【摘 要】目前微機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置已經(jīng)在110KV及以下電壓等級(jí)的變電站逐步得到應(yīng)用。由于這種方式可將開關(guān)柜就地安裝，可集中組屏，各間隔層相互獨(dú)立，相互之間以及與站控層之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，不僅使二次電纜使用數(shù)量大幅減少，而且很大程度上提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性，實(shí)踐證明了微機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置的優(yōu)越性，日益得到重視和推廣[1]。

【關(guān)鍵詞】變電站 保護(hù)測(cè)控一體化裝置 傅氏微機(jī)保護(hù)算法

微機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置是由高集成度的高精度電壓電流互感器、總線不出芯片的單片機(jī)、高可靠開關(guān)電源模塊、高絕緣強(qiáng)度出口中間繼電器等部件組成，是集保護(hù)、控制、測(cè)量、通信為一體的一種經(jīng)濟(jì)型保護(hù)裝置，能夠反映電力系統(tǒng)的故障和異常運(yùn)行狀態(tài)，并使斷路器跳閘以及發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本章將運(yùn)用微機(jī)保護(hù)算法研究微機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置，并對(duì)保護(hù)裝置的軟硬件結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能進(jìn)行分析。

一、常用的微機(jī)保護(hù)算法研究

要在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能，需要先作出繼電保護(hù)原理的數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)數(shù)學(xué)模型編寫微機(jī)程序。實(shí)質(zhì)上是將采樣電壓和電流的瞬時(shí)離散值經(jīng)過(guò)一系列信號(hào)處理，得出與線路故障相應(yīng)的特征值，然后根據(jù)這些特征值判斷故障出現(xiàn)時(shí)間及故障類型。微機(jī)繼電保護(hù)算法和數(shù)字信號(hào)處理方法在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中有著十分重要的作用。

二、傅氏微機(jī)保護(hù)算法研究

繼電保護(hù)的微機(jī)保護(hù)算法有很多，不管是哪種算法，其核心問(wèn)題都是要計(jì)算出可以表示被保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行物理量，如設(shè)備或線路的電壓、電流等物理量的有效值、相位、視在阻抗等，或者算出它們諧波分量或基波分量或諧波的振幅和相位等。有了這些電氣物理量的數(shù)值，就可以設(shè)計(jì)各種不同功能的保護(hù)。

假定被采樣的模擬信號(hào)是一個(gè)周期性時(shí)間函數(shù)，除基波外還含有不衰減的直流分量和各次諧波，可表示為

上式中表示基波角頻率，、分別表示各次諧波的正弦項(xiàng)與余弦項(xiàng)的幅值。其中，當(dāng)n=0時(shí)，表示直流分量，當(dāng)n=1時(shí)，、表示基波分量正弦項(xiàng)與余弦項(xiàng)的幅值。根據(jù)傅氏級(jí)數(shù)原理，可以求出、分別為

式中，N為一個(gè)周期T中的采樣數(shù)；k為從故障開始時(shí)的采樣點(diǎn)序號(hào)，一般每周采樣12點(diǎn)即N=12。

在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)中需要的是基波分量，即當(dāng)n=l時(shí)的分量，當(dāng)每個(gè)周期采樣12個(gè)點(diǎn)時(shí)，公式 （1-2）可簡(jiǎn)化為：

以上這種計(jì)算方法稱為全波傅氏算法，此算法的數(shù)據(jù)窗是一個(gè)采樣周期，所以它的反映速度比較慢。若要克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以運(yùn)用半波傅氏算法。

由以上分析可以得到傅氏算法的特點(diǎn)：

（一）當(dāng)采樣頻率越高時(shí)，計(jì)算精度越高，響應(yīng)速度越慢；當(dāng)采樣頻率越低時(shí)，計(jì)算精度越低，響應(yīng)速度越快。

（二） 傅氏算法具有很好的濾波作用，可以濾掉恒定的直流分量和諧波分量，但不能消除衰減的直流分量。

（三） 全波傅氏算法的數(shù)據(jù)窗較長(zhǎng)，達(dá)一個(gè)周期，響應(yīng)速度比較慢，但運(yùn)算精度相對(duì)較高，而半波傅氏算法的數(shù)據(jù)窗則縮短為半個(gè)周期，響應(yīng)速度比較快，但運(yùn)算精度有所降低。

在微機(jī)保護(hù)一體化裝置的設(shè)計(jì)中，選擇全波傅氏算法作為保護(hù)算法，故障模擬量經(jīng)過(guò)電壓互感器PT和電流互感器CT進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，選擇采樣頻率為600HZ，即一路信號(hào)在一個(gè)周期有12個(gè)采樣點(diǎn)，然后得到的12個(gè)采樣值通過(guò)式（1-3）和式（1-4）計(jì)算得出模擬輸入量的實(shí)部和虛部，然后可以計(jì)算出模擬輸入量的幅值和相角。

基波電流的有效值和相角分別為

在保護(hù)算法的設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)式（1-3）和式（1-4）把采集一路信號(hào)的12個(gè)離散值計(jì)算得出模擬量基波分量的實(shí)部與虛部，再根據(jù)式（1-5）就可以得出基波分量的有效值與相角，最后將有效值和保護(hù)整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)裝置是否動(dòng)作。

參考文獻(xiàn)：

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