《微机保护原理与技术》微机保护原理与技术》§1概述§1-1微机保护的发展一、微机保护发展概况1、国外：20世纪60年代开始研究，由英、澳、美等国学者倡导，由于当时技术、经济等条件的限制，仅在计算方法和程序结构等方面进行了理论探索，然而却为微机保护的发展奠定了理论基础。70年代初期，计算机技术出现重大突破，以微处理器为核心的微机进入实用阶段，从而带来了微机保护的研究高潮，70年代中、后期出现了比较完善的微机保护样机，并在电力系统中投运。80年代微机保护的硬件及软件技术日趋成熟，并在少数发达国家推广应用。90年代微机保护已开始在电力系统中得到广泛应用。2、国内：70年代末开始研究，80年代投运，90年代推广*华北电力学院研制的第一套MDP-1线路微机保护装置于1984年在河北马头电厂投运。*东南大学与华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护及发电机-变压器组保护相继于1989年、1994年通过鉴定并投运。*南京自动化研究院研制的微机线路保护装置于1991年通过鉴定并投运*天津大学与南京自动化设备厂研制的微机相电压补偿式方向高频保护于1993年通过鉴定并投运*西安交通大学与许昌继电器厂研制的正序故障分量方向高频保护于1996年通过鉴定并投运从90年代至今，微机保护在我国已得到推广应用，不同原理、不同机型的微机保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的微机保护装置。国内主要的变电站综合自动化（以微机保护为主）生产厂家：五大厂家：南京南瑞公司，南京自动化设备厂，北京四方公司，许昌许继集团，烟台东方电子。湖南的主要生产厂家：湘能许继公司，华能自动化公司，湖南紫光测控公司等。二、微机保护硬件的发展历程及趋势1、第一代：以“01”型（WXB-01）为代表特点：单CPU结构，多路转换的ADC模数变换（12位的AD574）。2、第二代：以“11”型（WXH-11及WXB-11）为代表特点：多个CPU并行工作（多个8位单片机），总线不引出插件，采用VFC模数变换（AD654）。3、第三代：以CS系列（北京哈德威四方公司及华北电力大学研制的CSL-101线路保护，CST-200变压器保护）及LFP-900系列（国电南瑞公司即原南京自动化研究所研制）等为代表特点：采用总线不引出芯片的高性能的不扩展16位单片机或DSP（数字信号处理芯片），采用较先进的网络通信结构技术。4、硬件发展趋势：微处理器：采用高性能的16位或32位单片机，采用DSP芯片，采用工控机（嵌入式处理器，如V40STD；386EX；486DX等）数据采集系统：VFC压频变换的AD654、VFC110（主要用于微机线路保护）；无需CPU干预的高速数据采集芯片如AD7874、MAX125/126等（主要用于微机元件保护）。网络通讯：通讯端口有RS232、RS485、以太网总线接口、Lonworks网总线接口、Can网总线接口等。三、微机保护软件的发展趋势1、新型算法：最小二乘法；卡尔曼滤波算法；故障分量算法；自适应算法等2、人工智能的运用：人工神经网络（ANN）；模糊理论；遗传算法（BP）等3、小波理论的运用（在时域和频域皆具有良好的局部化分析能力，用于处理局部突变信号）4、全球定位系统GPS的运用等总之，目前继电保护技术正朝着计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量、信号、数据通信一体化的方向快速发展。§1-2微机保护的特点1、可靠性高（元器件运行稳定，不易损坏；具有在线自检、巡检功能）2、易于获得各种附加功能（如事故记录、事故追忆、故障录波、故障测距等）3、保护动作特性和性能得到改善（引入新理论、新算法、新技术。如承受过渡电阻能力的改善、区分振荡与故障能力的提高、降低衰减非周期分量的影响、变压器励磁涌流的鉴别、故障分量保护、自适应保护、状态预测、小波变换应用、模糊控制、神经网络应用等）4、使用灵活、方便（人机界面友好，维护调试方便，硬件趋于统一，易于通过整定和设置软件改变特性）5、硬件工艺结构条件优越（硬件通用性好，体积小，功耗低，性价比高）6、具有通讯功能（可远方监控，易于实现综合自动化和网络化）§2微机保护硬件系统§2-1微机保护硬件的基本构成框图微机保护硬件的基本构成框图数据处理主系统：装置的核心系统。数据采集系统（模拟量输入系统）：最复杂的I/O系统。开关量输出系统：对可靠性要求最高的系统。（微机保护没有模拟量输出系统）§2-2数据采集系统?时间上取量化???采样对模拟量的离散化（量化）??幅度上取量化???模/数转换（A/D）数采系统主要包括：模入变换、前置模拟低通滤波、采样、模/数转换一、模入变换模入变换包括??隔离变压器?隔离变流器模入变换回路的主要作用：大电量→小电量（大小匹配）；