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1、2.5 微机保护硬件,2.5 微机保护硬件,微机保护主要部分是微型计算机,须配备自电力系统向计算机输入有关信息的输入接口和计算机向电力系统输出控制信息的接口。,还需输入相关计算和操作程序、输出记录的信息，供运行人员分析事故。,2.5.1 硬件组成,2.5 微机保护硬件,2.5 微机保护硬件,1、数据采集系统,数据采集系统：电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换、模-数转换等功能块。 其作用：将所检测的模拟量准确地转换为微机所需数字量。,2、微机主系统,2.5 微机保护硬件,微机主系统（ ）：微处理器、只读存储器、随机存储器、定时器、并行及串行接口等。,3、开关量输入/输出,由并行口适配器、光隔
2、器件及触点中间继电器等组成。,主要实现：各种保护的出口跳闸、信号报警、外部触点输入及人机对话、通信等功能。,2.5 微机保护硬件,2.5.2数据采集系统,1、电压形成回路,微机保护模拟量的设置以满足保护功能为基本准则，输入量与计算方法结合后，能够反映被保护对象的所有故障特征。,以高压输电线路距离保护为例 ：,2.5 微机保护硬件,模拟量一般设置为：三相相电流、零序电流、三相相电压和线路侧相电压。,微机保护从被保护对象的电流、电压互感器或其他变换器上取得信息，但互感器二次值对微机保护电路不适用，通常将输入量变换为5伏或10伏范围内的电压信号。因此采用中间变换器实现。,2.5 微机保护硬件,2、采
3、样保持电路和低通滤波器,采样基本原理：在极短时间内测量输入量在该时刻瞬时值，并在模-数转换期间保持不变。,要求：电子模拟开关AS的闭合时间应满足有足够的充电或放电时间，即采样时间。,2.5 微机保护硬件,对采样保持电路的要求：,采样宽度短、保持时间长、模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。,2.5 微机保护硬件,2.5 微机保护硬件,采样频率的选择：,采样间隔的倒数 称为采样频率。,2.5 微机保护硬件,要求：采样频率必须大于2倍最大频率，即采样定理。,因短路瞬间电流、电压中含有高频率信号，为了防止混叠误差，要求采样频率很高，势必增加对硬件的要求。目前大多数微机保护原理是反映工频量
4、的，可以在采样之前将最高信号波频率分量限制在一定频带内。一般在采样前用一个低通滤波器（ALF）将高频分量滤掉。,2.5 微机保护硬件,3、多路转换开关,多路转换开关又称多路转换器，它是将多个采样保持后信号逐一与模数转换器芯片接通的控制电路。常被测量或被控制量往往可能是几路或几十路。例如，阻抗、功率方向等都要求对各个模拟量同时采样，以准确的获得各个量之间的相位关系，以进行保护计算。,2.5 微机保护硬件,在微机保护中，各个通道模拟电压是在同瞬间采样并保持记忆，在保持期间各路被采样的模拟量电压依次被取出进行模-数转换，但微机所得到的仍认为是同一时刻的信息。,4、模数转换器,原理：电力系统中电流、电
5、压为模拟量，微机只能对数字量进行运算，必须用模-数转换器将连续的模拟量转换为离散的数字量。,2.5 微机保护硬件,模-数转换器被视为编码电路。它将输入模拟量相对于模拟参考量经编码电路转换成数字量输出。,输入与输出关系：,对于单极性模拟量，小数点在最高位前，既要求输入必须小于参考量。,2.5 微机保护硬件,也可写成：,微机保护用的模数转换器绝大多数都是应用逐次逼近法实现的。,2.5 微机保护硬件,原理：逐次逼近法是指数码设定方式是从最高位到低位逐次设定每位的数码是“1”或“0”，并逐位将所设定的数码转换为基准电压与待转换的电压相比较，从而确定各位数码应该是“1”还是“0”。,2.5 微机保护硬件
6、,2.5.3 微机主系统,主系统包括：中央处理器、只读存储器、电擦除可编程只读存储器、随机存取储器、定时器等。,1）中央处理器 ：用于实现微机保护整体控制及保护各种功能运算。,2）只读存储器 ：用于存储各种编写好的程序，如监控程序、保护功能等。,2.5 微机保护硬件,3）电擦除可编程只读存储器 ：用于存储保护定值等信息数据，保护定值的设定或修改可通过面板键盘实现。,4）随机存储器 ：用于采样数据及运算过程中数据的暂存。,5）定时器：用于计数、产生采样脉冲和实时钟等。,2.5 微机保护硬件,微机主系统还配有小键盘、液晶显示器和打印机等常用设备用于人机对话。,4、开关量输入/输出电路,（1）开关量
7、输出电路,2.5 微机保护硬件,微机保护装置中设开关量输出(DO，简称“开出”)电路，用于驱动各种继电器。如跳闸出口继电器、重合闸出口继电器、装置故障告警继电器等。开关量输出电路主要包括保护的跳闸出口、本地和中央信号及通信接口、打印机接口，一般都采用并行接口的输出口来控制有触点继电器的方法，但为提高抗干扰能力，经一级光电隔离。,2.5 微机保护硬件,分类：一类是开出电源受告警，启动继电器的触点闭锁开出量；另一类是开出电源不受闭锁的开出量。,AXJ告警继电器触点；QDJ起动继电器触点。,2.5 微机保护硬件,正常运行时，软件通过并行口发出闭锁开出电路的命令(即PB7=1、PB6=0、PB5=0
8、)，从而光电隔离不导通，出口继电器均不动作。,2.5 微机保护硬件,发生故障后，起动继电器动作QDJ的触点闭合。经微机保护程序计算，如故障位于保护区内，则发出跳闸命令(即PB7=0、PB6=1)，光电隔离导通，三极管导通，24V电源经告警继电器的常闭触点、三极管、隔离二极管使出口继电器CKJ1动作。软件检查断路器跳闸成功后应收回跳闸命令。,保护装置正常运行时，软件每隔一段时间对开出量电路进行一次检查。方法是：通过并行口发出动作命令(即PB7=0、PB6=1)，然后从并行口的输入线读取状态，当该位为低电平时，说明开出电路正确，否则说明开出电路有断路情况，报告开出电路故障。,2.5 微机保护硬件,
9、如检查正确，则再发出闭锁命令(即PB7=1、PB6=0 )，然后从并行口的输入线读取状态，当该位为高电平时，说明开出电路正确，否则说明开出电路有短路情况，报告开出电路故障。,2.5 微机保护硬件,2、开关量输入电路,2.5 微机保护硬件,保护装置中一般设置几路开关量输入电路。开关量输入(DI，简称“开入”)主要用于识别运行方式、运行条件等，以便控制程序的流程。,开关量输入电路主要是将外部一些开关触点引入微机保护的电路，通常外部触点不能直接引入微机保护装置，必须经过光电隔离芯片引入。开关量输入电路包括断路器和隔离开关的辅助触点或跳合闸位置继电器触点输入，外部装置闭锁重合闸触点输入，轻瓦斯和重瓦斯
10、继电器触点输入，及装置上连接片位置输入等回路。,2.5 微机保护硬件,开关量触点分类：,1）安装在装置面板上的触点。这类触点指键盘触点及切换装置工作方式用的转换开关等。,2)从装置外部经端子排引入装置的触点。由运行人员不打开装置外盖而在运行中切换的各种压板、转换开关以及其他保护装置和操作继电器的触点等。,2.5 微机保护硬件,图a的原理：当外部触点接通时，光电隔离导通，其集电极输出低电位；当外部触点断开，光电隔离不导通，其集电极输出高电位，读并行口该位的状态，即可知道外部触点的状态。,2.5 微机保护硬件,图b的原理：当外部触点接通时，光电隔离导通，其发射极输出高电位；当外部触点断开，光电隔离不导通，其发射极输出低电位，读并行口该位的状态，也可知道外部触点的状态。,谢谢！ 敬请各位指导！ 主讲人：许建安,
