第二章 微机保护的硬件结构ppt课件.ppt

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1、第二章继电保护的硬件结构主讲教师：王艳电自教研室北京四方公司董事长中国工程院院士华北电力大学杨奇逊教授南京南瑞继保董事长中国工程院院士沈国荣（左一）微型机继电保护一、微机保护装置硬件按功能可分为五部分：1)数据采集单元包括电压形成和模数转换等功能块，将模拟输入量尽可能准确地转换为数字量。2）数据处理单元（微机主系统）包括微处理器、只读存储器、随机存取存储器、定时器及并行口等。微处理器执行存放在只读存储器中的程序，对由数据采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保护功能。微机继电保护

2、硬件系统的构成3)开关量输入/输出接口由若干并行接口、光电隔离器及中间继电器组成，完成各种保护的出口跳闸、信号报警、外部接点输入及人机对话等功能。4）通信接口实现多机通信与联网。5）电源供给微处理器、数字电路、A/D转换芯片及继电器所需的电源。微机继电保护硬件系统的构成微机保护的功能结构（数据采集系统）数据采集系统微机主系统串行通信输入/输出系统来自电流互感器电压互感器数据采集系统:完成将模拟输入量准确转换为微型机能够识别的数字量。微机保护的功能结构（微机主系统）数据采集系统微机主系统串行通信输入/输出系

3、统来自电流互感器电压互感器微机主系统：执行编制好的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析、处理，完成各种继电保护的测量逻辑控制功能。微机保护的功能结构（开关量输入、输出系统）数据采集系统微机主系统串行通信输入/输出系统来自电流互感器电压互感器开关量输入/输出系统：完成各种保护的出口跳闸、信号外部触点的输入、人机对话及通信功能。二、按照所采用的CPU的多少来划分1.单CPU微机保护2.多CPU微机保护R-M结构：一个CPU完成所有保护功能、单独设置一管理CPU完成人机交互及通讯等功能。nR-

4、M结构：将一套完整的保护功能分担给多个CPU分别完成、设置一管理CPURR-M结构：由一个CPU完成所有保护功能，设置同样的CPU构成保护的双重化、设置一管理CPU微机继电保护硬件系统的构成单CPU微机保护构成示意图数据采集系统微机主系统串行通信输入/输出系统来自电流互感器电压互感器R—M结构nR—M结构RR—M结构对于一个具体的微机保护装置，通常将硬件电路按功能分别布置在几个PCB板上——称为保护的“插件”，各插件安装于一个机箱中，采用总线把各插件联系在一起，构成一套完整的保护装置。从结构上看，一个完整

5、的微机保护包含以下几部分：机箱、插件、面板、总线微机继电保护硬件系统的构成微机继电保护硬件系统的构成微机继电保护硬件系统的构成运行中的变电站现场应用的微机保护发电厂值班人员监视机组生产数据采集系统微机主系统串行通信输入/输出系统来自电流互感器电压互感器一、数据采集单元一、数据采集单元电压形成电压形成ALFALFS/HS/HMUXA/D....（一）电压形成常识：1.微机保护输入的电气量2.电力系统短路故障后电气量的变化3.数据采集系统处理的一般都是电压信号，根据采用的模数转换器件不同，其输入信号范围不同。

6、4.变换器的种类电压变换器：作用：1）将电压互感器二次的电压变换为适合A/D芯片量程的信号。2）电磁隔离。原理：和变压器的工作原理相同（一）电压形成举例：湖北某公司生产的保护用电压变换器规格输入电压额定值（V）输出电压额定值（V）输入电压过载倍数非线性度空载电流（mA）工频耐压（V）比差（±%）角差（±分）57.7V/3.53V57.73.531.2＜0.1≤10＜0.5＞2500100V/2.88V1002.881.5＜0.1≤10＜0.5＞2500100V/3.53V1003.531.5＜0

7、.1≤10＜0.5＞2500电流变换器：作用：1）将电流互感器二次的电流变换为适合A/D芯片量程的信号。2）电磁隔离。原理：类似于电流互感器的工作原理（一）电压形成举例：电流变换器产品主要规格技术参数规格输入电流额定值(A)输出电压额定值(V)最大过载电流(A)最大过载时输出电压（V）非线性度功率消耗(VA)工频耐压(V)比差(±%)角差(±分)20A/3.53V10.1765203.53＜0.1≤10＜0.1＞250020A/7.07V10.3535207.07＜0.1≤10＜0.1＞250050A/4

8、V50.4504＜0.1≤10＜0.1＞2500100A/3.53V50.17651003.53＜0.1≤10＜0.1＞2500（二）模拟低通滤波电路一、常识1）电力系统故障后的暂态信号的频率成分2）采样频率与采样定理由采样值能完整正确和唯一地恢复输入连续信号的充分必要条件是：采样率fs应大于输入信号的最高频率fmax的2倍，即fs>2fmax3）硬件能力短路瞬间电流、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，