第一章微机保护的硬件原理及设计选择原则
1-1概述
微机保护出现20年来,得到了快速的发展,现有多个专业厂家生产微机保护装置,其硬件系统各有特点。
华北电力大学、杨奇逊院士:
第一代(84-90年)MPD-1、单CPU结构、硬件示意图如下:
可靠性差。
第二代:WXH-11(90年代以后)、多CPU结构
系统机
PRINTER
整个系统有五个CPU(8031)。四个CPU分别用来构成高频、距离、零序保护和综合重合闸,另一个CPU用来构成人机接口,A/D 转换采用VFC型。每一个CPU系统都是一个独立的微机系统,任何一个损坏,系统仍然工作。数据总线、控制总线和地址总线均不引出印刷电路板,可靠性较高。交流输入及跳闸出口部分可靠性较高。
第三代:CSL101A(1994年鉴定,96年推广)多CPU结构,与第二代不同之处在于:
(1)C PU采用不扩展的单片机,即构成微机系统所需的微处理器、RAM、EPROM等全部集中在一个芯片内部,总线不出芯片,具有很高的抗干扰能力。
(2)V FC采用第三代VFC芯片VFC110最高震荡频率为4M,相当于A/D精度的14位。
(3)设有高频、距离、零序和录波CPU插件,重合闸不包括在保护
之中。
南京电力自动化研究院、南瑞公司 LFP-900系列(沈国荣院士)
LFP-900系列包括从35KV~66KV 中低压线路保护220KV~500KV 线路高压超高压线路保护,用于不同电压等级时,保护的配置情况有所不同。
以LFP-901为例,说明配置情况。
采用多CPU 结构,含有三个CPU ,两个用于构成保护,一个用于人机接口CPU 均为Intel 80196KC
1CPU :纵联保护(工频变化量方向、零序功率方向、复合式距离元
件)1Z 、零序后备保护
2CPU :距离保护、综合重合闸
3CPU :人机对话、起动、为出口提供?电压
1CPU 、2CPU 采用VFC 型A/D 转换,3CPU 采用逐次逼近式A/D
转换
最近又推出RCS-9000系列保护(单片机加DSP 结构)
此外,还有许继电器股份有限公司生产的WXH-800系列微机保护、国家电力公司南京电力自动化设备总厂生产的PSL601(602)数字式高压线路保护的等,都各有特点,不再一一论述。
各种微机保护硬件虽各不相同但一般均包括以下三大部分:
(1).模拟量输入系统(数据采集系统)
作用:TA输出电流(计算机能辨识
TV输出电压处理的数字量)
构成:型:电压形成、ALF、S/H、MPX、A/D
型:电压形成、VFC、光隔、计数器(2).CPU主系统
作用:对采集系统采集到的数据分析计算、完成各种继
电保护功能。
构成:CPU、EPROM、RAM、PROM
E2目前的保护都有多个CPU
(3).开关量输入输出系统
开关量输入:断路器位置等
作用:
开关量输出:继电器输出
(4)人机接口
(5)通讯接口
1-2 模拟量输入系统(数据采集系统)
1-2-1 A/D型模拟量输入系统
一﹑基本框图: 总线
二﹑电压形成回路
TV :二次额定电压为100V 。正常运行时输出100V 左右,系统故障时,输出在0—100V 之间变化
TA :输出正比于一次电流。额定输出1A
或5A 。正常一般小于额定值。系统故障时其二次电流可在1—20倍额定范围内变化。
ALF ﹑S/H ﹑MPX 及A/D
等电子回路允许的输入信号的范围一般为-5V — +5V 或-10V — +10V (也有0—5V ,0—10V 者)
因而需要变换。 电压:100V
2
5V 或
2
10V
实现 : (1)电压变换器
25或2
10
V