电力系统微机保护精简.ppt

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1、第一章微机保护的硬件原理中国石油大学（华东）信控学院电气工程系四、采样保持器及其工作原理（一）概述模拟信号进行A/D转换时，有以下实事：从启动转换到转换结束输出数字量，需要一定的转换时间。在这个转换时间内，模拟信号要保持不变。否则转换精度没有保证，特别当输入信号输入频率较高时，会造成很大的转换误差。要防止这种误差的产生，必须在A/D转换开始时将输入信号的电平保持住，而在A／D转换结束后又能跟踪输入信号的变化。能完成这能完种功能的器件叫采样／保持器。采样／保持器在保持阶段相当于一个“模拟信号存储器”。在数据采集系统中，采样／保

2、持器主要起以下两种作用：“稳定”快速变化的输入信号，以利于模／数转换器把模拟信号转换成数字信号，减小采样误差。用来储存多路模拟信号，这样可使用多路开关和一个AD实现多路信号的同步采集。1、逐次逼近型模数转换器优缺点缺点：由于逐次逼近型模数转换器在1个时钟周期内只能完成1位转换。n位转换需要n个时钟周期，故这种模数转换器采样速率不高,输入带宽也较低。优点是原理简单，便于实现，适用于中速率而分辨率要求较高的场合。六、VFC工作原理及其在微机保护中的应用有一种积分型A/D，其基本思想是用待转换的电压V控制时间间隔Δt，使Δt正比于

3、输入电压V，而计数脉冲频率不变，在Δt时间间隔内，计数脉冲的数字代表了输入电压的大小。换一种思路，用待转换的电压V控制脉冲的频率，使脉冲频率正比于电压V，而计数间隔不变，则计数结果也代表输入了电压的大小。这种模数转换称为电压-频率型（V-F型）模数转换，简称VFC。而且VFC器件构成的数据采集系统本身就具有低通滤波的功能，幅频特性如图所示：结论：VFC型数据采集系统的输出值与输入电压的积分成正比！(3)VFC式数据采集系统的分辨率微机继电保护对模数变换器的主要要求是分辨率。直接型A/D芯片以其输出的数字信号的位数来衡量分辨率

4、。例如某一芯片，输出数字量为12位，去除符号位，其表示的数的范围是±2048，显然位数越多测量范围越大，量化误差相对越小。VFC式数据采集系统的分辨率决定于两个因素，其一是VFC芯片输出的最高频率fVFC，二是积分间隔NTs的大小。在NTs期间计数的最大值为：可见，欲提高VFC式数据采集系统的分辨率，一是选择最高转换频率高的芯片，这要增加硬件成本；二是增大计算间隔NTs的值。这只需要在软件中改变即可实现，但代价是增加了保护的延时。实际上任何控制系统中速度和精度总是一对矛盾。实际中可以根据故障的严重程度实时改变计算间隔。2、在

5、分辨率方面A/D式芯片构成的数据采集系统的分辨率决定于A/D芯片的位数。位数越高，分辨率也越高。但硬件一经选定则分辨率便固定。而由VFC芯片构成的数据采集系统的分辨率不仅与VFC芯片的最高转换频率有关，而且还与软件计算时所选取的计算间隔有关。计算间隔越长，分辨率越高。五、光耦器件在微机保护中的应用在微机保护中，光耦器件一般均作为具有开关特性的接口器件使用，包括：（1）开关量输入电路（2）开关量输出电路（3）打印机接口电路（4）脉冲接口电路（5）通信接口电路第3个概念数字信号处理器——DSP改进的哈佛结构?改进的哈佛结构的特点

6、：1）使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理；2）具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储模块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输；地址总线和数据总线可以同时工作。3）两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。4、控制器局域网现场总线——CAN（1）简介CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器局域网，主要用于各种设备监测及控制的一种现场总线。在80

7、年代初期由德国Bosch公司为汽车的监测、控制系统而设计的；最初动机就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。1993年CAN已成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISOll519(低速应用)。目前CAN得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域，如汽车、航空、工业控制、安全防护等。（4）CAN总线特点与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具

8、有极好的检错效果。采用差分信号的传递方式，有利于提高抗干扰性能。每帧信息都有CRC校验和其他纠错措施，保证了数据出错率极低。节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出