1 微机保护硬件装置

第一章 微机保护硬件装置主讲老师： 张 宁

§1.1 微机保护装置的硬件构成1 微机保护装置的硬件构成2 微机保护装置的典型结构 3 DSP在微机保护的应用

1 微机保护装置的硬件构成微机保护的硬件组成部分

数据采集系统

CPU主系统输入、输出系统

人机接口与通讯系统电源系统

电 力 系 统

信号处理

采样及 A/D转换

跳闸信号

CPU

运 行 人 员

打印机

主 系 统

键盘、鼠标

微机保护硬件构成示意图

1 微机保护装置的硬件构成数据采集系统

以A/D转换器为核心的数据采集系统

电压频率转换器(VFC)

1 微机保护装置的硬件构成CPU主系统

是以CPU为核心，根据不同的保护原理编写的程 序进行分析是否在保护范围内发生故障，进而判 断保护是否动作。 包括处理器、只读存储器、随机存取存储器以及 定时器等。处理器执行存放在只读存储器中的程 序，将数据采集系统得到信息输入至随机存取存 储器进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。

CPU的发展 第一阶段以单个8位的单片机构成的微机保护装置

例如：inter的8086、8088、MC6809

第二阶段以多个8位的单片机构成的微机保护装置 第三阶段以多个16位的单片机构成的微机保护装置

inter的80C196motorola公司的MC863系列

第四阶段以多个32位的单片机构成的微机保护装置

1 微机保护装置的硬件构成开关量输入、输出系统

主要完成外部接点输入计算机，各种保护的 出口跳闸、信号报警和人机对话等功能。 微机保护的人机接口由键盘、液晶显示器、 打印机等构成。 通信系统使得微机保护与综合自动化系统通 信，实现远程监控。

人机接口与通信系统

2 微机保护装置的几种典型结构单CPU微机保护装置的构成

单CPU微机保护的硬件装置共用一个单片机

应用在电压等级较低的输电线路微机保护中

多CPU微机保护装置的构成

微机保护装置以多CPU构成 应用在电压等级较高电气设备的微机保护中

数 据 采 集 系 统 1

高频保护 单片机

综合重合闸 单片机 跳闸

模拟量输入数 据 采 集 系 统 2 零序电流保护 距离保护 单片机

逻 辑信号

零序电流保护 单片机

多CPU微机保护硬件逻辑图

3 DSP在微机保护的应用DSP指令集能够使处理器在每个指令周期内 完成多个操作，从而提高每个指令周期的计 算效率。 DSP将极大地提高微机保护对原始采样数据 的预处理和计算能力，提高运算速度，更容 易做到实时测量和计算 。

§1.2 A/D构成的数据采集系统1 数据采集系统的基本构成

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电压形成回路滤波器

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采样保持器多路转

换开关 A/D转换器

1 数据采集系统的基本构成数据采集系统包括电压形成回路、滤波器、采样保 持器、多路转换开关和A/D转换器

模拟量输入

电压形成回路

滤波器

采样保持器

模拟量输入

电压形成回路

滤波器

采样保持器

多 路 转 换 开 关

A/D

2 电压形成回路作用：降低电压、电流信号幅值

微机保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感 器(100伏、线间电压)和电流互感器(额定电流5 安或1安，短路电流100安) 把100伏左右的电压变换为适合AD转换需要的正负 2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压； 把小于1安~100安的电流变换为适合AD转换需要的 正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压

2 电压形成回路对变换器的基本要求：

变换器两侧的相位一致

变换器铁芯磁导率选取合理，保证小信号时 不失真 变换器自身损耗要较小变换器屏蔽层接地，使整个装置与强电隔离

2 电压形成回路变换器

电压变换器(TV)用于将一次电压变换成微机保护模数转换(AD)用的电 压，普通变压器原理。

电流变换器(TA):用于将一次电流变换成微机保护模数转换(AD)用的电 压。普通变压器原理，把电流变换成电流，再把一个小电阻 并联在该变压器的二次侧，形成电压。 要求该变压器的铁心不饱和。