

Vi

max

/

R輸出波形輸入電壓V為一負電壓充電，當積分器的輸其作用下，電容器C壓上升至零時，過零比較器發(fā)生跳變。觸穩(wěn)電路，使之產(chǎn)生一個寬度為to的脈S斷開，在負的。單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈與+Vs電源接通t

沖信號的寬度受Rt和Ct兩電，如此反復

個參數(shù)的影響。在Rt固定輸入的模擬電壓時，改變用戶接入的Ct大顯然，其它參小，可改變單穩(wěn)觸發(fā)器輸積分電容充電越出脈沖信號的寬度。反之，輸入電壓越小輸出脈沖的頻率越低。微機保護中VFC型

系統(tǒng)的構(gòu)成電壓變換浪涌吸收VFC光電隔離計數(shù)器微機系統(tǒng)浪涌吸收器：由RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，可吸收高頻干擾信號。電壓頻率變換器：由VFC

實現(xiàn)電壓到頻率的轉(zhuǎn)換。將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號。光電 器：由光電

實現(xiàn)模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的

，具有 的作用。計數(shù)器：由可編程的計數(shù)器 構(gòu)成，通常為16位計數(shù)器。在單片機的干預下，在每次采樣中斷中， 計數(shù)器的計數(shù)值。VFC光電耦合計數(shù)器電壓形成VFC光電耦合計數(shù)器計數(shù)器計數(shù)器模塊1模塊NTVTA二次側(cè)模擬量信號共享電壓形成VFC型 系統(tǒng)的特點：（1）有低通濾波的作用，可以大大抑制噪聲；普通A/D轉(zhuǎn)換器是對模擬量瞬時值進行轉(zhuǎn)換，而VFC型

系統(tǒng)是對模擬量的連續(xù)積分，具有低通濾波作用，并可大大抑制噪聲。（2）

能力強，在VFC

系統(tǒng)的輸出端和CPU主系統(tǒng)的計數(shù)器之間接入光電耦合器；輸出數(shù)字量D的位數(shù)可調(diào)；與微型機的接口簡單；；可實現(xiàn)多微機共享易于實現(xiàn)同步采樣；但不適用于高頻采樣。器件舉例——AD654二、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)字處理系統(tǒng)又稱為微機保護的主系統(tǒng)——是指除I/O設(shè)備外的微機保護系統(tǒng)的部分。微機保護的主系統(tǒng)的作用是：進行數(shù)字運算、邏輯處理與I/O控制。并行接口處理器EPROMRAMFLASHEEPROM時鐘譯碼邏輯定時器串行接口在微機保護的主系統(tǒng)中，ＥＰＲＯＭ可以用于存放保護的程序；序、波形或事件記錄的

器使用；數(shù)據(jù)或運在微機保護中，ＲＡＭ可用于行程序；定值在微機保護中ＥＥＰＲＯＭ可以用作保護的器；在微機保護中，ＦＬＡＳＨ可以作為保護程1.開關(guān)量的輸入回路開關(guān)量即接點狀態(tài)信號，接通或斷開（識別外部條件）。對微機保護裝置的開關(guān)量輸入可以分為2類：安裝在裝置面板上的接點信號輸入；如用于人機

的鍵盤上的接點信號。這類信號可以直接接至微型機的并行口。從裝置外部經(jīng)過端子排引入的接點信號輸入；如保護屏上的各種硬壓板、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。為了抑制干擾，這類接點必須要經(jīng)過光電耦合器進行電氣，然后接至并行口。+220V-220VK2PA0并行接口+5V

+5VPA0并行接口K1三、開關(guān)量輸入/輸出接口開關(guān)量輸入電路需要輸出的開關(guān)量（開出量）：保護的跳閘信號、通 口。（一）通

口（包括

接口）可用一個并行口來控制輸出數(shù)字信號。輸出回路中也加光電耦合器，提高 能力。+5VPB0并行接口+5VPA0輸出數(shù)字信號輸入數(shù)字信號將并行接口的PA口設(shè)置為輸出方式；將PB口設(shè)置為輸入方式。在開關(guān)量輸出回路中加入光電耦合器，實現(xiàn)兩側(cè)電氣回路的電氣，同時可以進行不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。并行接口側(cè)的電源電壓是＋5V，而右側(cè)輸入回路中電源電壓可以是＋24V或其它電壓等級。開關(guān)量輸出電路需要輸出的開關(guān)量（開出量）：保護的跳閘信號、通 口。（一）通

口（包括

接口）可用一個并行口來控制輸出數(shù)字信號。輸出回路中也加光電耦合器，提高 能力。+5VPB0并行接口+5VPA0輸出數(shù)字信號輸入數(shù)字信號將并行接口的PA口設(shè)置為輸出方式；將PB口設(shè)置為輸入方式。在開關(guān)量輸出回路中加入光電耦合器，實現(xiàn)兩側(cè)電氣回路的電氣，同時可以進行不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。并行接口側(cè)的電源電壓是＋5V，而右側(cè)輸入回路中電源電壓可以是＋24V或其它電壓等級。小結(jié)1、掌握微機保護構(gòu)成的三大部分及其作用2、掌握

系統(tǒng)的構(gòu)成原理3、掌握保護主系統(tǒng)構(gòu)成所需要的資源4、掌握開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)的工作原理思考與練習微機保護的構(gòu)成包含那幾部分？系統(tǒng)、微機主系統(tǒng)和輸入輸出系統(tǒng)的作用是什么？以三段式電流保護為例，設(shè)計一套微機保護的硬件構(gòu)成方案，并給出簡要說明。裝置正面布置圖：液晶顯示器LCD光字燈LED確認鍵SET退出鍵QUIT信號復歸鍵RST上下左右選擇鍵串行接口ISO插件及其功能：2.4微機保護算法一、微機保護結(jié)構(gòu)主程序：對硬件初始化，自檢(定值自檢、程序自檢、開出檢查、開入量監(jiān)視等)。采樣中斷程序：采樣，起動元件判別等。故障處理程序：實現(xiàn)保護功能。微機保護把經(jīng)過系統(tǒng)量化的數(shù)字信號經(jīng)過適當?shù)乃惴?，計算出交流信號的有效值、相位以及多個信號的組合量如：阻抗、相位等。算法——是研究由若干個采樣數(shù)據(jù)求取保護原理所需要的故障特征量的方法。常規(guī)保護把被測信號引入保護繼電器，繼電器按照電磁、感應(yīng)、比幅、比相等原理作出動作與否的判斷。IΦ二、微機保護的算法直接由采樣值經(jīng)過某種運算，求出被測信號的實際值再與定值比較。依據(jù)繼電器的動作方程，將采樣值或由它們計算出的中間變量代入動作方程，轉(zhuǎn)換為運算式的判斷。一是算法的計算精度——關(guān)系到保護能否正確做出判斷；二是算法所用的數(shù)據(jù)窗——關(guān)系到保護動作速度的快慢。算法所研究的主要問題微機保護裝置中采用的算法可分為兩類二、微機保護的算法1.基于正弦函數(shù)模型的算法1.1最大絕對值算法ΔUmaxunTSU

U

max

/

2算法誤差2UmUmax100%

[1

sin(900

Ts

)]

100%數(shù)據(jù)窗平均半個10msu(t)tcost

|U2

2S

Um

|sin(t

a)

|

dt

Um

sin

tdt0

0mT

T1.2半周絕對值積分算法算法依據(jù)——一個正弦信號在任意半周內(nèi)，其絕對值積分（求面積）的結(jié)果正比于信號的有效值。設(shè)積分的結(jié)果為S，則：2T0

2 2

U

從而可求出有效值：U

S

2

2算法：unTSs1

s2

s3u0u1u2u3u4u5s4

s5

s6

u6N

12S

(

uK

)TSK

0例如：N=12S

S1

S

2

S3

S

4

S5

S

6S

(|

u0

|

|

u1

|

|

u1

|

|

u2

|

.....

|

u5

|

|

u6

|)T|

u0

||

u6

|2

2

2對于正弦信號S

(|

u0

|

|

u1

|

......

|

u5

|)TS21U

K

0

2

2(

uk

)TS

N數(shù)據(jù)窗半個周期

Im

cos(t1

)u

'

U

costt1

m

1ut1

U

msin

t1i't1it1

Im

sin(t1

)21)

*2

2

t1t1u'U

u

(2122

t1t1i'I

i

(

)

*t1t1

t1

t12 2

i'22 2

u'2

i

uZ

1.3一階導數(shù)算法(Mann_Morrison算法)1971年,澳大利亞的兩位學者Mann和Morrison提出了利用正弦函數(shù)的導數(shù)為余弦函數(shù)的特點,可求出交流信號的有效值的一階導數(shù)算法。設(shè)：微機保護中求導數(shù)的方法——差分求導數(shù)kk

1k

1u

uk

1uk

1

kSku2Tk

1

uk

1uSkTuk

uk

1u1u''1u't1t1設(shè)：ut1

Um

sin

t1sin

tm

2Um

U

cost

2

I

sin(t

)m

1

Im

cos(t1

)i''i't1t1it1

Um

sin(t1

)1971年，西屋公司研究出一套用小型計算機實現(xiàn)的輸電線路計算機保護系統(tǒng)，安裝在太平洋煤氣和電氣公司的變電站中試運行。在該保護裝置中采用了二階導數(shù)算法。又稱Prodar—70算法。1.4二階導數(shù)算法（Prodar-70算法）212

2

t1u''u'

t1

)(2).(

U

21222

t1i''i'

t1

)().( I

m

t1

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i''IUii''

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m

cos

t1

t1

t1

t1t1

t1 t1

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i'2u't1i

u i'Sk2Tu

u

k

1

k

1u'ST

2

uk

1

2uk

uk

1STS

TSuk

1

uk

1

uk

ukku''T在微機保護中計算一階導數(shù)和二階導數(shù)的方法：

m

sin

ImU

LX1）兩采樣值積算法設(shè)：ut1

Um

sin

t1it1

Im

sin(t1

)ut

2

Um

sin

t2

Um

sin

(t1

T

)it

2

Im

sin(t2

)

Im

sin[(t1

T

)

]式中：T

t2

t11.5采樣值乘積算法21

Um

Im

[cos

cos(2t

2T

)]2

Um

Im

[cos(

T

)

cos(2t

T

)]ut1.it

2

Um

Im

sin

t1

sin

[(t1

T

)

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2

.it1

Um

Im

sin

(t1

T

)

sin(t1

)21

Um

Im

[cos(

T

)

cos(2t

T

)]21ut

2

.it

2

Um

Im

sin

(t1

T

).sin[(t1

T

)

]

Um

Im

[cos

cos(2t

)]ut1.it1

Um

Im

sin

t1.(sin

t1

)2ut1.it1

ut

2

.it

2

1[2

cos

2

cost

T

)]T

cos(2U Im

m21u

.i

u

.i

Um

Im

[2cosT

cos

2cos(2t

T

)]t1

t

2

t

2

t1m

m

ut

2it

2

(ut1it

2

ut

2it1

)

cosTsin

2

TU

I

cos

ut1it1sin

Tsin

ut1it

2

ut

2it1U Im

m2

）三采樣值積算法利用三個連續(xù)的等時間間隔的采樣值中兩兩相乘，通過適當組合求出信號幅值的方法。設(shè)：ut1

Um

sin

t1it1

Im

sin(t1

)ut

2

Um

sin

t2

Um

sin

(t1

T

)it

2

Im

sin(t2

)

Im

sin[(t1

T

)

]ut

3

Um

sin

t3

Um

sin

(t1

2T

)it

3

Im

sin(t3

)

Im

sin[(t1

2T

)

][cos21

cos(2t

4T

)]u

i

t

3

t

3U

Im

m21T

)][2

cos

t

2

cos

2

T

cos(2

2ut1it1

ut

3it

3

U

Im

m2

sin

2

Tcos

ut1it1

ut

3it

3

2ut

2it

2

cos

2TU

Im

mu2

t1

t

3

t

2

2sin

2

T

u2

2u2

cos

2TU2mi2

t1

t

3

t

2

2sin

2

T

i2

2i2

cos

2TI2m2.基于周期函數(shù)模型的算法n0x(t)

[an

sin

n0t

bn

cosn0t]n

為諧波次數(shù)，0為基波角頻率。T2(

).

0

n2an

T

TT222T2.dtbn

T

x(2.1.周期函數(shù)的

級數(shù)及各次諧波的關(guān)系設(shè)有一個周期函數(shù)

x(t)

，其周期為T。且該周期函數(shù)滿足狄 條件，則該函數(shù)可表示為：、T222式中：

a1

T

x(t).sin

0t.dtT222b1

T

x(t).cos0t.dt對于基波分量，取n

1x1

(t)

a1

sin

0t

b1

cos0tTT正弦基波信號表示的另一種形式：x1

(t)

Xm1

sin(0t

1)

Xm1

(sin

0t.cos1

cos0t

sin

1

) 2

X1

cos1.sin

0t

2

X1

sin

1.cos0ta1

2X1

cos1b1

2X1

sin

1

1

12a

2

b2

b2

2

X

21

111a

2X

1111b1

aab

tg

1

1

tg2.2算法在微機保護中的應(yīng)用Nx(k

)

cos

kNX

N

1k

0C122Nxk( )

sin

kNX

N

1k

0S122設(shè)x(k是與連續(xù)函數(shù)x(t)對應(yīng)的離散序列,每基波周期采樣的點數(shù)為N,提取基波分量的算法：u(t)

2U

sin(t

)2U

sin

t02U

sin(t

)

costdt

UC1

T2

t0

T用向量表示為：U

Ue

j

U

coC121

U1

U所以：U

sin

S12U

cos

2C1

jU

)1SU

1

(U假設(shè)一個正弦基波電壓信號為：2U

cost02U

sin(t

)

sin

tdt

US1

T2

t0

T結(jié)論：采用算法提取的是一個向量函數(shù)的實部和虛部。全周傅氏算法11US1

u(k

)

hs

(k

)k

0UC1

u(k

)

hc

(k

)k

0——實部1）全周傅氏算法計算結(jié)果是一個向量的實部和虛部。N

1——虛部CS1

UU

2

j

1

U2傅氏算法既是一種算法，本身具有很好的濾波作用——能夠濾除直流及各整次諧波分量。全周傅氏算法需要一個周期的數(shù)據(jù)窗，時間是20毫秒。全周傅氏算法小結(jié)4）采用傅氏算法可以提取任何整次諧波分量，一般的計算方法為：5）傅氏算法受衰減直流分量的影響會產(chǎn)生計算誤差，可采取適當措施減小其影響。kNx(k

)

cos

nNXCn

N

1k

022Nx(k

)

sin

n

kNXSnN

1k

022半周傅氏算法半 傅氏算法用半 的數(shù)據(jù)計算信號的幅值和相角。提取n次諧波分量的算法如下：kx(k

)

cos

nXCnN

/

2k

124N4Nx(k

)

sin

n

kN2NXSnN

/

2k

1對于基波分量k

x(k

)

cosN

/

2k

124N

/

2XC1

k

1cx(k

)

h

(k

)N4N/

2k

1N

/

2k

1S1Nx(k

)

sin

k

N2NX

sx(k

)

h

(k

)k

1.2.....N

/

2shc

(k

)

{

N

cos

N

k}h

(k

)

{

sinN

N4

24 2

k}其中：同樣可以分析其幅頻特性幅頻特性|H(f)|f/f0012

3

4

5

6半周傅氏算法在故障后10MS即可進行計算，因而使保護的動作速度減少了半個周期。半周傅氏算法不能濾除恒定直流分分量和偶次，因此，半周傅氏算法的計算誤差較大。3微機線路保護的基本元件及算法3.1概述線路保護基本上是按電壓等級劃分的，不壓等級的線路配置的保護原理不盡相同。35kV及以下等級的輸電線路保護配置：反應(yīng)相間短路的三段式電流保護900

接線的功率方向元件（可選）三相重合閘（動作次數(shù)可設(shè)定）特殊場合可以配置反映相間短路的距離保護保護動作跳三相110kV電壓等級的輸電線路的保護配置：反應(yīng)相間短路的三段式距離保護反應(yīng)接地短路的三段式距離保護反應(yīng)不對稱接地短路的三段或四段式零序電流保護（帶或不帶零序功率方向——可選）三相一次重合閘保護動作跳閘跳三相220kV及以上電壓等級的線路保護配置：電流差動保護方向縱距離縱護護反應(yīng)相間短路的三段式距離保護反應(yīng)接地短路的三段式距離保護反應(yīng)不對稱