电力系统继电保护应用技术02微机保护基础.ppt
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1、,第二章微机、数字化继电保护基础 2.1 微机继电保护的硬件构成原理 1)微型机系统 2)模拟数据采集系统 3)开关量输入和输出系统 4)人机对话微型机系统 5)电源系统:它是装置可靠工作的基础, 应满足精度,谐波系数、可靠性等指标要求。 常用3V, 5V,15V,24V多个电压等级。 硬件构成原理如下图所示。,图2.1微机保护基本硬件 组成原理图,21.1 模拟数据采集系统 A/D转换是模拟数据采集系统的核心,其 理论依据是采样定理。 对连续时间信号x(t)进行采样时,周期采 样频率fs,必须大于被采样原始信号x(t)的最 大截止频率fc的两倍,即 才能从离散的 数字信号 中完全恢复出原始信
2、号x(t) 。 A/D转换有多种方法,以逐次比较式数据 采集系统和以电压/频率变换式(VFC)数据采 集系统最为常用,此处只对前者作较细的讨论。,fs2fc,xs(t),1)逐次比较式数据采集系统模入原理 (1)逐次比较式模拟数据采集系统的单通道采样方式: 异步采样 同步采样 (2)对多个模拟信号的多通道采样方式: 同时采样,图2.2 同时采样硬件原理图, 顺序采样, 分组同时采样,所谓分组同时采样是指将所有的模入信号分成若干组,在同组内的各模拟信号同时 采样,不同组内模拟信号之间用顺序采样。 2) 逐次比较式数据采集系统的组成 (1) 变送器:电平变换和电气隔离。 (2)前置模拟低通滤波器:
3、滤除大于1/2采样频率高次谐波。,( 3)采样保持器 采样开关、保持器,并依次将采用值送入A/D。,(4)模数转换器(A/D) 模拟量转换为数字量。主要由D/A、比较器等元件组成。D/A的基本原理:,数模转换器输出的模拟电压UO为:,图2.8 4位数模转换器(D/A)的原理电路图,图2,9 8位逐位比较ADC电路原理框图,逐次比较型模数转换器的主要技术指标: a、分辨率 b、输入模拟量的极性。,c、量程 模数转换器输入模拟电压转换的范围。如03V,05V,0+10V,-5+5V,-10+10V等。 d、分辨率 常用A/D转换器的位数表示。 e、精度 f、转换时间 模数转换器完成一次将模拟量转换
4、 为数字量所需要的时间。,g、模拟量的标度变换: 例如某电流的满量程(最大值)为1500A,电流互感器变比为1500/5,A/D转换器输入电压为-5+5V交流电压,转换精度为12位,(其中最高位为符号位)。此时若输入为1500A电流,则经A/D转换的最大值(满量程值)应是 11111111111B=2047。标度变换系数为:,21.2 开关量输入输出电路 1) 输入开关量 内部开关量:反映安装在微型机继电保 护装置内部触点状态的量。 外部开关量:从微机继电保护装置的外 部,通过保护屏接线端子排引入至微型机的状 态信号。 开关量输入电路:,2)输出执行逻辑(开出) 执行接口部分(光隔,出口继电器
5、,功率驱 动)。,可靠性措施: 采用多位编码使每一路开关量输出的 驱动电路都由两根以上并行口输出线来控制, 通过反相器和与非门执行。 采用光电耦合元件,防止干扰窜入微型 机继电保护装置中。 由并行口的P C 0位取入该路开出的工作 状态,以便检查是否可靠出口。 将保护装置总报警继电器(AXIN)的常闭 接点串入出口回路,以保证装置异常时不会误 出口。,2.1.3 人机对话系统硬件原理,(6)继电保护通信系统 继电保护装置与现场设备包括智能设备间的通信常采用现场(过程)总线方式通信,继电保护与站级设备间用工业以太网通信。 1)现场总线 开放性、互动互通、可靠性。 2)工业以太网 以太网泛指各种采
6、用CSMA/CD技术的局域网,工业以太网是在传统以太网的基础上进化而来,解决了网络带宽的制约因素和因冲撞引起的传输延时等缺点,已成为目前有线通信市场的主流。,工业和以太网拓扑结构主要有总线结构、星型结构和环型结构三种基本的网络结构。,图2.19 总线型结构,图2.20 环型结构,图2.21 星型结构,3)工业以太网的改进技术 交换式以太网技术 交换式以太网具有微网段和全双工传输的特性,每个站点都具有独立的冲突域,不再受限于原有的CSMA/CD工作方式,可以随时发送和接收数据,大大改进了以太网的实时性,从而为用于变电站的过程总线提供了技术支持。 虚拟局域网技术(VLAN) VLAN是一种通过将局
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