微機繼電保護測試儀可對所有繼電器和保護裝置進行測試各校驗,,是發(fā)電廠、電網(wǎng)公司和各用電單位的測試裝置,。用于檢測開關(guān)柜,綜合保護裝置,采用高速,、高性能數(shù)字控制處理器作為控制微機,
繼電保護是關(guān)系著電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵,。繼電保護技術(shù)的發(fā)展大致分為四個歷史階段:電磁型,、晶體管型(又稱半導(dǎo)體型或分立元件型),、集成電路型、微型計算機型,。目前,,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,微機型繼電保護技術(shù)的應(yīng)用已越來越廣泛,。
與傳統(tǒng)的繼電保護技術(shù)相比,,微機繼電保護主要有以下的優(yōu)點:
(1)改善和提高繼電保護的動作特性和性能; (2)可靠性大為提高,; (3)內(nèi)部編程軟接線的方式大大降低了電氣二次線路的復(fù)雜性,; (4)可以充分利用CPU的資源,實現(xiàn)其他測量,、管理,、通訊等功能; (5)微機*的記憶存櫧功能能很好的實現(xiàn)故障追憶,,提高運行管理效率,; (6)自檢能力強,可以省去每年花費大量人力物力而必須去做的繼電保護預(yù)防性試驗,,可以保證生產(chǎn)的連續(xù)運行,; (7)擴展能力強。
2.微機型繼電保護裝置的硬件構(gòu)成
2.1微機繼電保護裝置典型硬件結(jié)構(gòu)
微機型繼電保護裝置是微機控制技術(shù)的應(yīng)用實例之一,。它是以微處理器(單片機)為核心,,配以輸入、輸出通道,,人機接口和通訊接口等,。圖2-1給出了微機保護的典型硬件結(jié)構(gòu)圖。
2.2微機保護裝置的輸入輸出通道
微機保護的輸入通道分為模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道,,輸出通道主要為繼電器邏輯回路,。輸入通道主要完成電力系統(tǒng)的電壓、電流信號的采集和一次設(shè)備的狀態(tài)量采集(比如斷路器的運行狀態(tài)),;而輸出通道主要完成保護跳閘信號,、告警信號的輸出。
2.2.1模擬量輸入通道
目前,,微機保護的模擬量采集均采用交流采樣技術(shù),。模擬量輸入通道主要由模擬量輸入變換回路、低通濾波器,、采樣和A/D轉(zhuǎn)換器等幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成,。
2.2.1.1模擬量輸入變換回路
由一次回路的CT、PT的二次側(cè)輸入至微機保護器的信號,一般數(shù)值較大,,不適合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的電平要求(一般A/D轉(zhuǎn)換回路的輸入電壓范圍為±2.5V,、±5V或±10V)。模擬量輸入變換回路的主要任務(wù)就是就是將輸入的電量進一步變換,,將二次電量值變得更小,,同時將電流量變?yōu)殡妷毫浚赃m合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的要求,。同時,,該變換回路還起著隔離外部干擾的作用。1.交流電流輸出
輸出精度 0.5級
相電流輸出(有效值) 0~40A
三并電流輸出(有效值) 0~120A
相電流長時間允許工作值(有效值) 10A
相電流輸出功率 420VA
三并電流輸出時輸出功率 900VA
三并電流輸出時允許工作時間 10s
頻率范圍(基波) 20~1000Hz
諧波次數(shù) 1~20 次
設(shè)計模擬量輸入變換回路要注意的幾點:①要保證各電流變換器之間,、各電壓變換器之間及電流,、電壓變換器之間的一次、二次側(cè)相位移保持一致,;②變換器的鐵芯磁導(dǎo)率要選取得當(dāng),,保證工作的線性范圍;③變換器本身的損耗要??;④要保證在最大短路電流下,變換器的輸出不使A/D發(fā)生溢出,。
2.2.1.2低通濾波器及采樣
由于計算機處理的是離散的時間信號,,故輸入的連續(xù)模擬量必須要被采樣為離散的模擬量。同時,,要使采樣值能準(zhǔn)確無誤的反映輸入的模擬量,,采樣頻率必須遵循一定的要求,即采樣頻率必須大于原始輸入信號中最高頻率分量的頻率的2倍,,這就是采樣定理,。否則,,采樣信號將出現(xiàn)頻率混疊,,不能真實反映原始輸入信號。
系統(tǒng)的故障電流,、電壓信號中一般含有許多高頻分量,。而常見的微機保護原理大多是基于工頻量的。這樣,,為了避免不必要的抬高采樣頻率,,一般微機保護器中都設(shè)置了前置低通濾波器。圖2-2描述了低通濾波器的理想頻率響應(yīng),。圖中,,fc為濾波器的截止頻率,是考察低通濾波器的一個重要指標(biāo)。
2.2.1.3 A/D轉(zhuǎn)換
由于計算機只對離散的數(shù)字量進行處理,,則采樣得到的離散的模擬量還要進一步轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量,。完成這一任務(wù)的環(huán)節(jié)即為A/D轉(zhuǎn)換器(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)。模數(shù)轉(zhuǎn)換過程的實質(zhì)就是對模擬信號進行量化和編碼的過程,。
根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的原理和特點的不同,,可將A/D轉(zhuǎn)換分為直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換兩大類。常見的直接轉(zhuǎn)換有逐次逼近式A/D,、計數(shù)式A/D等,;間接轉(zhuǎn)換有積分式A/D、V/F式A/D等,。至于各種A/D的原理,,這里就不在細述。
2.2.2數(shù)字量輸入輸出通道
數(shù)字信號的輸入輸出,,主要針對于微機保護器的人機接口和各種告警信號,、跳閘信號及電度脈沖等。為防止外部干擾的竄入,,一般在輸入輸出回路中均采用光電隔離措施,。典型的數(shù)字信號輸入輸出回路如圖2-3所示。
2.3 微機保護裝置的數(shù)字核心
微機保護裝置的數(shù)字核心一般由CPU,、存儲器,、定時器/計數(shù)器、Wachdog等組成,。目前數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器(MCU),,即通常所說的單片機。MCU一般以某一微處理器內(nèi)核為核心,,芯片內(nèi)部集成了RAM,、ROM、總線,、總線邏輯,、定時/計數(shù)器、WachDog,、I/O,、串行口、A/D,、D/A等各種必要的功能和外圍設(shè)備,、電路。一般一個系列的單片機具有多種衍生產(chǎn)品,,它們的微處理器內(nèi)核都一樣,,不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝,。這樣可以使單片機最大限度的和應(yīng)用相匹配,從而降低成本和功耗,。常見的MCU有MCS-51,、MCS-196/296、C166/167,、68300等等,。
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,一些功能更為強大,、數(shù)字信號處理能力更強的數(shù)字核心將成為微機保護裝置升級的必然趨勢,。有代表性的是嵌入式DSP處理器(EDSP)和嵌入式片上系統(tǒng)(ESOC)