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1、课程总目录绪论绪论第一章第一章 微机保护的硬件原理微机保护的硬件原理第二章第二章 数字滤波器数字滤波器第三章第三章 微机保护的算法微机保护的算法第四章第四章 提高微机保护可靠性的措施提高微机保护可靠性的措施第五章第五章 微机保护软件结构微机保护软件结构绪论继电保护的含义和任务继电保护的含义和任务对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求继电保护系统和继电保护装置的基本构成继电保护系统和继电保护装置的基本构成微机保护的微机保护的特点（优点）特点（优点） 微机保护装置的微机保护装置的硬件系统的组成部分及各部分的功能硬件系统的组成部分及各部分的功能 电压形成回路的作用、电抗电压形成回路的作用、电抗/
2、/流变换器特点流变换器特点 采样保持电路的作用采样保持电路的作用 采样频率的选择、模拟低通滤波器的作用、采样定理内容采样频率的选择、模拟低通滤波器的作用、采样定理内容 模拟多路开关的作用模拟多路开关的作用 DACDAC及及逐次逼近式逐次逼近式ADCADC工作原理（二分搜索法）工作原理（二分搜索法） VFCVFC型数据采集系统的原理、特点型数据采集系统的原理、特点 VFCVFC的分辨率与采样频率的关系（计算）的分辨率与采样频率的关系（计算） 开关量输入输出回路接线图（图开关量输入输出回路接线图（图1-341-343636）第一章 微机保护的硬件原理微机保护装置本质上就是一个具有继电 保护功能的微
3、机系统。 硬件构成： 数据采集系统 微机主系统 输入/输出系统 软件构成： 数字滤波器 继电器算法 保护动作判据 逻辑输出绪论：微机保护装置的构成1 硬件原理概述Fig. 微机保护硬件构成框图数据采集系统微机主系统I/O系统 数字滤波器的概念、特点数字滤波器的概念、特点 时间窗、数据窗概念时间窗、数据窗概念 线性时不变系统的差分方程、系统函数、频率响线性时不变系统的差分方程、系统函数、频率响 应（会分析和计算）应（会分析和计算） 会分析简单滤波单元及其级联滤波器的滤波特性会分析简单滤波单元及其级联滤波器的滤波特性 会采用零极点法设计数字滤波器会采用零极点法设计数字滤波器 采样信号的频谱与原连续
4、信号频谱的关系采样信号的频谱与原连续信号频谱的关系 非递归型、递归型滤波器的概念及各自的特点非递归型、递归型滤波器的概念及各自的特点第二章 数字滤波器 算法的概念及评价标准算法的概念及评价标准 基于正弦量的算法：两点乘积法、导数法、半周基于正弦量的算法：两点乘积法、导数法、半周 积分法的原理，所需数据窗长度积分法的原理，所需数据窗长度 傅里叶级数算法的原理，采用付氏算法计算幅值傅里叶级数算法的原理，采用付氏算法计算幅值 和相位，付氏算法本身具有滤波特性和相位，付氏算法本身具有滤波特性 RLRL模型算法（解微分方程法）的原理模型算法（解微分方程法）的原理 突变量（故障分量）的概念及提取公式突变量
5、（故障分量）的概念及提取公式 故障分量阻抗继电器的接线方式、工作原理与动故障分量阻抗继电器的接线方式、工作原理与动 作方程、动作特性分析作方程、动作特性分析第三章 微机保护的算法干扰的概念、形式及耦合途径干扰的概念、形式及耦合途径干扰对微机保护装置的影响干扰对微机保护装置的影响微机保护装置抗干扰的措施微机保护装置抗干扰的措施( (硬件、软件硬件、软件) )程序出格概念、其自恢复电路程序出格概念、其自恢复电路自动检测、多重化和容错技术自动检测、多重化和容错技术第四章 提高微机保护可靠性的措施中断功能的作用中断功能的作用程序流程的基本结构程序流程的基本结构电流保护流程图电流保护流程图第五章 提高微
6、机保护可靠性的措施习题1.图为逐次逼近法模数转换器的原理图。已知图中数模转换器的量程为08V，模拟量输入的电压 。试说明对该模拟量输入的转换过程。逐次逼近法模数转换器逼近的步骤通常采用二分搜索 法。对于n位转换器，二分搜索法只要比较n次就可 转换完成。 第一步，微型机向并行口PB02输出二进制数“100” ，经过数模转换器DAC转化得到的模拟量通过比较器比较和比较器输出为“1”，即说明“100”偏小。 第二步，微型机向PB02输出“110”，经过 DAC转化得到通过比较器比较知 比较器输出为“0”，“110”偏 大。 第三步，微型机向PB02输出“101”，经过DAC 转化得到通过比较器比较知
7、比较器输出为“1”，转换结果为“101” 。第四步，微型机向PB02输出“101”，经过DAC 转化得到通过比较器比较知比较器输出为“1”，转换结果为“101” 。3位ADC 3次比较 2. 设在VFC数据采集系统中，最高输出频率若取积分间隔试问相当于几位逐次逼近式模数转换器？分析：分辨率一般用A/D转换器输出的数字量位数 来衡量。VFC等效的位数取决于两个因素：VFC最高频率采样间隔与积分间隔的大小。VFC的最大输出数字量与之间的关系为VFC的分辨率所以，相当于11.7位的逐次逼近式A/D转换器。（一）差分滤波单元（减法滤波器）简单滤波单元的滤波特性分析：幅频特性相频特性f2信号的频率每基频
8、周期采样次数为N讨论m、k、fs之间的关系正整数或0基频谐波次数可滤除m次谐波当极点di处在单位圆上时，在di所在点的频率响应将出现无穷大，相当于在该频率处出现无耗谐振。当零点处在单位圆时，频响为0。零、极点法数字滤波器的设计：u零点设计法： 希望滤除fk的频率分量，则使该频率对应频率响应为0离散值计算公式中的滤波系数必须为实数。（1）零点在实轴上。（2）零点应为一对共轭。01301425希望滤除的频率分量为不同fk时的滤波器传递函数例：设 ，用零点设计法设计出能同时滤除3次和5次谐波分量的数字滤波器传递函数。解：u极点设计法：希望突出fk的频率分量系数为实数，所以极点应为一对共轭。p值的选择
9、：p值越接近于1，滤波效果越好，但达到稳 定所需时间就长。 p值越接近于0，滤波效果越差，但达到稳 定所需时间就短。例：突出基波的滤波器解：例 如图所示为一周期电压信号 ， 时刻对应坐标 原点。已知每个周期采样12个点。（1）时刻开始采样，利用傅里叶级数算法求、及电压信号的有效值；时刻开始采样，利用傅氏级数算法求、及电压信号的有效值。（2）从在用微型机处理时，基波分量的正、余弦项的振幅、可用下式求得：将上述采样值代入，得（2）从图可得采样值将上述采样值代入，得可得出结论：当采样时刻发生变化时，、均发生变化，但有效值不变。例：一个量程为05V的8位逐次逼近法模数转换器 ，当输入电压为3.5V时的
10、转换步骤和结果是什么？10110011134960937510110011810110010134765625101100107101100000351562510110100610110000035937510111000510110000134375101100004101000001312510100000310000000037501100000021000000012500100000001输出数据比较器 输出D/A输出(mV)预设数据步骤例：设某正弦电压信号每隔/6取一个点，一个基频周 期的采样值如下：（1）采用两点乘积算法，计算电压有效值。 （2）采用导数法，计算电压有效值。（1
11、）分析：两点乘积算法假定输入为正弦量。两点乘积算 法取两个电气角度相隔的采样值进行计算。采样周期所对 应的电气角度为/2，两点乘积算法取相隔3个的采样值进 行计算。 另外，需要注意：当采样时刻发生变化时，相位也会发生 变化，但有效值不会发生变化；本例用两组不同的采样值 来计算，来进行说明。 解：（a）取（b）取，（2）分析：导数法也是假定输入为正弦量。用导 数法计算电压有效值时需要注意，利用平均值 代替瞬时值、差分代替微分解：取进进行计计算。例： 设 要求利用零点设计法设计出能同时滤除3次、5次、7 次谐波分量的数字滤波器离散值的计算公式。答：，根据滤滤波要求选择选择 零点。 3次谐谐波对应对应 的零点与之共轭轭的零点为为5次谐谐波对应对应 的零点7次谐谐波对应对应 的零点
