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粒度儀

繼電微機的保護(hù)原理介紹

發(fā)布日期:2022-05-30 點擊率:46

    繼電保護(hù)是關(guān)系著電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵。


    繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展大致分為四個歷史階段:


    三相電能表現(xiàn)場校驗儀能夠直接測量并診斷低壓電能計量裝置計量是否正常,并可實現(xiàn)多種測試儀器的功能;


    是一種性價比極高的設(shè)備。電磁型、晶體管型(又稱半導(dǎo)體型或分立元件型)、集成電路型、微型計算機型。


    目前,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,微機型繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用已越來越廣泛。


    與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)相比,微機繼電保護(hù)主要有以下的優(yōu)點:


    (1)改善和提高繼電保護(hù)的動作特性和性能;


    (2)可靠性大為提高;


    (3)內(nèi)部編程軟接線的方式大大降低了電氣二次線路的復(fù)雜性;


    (4)可以充分利用CPU的資源,實現(xiàn)其他測量、管理、通訊等功能;


    (5)微機特有的記憶存櫧功能能很好的實現(xiàn)故障追憶,提高運行管理效率;


    (6)自檢能力強,可以省去每年花費大量人力物力而必須去做的繼電保護(hù)預(yù)防性試驗,可以保證生產(chǎn)的連續(xù)運行;


    (7)擴展能力強。


    微機型繼電保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成


    微機繼電保護(hù)裝置典型硬件結(jié)構(gòu)


    微機型繼電保護(hù)裝置是微機控制技術(shù)的應(yīng)用實例之一。它是以微處理器(單片機)為核心,配以輸入、輸出通道,人機接口和通訊接口等。


    微機保護(hù)裝置的輸入輸出通道


    微機保護(hù)的輸入通道分為模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道,輸出通道主要為繼電器邏輯回路。


    輸入通道主要完成電力系統(tǒng)的電壓、電流信號的采集和一次設(shè)備的狀態(tài)量采集(比如斷路器的運行狀態(tài));而輸出通道主要完成保護(hù)跳閘信號、告警信號的輸出。


    模擬量輸入通道


    目前,微機保護(hù)的模擬量采集均采用交流采樣技術(shù)。模擬量輸入通道主要由模擬量輸入變換回路、低通濾波器、采樣和A/D轉(zhuǎn)換器等幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成。


    模擬量輸入變換回路


    由一次回路的CT、PT的二次側(cè)輸入至微機保護(hù)器的信號,一般數(shù)值較大,不適合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的電平要求(一般A/D轉(zhuǎn)換回路的輸入電壓范圍為±2.5V、±5V或±10V)。


    模擬量輸入變換回路的主要任務(wù)就是就是將輸入的電量進(jìn)一步變換,將二次電量值變得更小,同時將電流量變?yōu)殡妷毫浚赃m合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的要求。


    同時,該變換回路還起著隔離外部干擾的作用。


    設(shè)計模擬量輸入變換回路要注意的幾點:


    ①要保證各電流變換器之間、各電壓變換器之間及電流、電壓變換器之間的一次、二次側(cè)相位移保持一致;


    ②變換器的鐵芯磁導(dǎo)率要選取得當(dāng),保證工作的線性范圍;


    ③變換器本身的損耗要小;④要保證在短路電流下,變換器的輸出不使A/D發(fā)生溢出。


    低通濾波器及采樣


    由于計算機處理的是離散的時間信號,故輸入的連續(xù)模擬量必須要被采樣為離散的模擬量。


    同時,要使采樣值能準(zhǔn)確無誤的反映輸入的模擬量,采樣頻率必須遵循一定的要求,即采樣頻率必須大于原始輸入信號中高頻率分量的頻率的2倍,這就是采樣定理。


    否則,采樣信號將出現(xiàn)頻率混疊,不能真實反映原始輸入信號。


    系統(tǒng)的故障電流、電壓信號中一般含有許多高頻分量。而常見的微機保護(hù)原理大多是基于工頻量的。這樣,為了避免不必要的抬高采樣頻率,一般微機保護(hù)器中都設(shè)置了前置低通濾波器。


    A/D轉(zhuǎn)換


    由于計算機只對離散的數(shù)字量進(jìn)行處理,則采樣得到的離散的模擬量還要進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量。


    完成這一任務(wù)的環(huán)節(jié)即為A/D轉(zhuǎn)換器(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)。模數(shù)轉(zhuǎn)換過程的實質(zhì)就是對模擬信號進(jìn)行量化和編碼的過程。


    根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的原理和特點的不同,可將A/D轉(zhuǎn)換分為直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換兩大類。常見的直接轉(zhuǎn)換有逐次逼近式A/D、計數(shù)式A/D等;間接轉(zhuǎn)換有積分式A/D、V/F式A/D等。


    數(shù)字量輸入輸出通道


    數(shù)字信號的輸入輸出,主要針對于微機保護(hù)器的人機接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈沖等。為防止外部干擾的竄入,一般在輸入輸出回路中均采用光電隔離措施。


    微機保護(hù)裝置的數(shù)字核心


    微機保護(hù)裝置的數(shù)字核心一般由CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器、Wachdog等組成。


    目前數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器(MCU),即通常所說的單片機。MCU一般以某一微處理器內(nèi)核為核心,芯片內(nèi)部集成了RAM、ROM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、WachDog、I/O、串行口、A/D、D/A等各種必要的功能和外圍設(shè)備、電路。


    一般一個系列的單片機具有多種衍生產(chǎn)品,它們的微處理器內(nèi)核都一樣,不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使單片機大限度的和應(yīng)用相匹配,從而降低成本和功耗。


    常見的MCU有MCS-51、MCS-196/296、C166/167、68300等等。


    隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,一些功能更為強大、數(shù)字信號處理能力更強的數(shù)字核心將成為微機保護(hù)裝置升級的必然趨勢。有代表性的是嵌入式DSP處理器(EDSP)和嵌入式片上系統(tǒng)(ESOC)。


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