微型机继电保护基础3__微机保护的算法.ppt

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1、微型机继电保护基础3微机保护的算法微机保护的算法-概述微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保护功能的方法称为算法。x(n)或y(n)各种继电保护功能T[.]微机保护的算法-概述按算法的目标可分有两大类。一类是根据输入电气量的若干点采样值通过一定的数学式或方程式计算出保护所反映的量值，然后与定值进行比较。x(n)或y(n)→U、I、Z、P(定值比较)→动作微机保护的算法-概述另一类算法，仍以距离保护为例。它是直接模仿模拟型距离保护的实现方法，根据动作方程来判断是否在动作区内。无法

2、算出U、I、Z、P等，直接代入方程判断微机保护的算法-概述继电保护的种类很多，按保护对象分有元件保护、线路保护等；按保护原理分有差动保护、距离保护、电压、电流保护等。不管哪一类保护的算法其核心问题归根结底不外乎是算出可表征被保护对象运行特点的物理量，如电压、电流等的有效值和相位及视在阻抗等，或者算出它们的序分量、基波分量或某次谐波分量的大小和相位等。有了这些基本的电气量的计算值，就可以很容易地构成各种不同原理的保护。微机保护的算法-概述在数字继电保护中算法可分为两大类：一类是基本算法，它用来计算保护所需的各种电气量的特征参数，如

3、交流电流和电压的幅值及相位、功率、阻抗、序分量等；另一类是保护原理算法，它用基本算法的结果来实现保护原理，因此与具体的保护功能密切相关：它不仅要求解特定保护的动作方程，还需要完成各种逻辑处理、时序配合算法及故障判定。微机保护的算法-概述电气量参数计算（乃至所有相关算法）的速度则直接决定着保护的动作速度。算法的计算速度包含有两方面的含义：一是指算法的时间窗（数据窗）长度，即从故障发生时刻算起需要多长一段时间的输入信号的采样数据才能计算出所需的电气量参数值；二是指算法的计算量，算法越复杂，运算量也越大，在相同的硬件条件下，计算时间也

4、越长。微机保护的算法-概述通常，算法的计算精度与计算速度之间总是相互矛盾的，若要计算结果准确，往往需要利用更多的采样值，即增大算法的数据窗。还应当指出，有些算法本身具有数字滤波的功能，有些算法则需配合数字滤波器一起工作，因此评价算法时还要考虑它对数字滤波的要求。微机保护的算法假定输入为正弦量的算法假定提供给算法的输入为纯正弦以电流为例可以表示为ω-角频率；I-电流有效值；TS-采样间隔；α0I-n=0时电流相角微机保护的算法两点乘积算法以电流为例，设i1和i2分别为两个相隔为π/2的采样时刻n1和n2的采样值，即：则微机保护的算

5、法假定输入为正弦量的算法两式平方后相加，得：两式相除，得：可见，只要知道任意两个相隔的正弦量的瞬时值，就可以算出其幅值和相位。微机保护的算法假定输入为正弦量的算法构成距离保护时，需要同时计算出电压和电流的幅值和相位，与电流相似，已知n1，n2时刻的电压采样值，可以算出：所以微机保护的算法假定输入为正弦量的算法困难之处需要计算反正切函数，将电流电压写成复数形式：微机保护的算法假定输入为正弦量的算法于是所以R、X算出后，可以直接与定值比较，决定是否动作。微机保护的算法假定输入为正弦量的算法二、导数算法仍一电流为例，设i1为t1时刻电

6、流的瞬时值。该时刻的导数值为：微机保护的算法假定输入为正弦量的算法所以微机保护的算法假定输入为正弦量的算法为求导数，取为两个周期相邻采样时刻n和n+1的中点，然后用差分近似求导而时刻的电流，电压瞬时值则用平均值：微机保护的算法假定输入为正弦量的算法导数算法需要的数据窗短，仅为一个采样间隔。微机保护的算法假定输入为正弦量的算法三、半周积分法半周积分算法的依据是一个正弦量在任意半个周期内绝对值的积分为一个常数S微机保护的算法假定输入为正弦量的算法积分法与α无关，原因：图中两个阴影部分面积相等。利用梯形法则，可以求出：]微机保护的算法

7、假定输入为正弦量的算法若用矩形积分法则，则：S求出后，可以方便的求出数据窗长度为10ms算法本身具有一定的滤除高频分量的能力，但不能滤除直流分量。微机保护的算法突变量电流算法一、原理线路发生故障时，短路示意图如图3-7所示。对于系统结构不发生变化的线性系统，利用叠加原理可以得到如图3-8所示的两个分解图。微机保护的算法突变量电流算法微机保护的算法突变量电流算法由叠加原理可得所以故障电流分量为对于正弦信号而言，在时间上间隔整周的两个瞬时值，其大小是相等的，即式中iL(t)—t时刻的负荷电流，iL(t-T)—比t时刻提前一个周期的负

8、荷电流，T—工频信号的周期微机保护的算法突变量电流算法所以故障分量的计算式转化为由于iL(t)是连续测量的，所以，在非故障阶段，测量电流就等于负荷电流，即对于上式的理解，还可以参考图3-9。图中，虚线的波形为负荷电流的延续。微机保护的算法突变量电流算法微机保护的