電力系統(tǒng)繼電保護-數(shù)字式繼電保護技術基礎教學課件

電力系統(tǒng)繼電保護9數(shù)字式繼電保護技術基礎9.1數(shù)字式保護裝置硬件原理概述數(shù)字式繼電保護裝置=(硬件+軟件軟件——指計算機程序,由它按照保護原理和功能的要求對硬件進行控制,有序地完成數(shù)據(jù)采集、外部信息交換、數(shù)字運算和邏輯判斷、動作指令執(zhí)行等各項操作。硬件——指模擬和數(shù)字電子電路,提供軟件運行的平臺并且提供數(shù)字保護裝置與外部系統(tǒng)的電氣聯(lián)系數(shù)字式繼電保護裝置與模擬式保護裝置的區(qū)別:·模擬式保護裝置:完全依賴硬件電路來實現(xiàn)保護原理和功能·數(shù)字式保護裝置:需要硬件和軟件配合才能實現(xiàn)保護原理和功能,缺量不可。為同一套硬件配上不同的軟件,就能構成不同特性的或者不同功能的繼電保護裝置。正是這一優(yōu)點使數(shù)字式繼電保批物翼)有投式電保護裝置的靈話性開放性和適當數(shù)字保護裝置的硬件系統(tǒng)原理框圖如下圖所示計算機網(wǎng)道2要擬量入擾口伴多渣模擬壁的入翻國行數(shù)強人機對話該口部件接打關服入接口部多開關的入Flashwrn4開關量出接口件定特器計血器圖91數(shù)字式包裝置的硬件系統(tǒng)原理框圖由圖可見數(shù)字保護裝置的硬件以數(shù)字核心部件為中心,中屆繞著數(shù)字核心部件的是各種外圍接口部件。9.2數(shù)字式保護的數(shù)據(jù)采集與數(shù)字濾波921數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本原理數(shù)字保護的基本特征是由軟件對數(shù)字信號進行計算和邏輯處理來實現(xiàn)繼電保護的原理,而所依據(jù)的電力系統(tǒng)的主要電量卻是模擬性質(zhì)的信號,因此,首先需要進行離散化·離散化——通過數(shù)字信號采集系統(tǒng)將連續(xù)的模擬信號轉變?yōu)殡x散的數(shù)字信號離散化過程=(采樣過程+(橫數(shù)變換過程采樣過程——離散化過程的第一步,通過采樣保持器(s/H)對時間進行離散化,即把時間連續(xù)的信號變?yōu)闀r間離散的信號模數(shù)變換過程。—離散化過程的第二步,通過模數(shù)變換器AD對采樣信號幅度進行離散化,即把時間上已離散而數(shù)值上仍連續(xù)的瞬時值變換為數(shù)字量。921數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本原理1采樣過程描述及采樣定理設輸入模擬信號為xA(),現(xiàn)在以確定的時間間隔T對其連續(xù)采樣,得到一組代表xA()在各采樣點瞬時值的采樣值序列x(m),可表為x(n)=x1(mT),n=1,2,3,,(9,1)A采樣過程如右圖所示。果料周期/,排的的問時間每基頻周期采樣點數(shù)在電力系統(tǒng)的實際應用中,習慣用采樣率相對于基波頻率的倍數(shù)(記為N)來表示采樣速率稱為N點采樣A設基頻頻率為1、基頻周期為T1,則有N=flT(93921數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本原理采樣定理-保證采樣后不丟失其中信息的充分必要條件,或者說由采樣值能完整、正確和惟一地恢復輸入連續(xù)信號的充分必要條件是,采樣率/應大于輸入信號的最高頻率fma的2倍,即f,>2fmar(94)f5<2fm引起的錯誤f3=2fmx引起的錯誤當∫=2fx時,對于實線所示的r,O信號一周波可以得到兩個采樣值,但實x(nl際上由這兩個采樣值可以得到無數(shù)個同頻率但不同幅值和相位的信號(如虛線所示),這表明當時,由采樣值無法唯(圖9Bb;fg=2mx引起的錯誤)地確定輸入信號。921數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本原理2模數(shù)變換過程及技術指標模數(shù)變換(AD變換)的基本原理——用一個微小的標準單位電壓,即AD的分辨率來度量一個無限精度的待測量的電壓值,即瞬時采樣值從而得到它所對應的一個有限精度的數(shù)字值量化誤差—無論選定的標準單位電壓多小,AD的分辨率有多高得到的數(shù)字量與瞬時采樣值間總會有誤差,該誤差被稱為量化誤差。AD的分辨率越高量化誤差越小。AD變換器的主要技術指標是分辨率、精度和變換速度。921數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本原理AD變換器的主要技術指標是分辨率、精度和變換速度(1)分辨率是反映AD對輸入電壓信號微小變化的區(qū)分能力的一種度量。A/D變換器分辨率的計算公式為r=0式中rwn-AD變換器的分辨率(用最小可分辨電壓表示),V;UA/DI-A/D變換器額定滿量程電壓,即最大允許的輸入信號電壓,VBAD-A/D變換器最大可輸出數(shù)字量對應的二進制位數(shù)2)AD變換器的精度是指AD變換的結果與實際輸入的接近程度,也就是準確度,或者說A變換器的精度反映變換誤差。AD變換器的精度通常用最