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1、课程总目录,绪论 第一章 微机保护的硬件原理 第二章 数字滤波器 第三章 微机保护的算法 第四章 提高微机保护可靠性的措施 第五章 微机保护软件结构,绪论,继电保护的含义和任务 对继电保护的基本要求 继电保护系统和继电保护装置的基本构成 微机保护的特点（优点）,微机保护装置的硬件系统的组成部分及各部分的功能 电压形成回路的作用、电抗/流变换器特点 采样保持电路的作用 采样频率的选择、模拟低通滤波器的作用、采样定理内容 模拟多路开关的作用 DAC及逐次逼近式ADC工作原理（二分搜索法） VFC型数据采集系统的原理、特点 VFC的分辨率与采样频率的关系（计算） 开关量输入输出回路接线图（图1-34
2、36）,第一章 微机保护的硬件原理,微机保护装置本质上就是一个具有继电保护功能的微机系统。,硬件构成： 数据采集系统 微机主系统 输入/输出系统,软件构成： 数字滤波器 继电器算法 保护动作判据 逻辑输出,绪论：微机保护装置的构成,1 硬件原理概述,Fig. 微机保护硬件构成框图,数据采集系统,微机主系统,I/O系统,数字滤波器的概念、特点 时间窗、数据窗概念 线性时不变系统的差分方程、系统函数、频率响应（会分析和计算） 会分析简单滤波单元及其级联滤波器的滤波特性 会采用零极点法设计数字滤波器 采样信号的频谱与原连续信号频谱的关系 非递归型、递归型滤波器的概念及各自的特点,第二章 数字滤波器,
3、算法的概念及评价标准 基于正弦量的算法：两点乘积法、导数法、半周积分法的原理，所需数据窗长度 傅里叶级数算法的原理，采用付氏算法计算幅值和相位，付氏算法本身具有滤波特性 RL模型算法（解微分方程法）的原理 突变量（故障分量）的概念及提取公式 故障分量阻抗继电器的接线方式、工作原理与动作方程、动作特性分析,第三章 微机保护的算法,干扰的概念、形式及耦合途径 干扰对微机保护装置的影响 微机保护装置抗干扰的措施(硬件、软件) 程序出格概念、其自恢复电路 自动检测、多重化和容错技术,第四章 提高微机保护可靠性的措施,中断功能的作用 程序流程的基本结构 电流保护流程图,第五章 提高微机保护可靠性的措施,
4、习题,1.图为逐次逼近法模数转换器的原理图。已知图中数模转换器的量程为08V，模拟量输入的电压 。试说明对该模拟量输入的转换过程。,逐次逼近法模数转换器逼近的步骤通常采用二分搜索法。对于n位转换器，二分搜索法只要比较n次就可转换完成。,第一步，微型机向并行口PB02输出二进制数“100”，经过数模转换器DAC转化得到的模拟量,通过比较器比较,和,比较器输出为“1”，即说明“100”偏小。,第二步，微型机向PB02输出“110”，经过DAC转化得到,通过比较器比较知,比较器输出为“0”，“110”偏大。,第三步，微型机向PB02输出“101”，经过DAC转化得到,通过比较器比较知,比较器输出为“
5、1”，转换结果为“101”。,第四步，微型机向PB02输出“101”，经过DAC转化得到,通过比较器比较知,比较器输出为“1”，转换结果为“101”。,3位ADC 3次比较,2. 设在VFC数据采集系统中，最高输出频率,若取积分间隔,试问相当于几位逐次逼近式模数转换器？,分析：分辨率一般用A/D转换器输出的数字量位数来衡量。VFC等效的位数取决于两个因素： VFC最高频率,VFC的分辨率,所以，相当于11.7位的逐次逼近式A/D转换器。,（一）差分滤波单元（减法滤波器）,简单滤波单元的滤波特性分析：,幅频特性,相频特性,f2信号的频率,每基频周期采样次数为N,讨论m、k、fs之间的关系,正整数
6、或0,基频,谐波次数,可滤除m次谐波,当极点di处在单位圆上时，在di所在点的频率响应将出现无穷大，相当于在该频率处出现无耗谐振。 当零点处在单位圆时，频响为0。,零、极点法数字滤波器的设计：,零点设计法：,希望滤除fk的频率分量，则使该频率对应频率响应为0,离散值计算公式中的滤波系数必须为实数。,（1）零点在实轴上。,（2）零点应为一对共轭。,希望滤除的频率分量为不同fk时的滤波器传递函数,例：设 ，用零点设计法设计出能同时滤除3次和5次谐波分量的数字滤波器传递函数。,解：,极点设计法：,希望突出fk的频率分量,系数为实数，所以极点应为一对共轭。,p值的选择：,p值越接近于1，滤波效果越好，
7、但达到稳定所需时间就长。 p值越接近于0，滤波效果越差，但达到稳定所需时间就短。,例：突出基波的滤波器,解：,例 如图所示为一周期电压信号 ， 时刻对应坐标原点。已知每个周期采样12个点。 （1）,时刻开始采样，利用傅里叶级数算法求,、,、,及电压信号的有效值；,时刻开始采样，利用傅氏级数算法求,、,、,及电压信号的有效值。,（2）从,在用微型机处理时，基波分量的正、余弦项的振幅,、,可用下式求得：,将上述采样值代入，得,（2）从图可得采样值,将上述采样值代入，得,例：一个量程为05V的8位逐次逼近法模数转换器，当输入电压为3.5V时的转换步骤和结果是什么？,10110011,1,349609
8、375,10110011,8,10110010,1,34765625,10110010,7,10110000,0,3515625,10110100,6,10110000,0,359375,10111000,5,10110000,1,34375,10110000,4,10100000,1,3125,10100000,3,10000000,0,3750,11000000,2,10000000,1,2500,10000000,1,输出数据,比较器输出,D/A输出(mV),预设数据,步骤,例：设某正弦电压信号每隔/6取一个点，一个基频周期的采样值如下：,（1）采用两点乘积算法，计算电压有效值。 （2）
9、采用导数法，计算电压有效值。,（1）分析：两点乘积算法假定输入为正弦量。两点乘积算法取两个电气角度相隔的采样值进行计算。采样周期所对应的电气角度为/2，两点乘积算法取相隔3个的采样值进行计算。 另外，需要注意：当采样时刻发生变化时，相位也会发生变化，但有效值不会发生变化；本例用两组不同的采样值来计算，来进行说明。,解：（a）取,（b）取,，,（2）分析：导数法也是假定输入为正弦量。用导数法计算电压有效值时需要注意，利用平均值代替瞬时值、差分代替微分,解：取,进行计算。,例： 设,要求利用零点设计法设计出能同时滤除3次、5次、7次谐波分量的数字滤波器离散值的计算公式。,答：,，,根据滤波要求选择零点。 3次谐波对应的零点,与之共轭的零点为,5次谐波对应的零点,7次谐波对应的零点,