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微机保护装置逻辑算法组合及功能

时间:2018-10-11 11:39来源:未知 作者:admin 点击:
微机保护装置逻辑算法组合及功能 微机保护装置作为 电力 系统最常见的一种二次设备,其主要功能是用于各种电网故障的防控,防止事故的扩大。微机保护装置不同于以往 继电器 为

微机保护装置逻辑算法组合及功能
微机保护装置作为电力系统最常见的一种二次设备,其主要功能是用于各种电网故障的防控,防止事故的扩大。微机保护装置不同于以往继电器为基础的继电保护装置,它是将单片机技术应用于电力系统保护的一种装置,通过不同的逻辑算法组合可以实现不同的功能。
那么要实现微机保护装置的各项功能,就必须通过采样将原始数据通过不同的算法进行处理以获得我们所需要的故障特征量。衡量微机保护装置算法的两个重要指标分别是:速度和精度,往往这两个指标是一对矛盾,如果速度快了必然精度受到影响,而精度高了速度必然就慢。
常见的保护算法主要有以下几个
微机保护装置逻辑算法组合及功能
两点算法
两点算法应该是众多算法中最简单的算法了,他的实现原理很简单,如果你有初中三年级的数学基础,看下面的公式你就知道是怎么运作的了:
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如上图所示,在正弦波上任意采样一点,然后间隔90°(对于50Hz的交流电来说就是滞后5ms)再采集一个点,这样就采集了两个点i1,i2,然后将这两个点相乘,就得到了:
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可见,通过简单的乘法运算,我们就很容易得到了电流、电压的峰值、有效值,还能求出阻抗和幅角。这种算法的延时只有5ms,可以说是非常的小,但是也有个致命的缺陷,那就是所采集的信号假设是一个非常完美的正弦波。但是在如今,电力电子设备(比如手机充电器,电脑的电源,变频空调等等)的大量采用,电网的波形早就畸变的不像个正弦波了,如果用这个算法必然会产生较大的误差。因此又提出了一个新的算法叫做半周比较算法。
半周比较算法
这种算法更加简单,就是在半个周波(10ms)内,连续不断地采集数据点,将新采集的点与上一次采集的点不断比较就找到了最大值(峰值),然后除以根号2,就得到了有效值。
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可见,这种算法也存在误差,但是随着采样频率不断增加,误差会越来越小。这个算法还可以演变为半周积分算法,这样可以准确得到最大值,但是这种算法由于要采集整个半波的数据,因此数据采集量大,还有个问题就是一旦有直流分量,那么整个波形就会被太高,必然影响算法精度。
导数算法
这种算法的优点是速度非常快,只需要采集波形上的两个点,做直线,然后求导数,因为正弦函数的导数就是余弦函数,所以将采样值与其导数乘积,就可以得到幅值。
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可见,导数算法只要任意采集两个点就可以,因此速度极快,但是同样存在的问题就是在正弦波发生畸变的时候误差较大。
傅氏算法
在微机保护中,傅氏算法是使用最为广泛的算法,分为全波傅氏算法和半波傅氏算法,由于微机保护系统采集的是离散信号,因此实际上我们使用的是离散傅里叶算法(DFT),通常全波DFT算法需要采集整个周波的信号点,然后带入下面的方程:
微机保护装置逻辑算法组合及功能
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这样就很容易地分理出基波的分量和各次谐波的分量并根据需要加以滤除。
这种算法的滤波效果非常好,但是采样周期特别长,需要整整一个周波。由于电力系统中主要的谐波以奇次谐波为多数,因此可以适当牺牲该算法滤除偶次谐波的能力,将该算法简化为半波傅里叶算法,算法方程与全波算法一致。
解微分方程算法
根据基尔霍夫电压定律,一条线路的方程可以写成如下的形式:
微机保护装置逻辑算法组合及功能
线路的电压和电流是很容易测量的,因此,采用一种算法就可以解出方程中的R和L,这两个数求出来了,忽略线路的对地电容就很容易求出了线路的阻抗。
这种算法在线路的距离保护、判断单相接地故障类型(金属性接地、高阻接地、低阻接地)时起到了非常重要的作用。

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