第七章计算机继电保护课件1
181页1、计算机继电保护1、计算机继电保护的构成(重点)2、计算机继电保护的数字滤波器(难点、了解)3、计算机继电保护的算法(难点、了解)4、计算机继电保护的抗干扰(难点、了解),第九章 计算机继电保护的构成 第一节概述,一、传统继电保护的构成 二、计算机继电保护的硬件构成,第一节概述,三、计算机继电保护的软件 完成计算、分析、比较、延时、跳闸 显示、通讯等功能 四、计算机继电保护的工作过程,第二节输入信号的预处理,一、概述 输入信号的预处理包括,第二节输入信号的预处理,二。输入信号的获取 1。电压、电流量的获取 同传统保护 电压互感器、电流互感器 注意:保护互感器与测量互感器精度的区别 2。开关量的获取 来自断路器、隔离开关等的辅助触点。,第二节输入信号的预处理,三。电量转换 电压互感器2次侧额定线电压为100V 电流互感器2次侧额定电流为5A或1A 1。作用 (1)使输入信号电平与微机保护装置模拟通道允许电平相匹配。(主要是A/D输入通道允许电平) (2)装置内外的电隔离,即不使系统一、二次设备与保护装置之间存在直接的电联系,提高抗干扰能力。,第二节输入信号的预处理,2。电压量的变换3。电流
2、量的变换,第二节输入信号的预处理,4。隔离变换器的选择 电压变换:隔离变压器 电流变换:电抗变换器或电流中间变换器 (1)电抗变换器的特点: 优点:线性范围大、铁芯不易饱和、有相移作用可抑制非周期分量。 缺点:阻止直流、放大高频分量的作用,当一次侧有非正弦电流时二次电压将发生严重畸变。,第二节输入信号的预处理,(2)电流中间变换器的特点 优点:只要铁芯不饱和其二次电流及并联电阻上的二次电压波形可基本保持与一次电流一致,所以可以用来做精确计算和定量分析。 缺点:非周期分量下易饱和、线性度差、动态范围小。 考虑原则: A:电网正常运行时保证采样精度 B:故障时保证留有裕度。,第二节输入信号的预处理,四。模拟滤波器 1。作用 限制输入信号的频率,满足采样定理的要求。fs2 fh 2。分类 (1)无源滤波器 由R、L、C构成。 A:LC滤波器 体积大、价格高、制作调整麻烦,很少采用。,第二节输入信号的预处理,B:RC滤波 优点:结构简单、可靠性高、具有较大的过载能力和较强的耐浪涌冲击能力。 缺点:滤波性能差,通带不平坦,过渡带不陡峭。 例:一阶RC低通滤波器 RC低通滤波器的电路及其幅频、相频
3、特性如下图所示。,分析可知,当 f 很小时,A(f)=1,信号不受衰减地通过;当 f 很大时,A(f )=0,信号完全被阻挡,不能通过。 一阶RC高通滤波器 分析可知,当f 很小时,A(f)=0,信号完全被阻挡,不能通 过;当f 很大时,A(f )=1,信号不受衰减的通过。低通和高通的截止频率相同,fc=1/(2RC),RC带通滤波器,带通滤波器可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联,其电路及其幅频、相频特性如下图所示。,第二节输入信号的预处理,(2)有源滤波器 优点:良好的滤波特性,平坦的通带和陡峭的过渡带。 缺点:电路复杂,有延时。 一般选二阶或三阶滤波电路。 包括:带阻、低通、带通、高通等滤波器。 典型应用有源滤波电路: A:低通 a:二阶低通滤波器,第二节输入信号的预处理,电路:分为:贝塞尔型最平延迟特性巴特沃尔型最平幅度特性切比雪夫型等波纹特性,第二节输入信号的预处理,b: 三阶低通滤波器其中:R1=R2=R3 如何计算选取图中各元件的参数: 步骤: 举例:,第二节输入信号的预处理,步骤:1。由表1选取c1/,C2/2。利用转折频率fcp进行频率换算3。选取R=R1=R2的数
4、值,求出C1和C2的实际值,第二节输入信号的预处理,4。把R1、R2、C1、C2的值带入校验 fcp是否满足要求,如不满足重新选取R的值进行计算。表1未换算的电容数值,第二节输入信号的预处理,举例:求截止频率为1000Hz 的3-dB切比雪夫型二阶低通滤波器。 解:1。2。3。实际计算中总是设C1为最大电容,一般取0.010.33uF(截止频率越大C1越小)如取0.01uF.,第二节输入信号的预处理,所以有:表2三阶低通滤波器未换算参数(C2为最大值),第二节输入信号的预处理,B:带通滤波器 典型电路 参数计算: 一般C=C1=C2定值 选取R1,R2,R3 1。定C的值 2。 当R3太大时,取较大C3。f0 中心频率,Q品质因数,H电路在f0 处的电压增益。,第二节输入信号的预处理,C:高通滤波器 二阶高通滤波器 电路: 计算步骤: 1。查 2。3。确定C1=C2=C 4。 5。,第二节输入信号的预处理,表3。二阶高通滤波器未换算参数,第二节输入信号的预处理,三阶高通滤波器电路,第二节输入信号的预处理,五。采样保持 定义:把采样时刻上得到的模拟量的瞬时幅度完整的记录下来,并按需要准确
5、地保持一段时间。 1。作用 (1)将连续信号离散化 (2)在模数转换期间内保持输出不变。 2。采样保持电路的工作原理,第二节输入信号的预处理,K为电子模拟开关(场效应晶体管) P为控制信号 P高电平K闭合电路处于采样状态,C快速充电或放电到输入电压在采样时刻(即P在上升沿)的电压值。 P低电平K断开C保持K打开时的电压值, 电路处于保持状态,供A/D转换用。,第二节输入信号的预处理,当K闭合时C上的充电或放电电压值随输入电压变 化,为了准确采样;总希望采样时间越小越好,即采样时 间越短越好。因此要求阻抗变换器1,输入阻抗高(107欧 姆),输出阻抗低几欧姆。 输入高阻抗:保证输入电压不随负载变化。 输出低阻抗:使C上电压能迅速跟踪输入电压值。 当K打开时,希望C上电压尽量保持较长时间,以被A/D转 换使用,为提高保持能力,电路中应用了阻抗变换器2 输入高阻抗:提高保持能力 输出低阻抗:增强带负载能力,第二节输入信号的预处理,3对采样保持器的要求 (1)能准确跟踪输入电压的值,即采样时间尽量短。 (2)保持时间要长,通常用下降率来表示保持能力。 (3)模拟开关的动作延时,闭合电阻和开断时
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