最新培训微机保护基础ppt课件幻灯片.ppt
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1、培训微机保护基础培训微机保护基础ppt课件课件2022-7-1022022-7-109图01 电流保护说明图2022-7-1010n距离保护 2022-7-1011图02 距离保护说明图2022-7-1012n差动保护 2022-7-1013 M N Lim in if1if2F1F2正常运行或外部故障时im+in=0内部故障时 im+in=if图03 电流差动保护说明图2022-7-1014n继电保护系统构成 2022-7-10151继电保护装置2通信设备图04 继电保护系统2022-7-1016n微机保护概念微机保护概念 2022-7-10172022-7-10182022-7-10192
2、022-7-10202022-7-10212022-7-10222022-7-10232022-7-10241-2 数据采集系统(模拟量输入系统)一、电压形成回路一、电压形成回路1. 模拟量选取原则:以满足保护功能为基本准则模拟量选取原则:以满足保护功能为基本准则2. 作用与方案比较作用与方案比较n作用作用n方案比较方案比较n电抗变换器电抗变换器n缺点:二次电压波形将发生畸变缺点:二次电压波形将发生畸变n优点:线性范围大、铁芯不易饱和、有移相作用、抑制直流优点:线性范围大、铁芯不易饱和、有移相作用、抑制直流n电流变换器电流变换器n优点:线性范围内,波形相同且同相优点:线性范围内,波形相同且同相
3、n缺点:在非周期分量下容易饱和、线性度较差、动态范围小缺点:在非周期分量下容易饱和、线性度较差、动态范围小2022-7-10251-2 数据采集系统(模拟量输入系统)一、电压形成回路一、电压形成回路2. 作用与方案比较作用与方案比较3. 电流互感器应用注意事项电流互感器应用注意事项n变比的选择变比的选择u2=RLHi2=RLHi1/nLHRLHi1max/nLH Umaxn屏蔽层的作用屏蔽层的作用2022-7-10261-2 数据采集系统(模拟量输入系统)电压形成前置低通滤波采样保持多路转换器A/D转换数据更新排队信号输入数据采集系统二、采样保持电路和模拟低通滤波器(一)S/H电路的作用及原理
4、S/H电路的作用S/H电路的工作原理2022-7-10271-2 数据采集系统(模拟量输入系统)(二)对采样保持电路的要求n使Ch上电压按一定精度(例如误差小于0.1%)跟踪上usr所需要的最小采样宽度Tc(或称为截获时间),对快速变化的信号采样时,要求Tc尽量短n保持时间要长。通常用下降率 来表示保持能力。n模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。n分析讨论Ch的选值csTTu2022-7-10281-2 数据采集系统(模拟量输入系统) Ch=0.01F(三)采样保持电路的典型芯片2022-7-10291-2 数据采集系统(模拟量输入系统)(四)采样频率的选择和模拟低通滤波器的应用
5、n采样频率的选择n采样频率越高,要求CPU的速度越高1.采样频率过低将不能真实地反映被采样信号的情况(采样定理)n采用低通滤波器,可以消除频率混叠问题,从而降低采样频率n消除频率混叠问题后,采样频率的选择基本取决于保护的原理和算法。2022-7-10301-2 数据采集系统(模拟量输入系统)(四)采样频率的选择和模拟低通滤波器的应用n低通滤波器R=4.3k, C=0.1F2022-7-10311-2 数据采集系统(模拟量输入系统)电压形成前置低通滤波采样保持多路转换器A/D转换数据更新排队信号输入数据采集系统三、模拟量多路转换开关(一)模拟量多路转换开关的作用(二)MPX的工作过程2022-7
6、-10321-2 数据采集系统(模拟量输入系统)四、模数转换器(一)模数转换的一般原理和分类1.一般原理:将输入的模拟量UA相对于模拟参考量UR转换成数字量D输出:RAUUD nnBBBD2222211即: 假定数字量D是小于1的数,则:nnRABBBUU2222211分类:积分型、逐次逼近比较型、并行和流水线型等2022-7-1033四、模数转换器(二)逐次逼近法模数转换器的基本原理2022-7-1034四、模数转换器(二)逐次逼近法模数转换器的基本原理n溢出问题2022-7-1035四、模数转换器(二)逐次逼近法模数转换器的基本原理n双极性模拟信号的模数转换2022-7-1036四、模数转
7、换器(三)A/D转换器举例AD7665是逐次逼近型的16位快速模数转换器,速度为500kSPSn电源nDVDD、DGNGnOVDD、OGNDnAVDD、AGNDnREF、REFGNDn模拟量输入usrn10V, 5V, 2.5Vn0-10V, 0-5V, 0-2.5V2022-7-1037四、模数转换器(三)A/D转换器举例n方式选择nOB/2 (output binary/2s complement)nWARP, IMPULSEnSER/ (Serial/Parallel)nBYTESWAPCRAP2022-7-1038四、模数转换器n控制信号nRESETn (Read), (Chip Se
8、lect)n (Start Conversion)nPD (Power Down)nBUSYn并行输出方式的数据信号nDATA15-DATA0CS RDCNVST2022-7-1039四、模数转换器n串行输出方式的接口信号nSYNCnSCLKnSDOUTnRDERRORnDIVSCLKnEXT/ nINVSYNCnINSCLKnRDC/SDININT2022-7-1040四、模数转换器(五)模数转换器与微型机的接口2022-7-1041四、模数转换器2022-7-1042四、模数转换器(七)微机保护对模数转换器的主要要求n转换时间 Tsn(tAD+tR)+tYnA/D转换的位数n要求200倍的
9、精度范围2022-7-10431-3 开关量输入及输出回路一、光电耦合器n概念n分类n光隔离器n光传感器n光敏元件集成的功能块n光电耦合器在微机保护中的应用n特性n工作方式2022-7-10441-3 开关量输入及输出回路二、开关量输入回路n安装在装置面板上的接点n人机对话的键盘n部分切换装置工作方式 用的转换开关n从装置外部经过端子排 引入装置的接点n压板、转换开关n其他保护装置和操作 继电器的接点2022-7-1045三、开关量输出回路(一)保护的跳闸出口、本地和中央信号1-3 开关量输入及输出回路2022-7-10461-3 开关量输入及输出回路三、开关量输出回路(一)保护的跳闸出口、本
10、地和中央信号n装置正常、系统无短路n设备异常n系统发生短路n出口回路自检2022-7-1047三、开关量输出回路(一)通信接口、打印机接口1-3 开关量输入及输出回路2022-7-10481-5 网络化硬件电路一、问题提出n继电保护的种类很多,且由于受被保护对象的容量、模拟量数量、跳闸对象和功能要求不同等因素影响,造成保护配置多种多样。希望采用模块化的思想。n希望微机保护在更新换代后,保护装置对外的连线基本保持不变。n保护功能插件(CPU插件)与开入、开出之间的连线受CPU插件的空间限制,很难做到开入、开出数目的方便扩展。n在变压器、发电机保护中,根据不同容量、不同主接线等情况,保护的一个动作
11、逻辑有可能组成多个出口对象。2022-7-10491-5 网络化硬件电路二、网络化硬件电路n标准模块nCPU插件n开入(DI)插件n开出(DO)插件n通信网络采用 CAN总线方式2022-7-10501-5 网络化硬件电路三、网络化硬件结构的优点三、网络化硬件结构的优点n模块之间的连接简单、方便模块之间的连接简单、方便n可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强n扩展性好扩展性好n升级方便升级方便n便于实现出口逻辑的灵活配置便于实现出口逻辑的灵活配置n降低了对微型机或微控制器并行口的数量要降低了对微型机或微控制器并行口的数量要求求2022-7-10511-6 硬件技术的展望n通用硬件技术平台
12、n高可靠性n开放性n通用性n灵活性和可扩展性n模块性n与新型互感器接口n微机保护硬件网络化n总线不出芯片可以有效提高装置整体可靠性2022-7-1052第二章 数字滤波器2022-7-10532-1 概 述n数字滤波器的定义n滤波器就广义来说是一个装置或系统,用于对输入信号进行某种加工和处理,以达到取得信号中的有用信息而去掉无用成分的目的。n定义:是一个计算程序或算法,将代表输入信号的数字时间序列转换为代表输出信号的数字时间序列,并在转换过程中,使信号按照预定的形式变化。2022-7-10542-1 概 述例:设一个模拟信号既包含了工频基波信号,也包含了三次谐波成分,表达式为x(t)=sin(
13、w1t)+0.6sin(3w1t),试分析经过采样计算,如何滤去三次谐波解:应用采样间隔Ts=5/3ms对该信号采样sssTkxkTxkTy231 231kxkxky2022-7-10552-1 概 述n数字滤波器的优点n特性一致性好。一旦程序设计完成,每台装置的特性就可以做到完全一致n不存在由于温度变化、元件老化等因素对滤波器特性影响的问题n不存在阻抗匹配的问题n灵活性好,改变算法或某些系数就可以改变滤波器的性能n滤波精度高,加长字长可以很容易提高精度2022-7-10562-2 零、极点法设计数字滤波器一、零、极点对系统频率响应的影响 NkkNkkknybknxany10 NkkkNkkk
14、zbzazH101 NkkNkkNkkNkkdzczAzdzcAzH11111111零点零点极点极点2022-7-10572-2 零、极点法设计数字滤波器一、零、极点对系统频率响应的影响NkkjNkkjjdeceAeH11NkkNkkjDCAeH11 jjjjkkjkkeeHeHeDDeCCkk NkkNkkNkkNkkjDCAeH11112022-7-10582-2 零、极点法设计数字滤波器二、零点设计法如果希望滤除fk的频率分量,即|H(f)|fk=001ksfTjkecksfTjkec由于离散值计算公式中的滤波系数必须为实数 21112cos21 11ZZTfZcZcZHskkkk202
15、2-7-10592-2 零、极点法设计数字滤波器二、零点设计法例:设Ts=5/3ms(即N=12),用零点设计法设计出能同时滤除3次和5次谐波分量的数字滤波器传递函数解: (1)滤3次的因子H3(Z)=1+Z-2 (2)滤5次的因子H5(Z)=1+ Z-1+Z-2 4321533231ZZZZZHZHZH 42332213nxnxnxnxnxny32022-7-1060第三章 微机保护的算法2022-7-10613-1 概述n定义: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n分类n性能指标n精度n速度n算法所要求的采样点数(数
16、据窗长度)n算法的运算工作量2022-7-10623-2 假定输入为正弦量的算法假定原始数据为纯正弦量的理想采样值IssnTInTi0sin2一、两点乘积算法212ssTnTnIIssITnITnii10111sin2sin2IIIssIITnITnii110122cos22sin22sin22022-7-10633-2 假定输入为正弦量的算法一、两点乘积算法222122iiI211iitgI21122212 2uutguuUu22212221iiuuIUZ21121111iitguutgIUz2022-7-10643-2 假定输入为正弦量的算法一、两点乘积算法UUjUUU11sincosII
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