微机保护课件-算法.pptVIP

第五章 微机保护算法 第一节 概述 保护算法概念 对模拟量的采样数据或数字滤波的输出数据进行分析计算和逻辑判断，以实现各种保护的功能。 1、基本的算法。2、动作判据的算法 基本功能 采用适当的离散保护算法，根据该保护系统应具有的功能进行故障量的测量、分析与判断，完成相应的数值计算和逻辑运算，在保护区内部故障时，给出跳闸、信号输出命令，或者同时输出计算结果。 算法的主要类型 1、 正弦函数模型的算法：最大值算法、两点乘积算 法、导数法、半周积分算法等。 2、周期函数模型的算法：傅氏算法（全周、半周） 3、输电线路简化R-L模型的算法（微分方程法） 4、随机函数模型的算法：最小二乘拟合算法等 5、基于采样值的继电器动作方程算法： 根据保护的动作特性确定保护判据 将电气量与相应的保护判据结合直接计算 6、其他算法：小波变换、人工智能、模糊控制、 数学 形态学。 正弦函数模型算法 假定输入信号是纯正弦信号，有以下算法： 半周积分算法 最大值算法 采样值和导数算法 基于正弦曲线拟合的采样值积算法 对信号数字滤波的要求 满足假定条件时，不需滤波 不满足假定条件时，需消除非周期分量和高频分量 可用的滤波器：狭窄带通滤波 周期函数模型的算法 假定输入信号是由非周期分量、基频和整次谐波分量所组成，有以下算法： 付氏算法 沃尔什函数算法 对信号数字滤波的要求 削弱衰减非周期的差分滤波 衰减非周期的补偿算法 输电线路简化R-L模型的算法 将衰减的非周期分量作为输电线路简化R-L模型的有效信号处理，而完全避免了衰减非周期分量对算法的不利影响。 对信号数字滤波的要求 消除高频分量 可用的滤波器：低通滤波器 随机函数模型的算法（超高压的暂态量保护） 假定输入信号是由非周期分量、基频和整次谐波分量和非整次谐波分量所组成 ，有以下算法： 狭窄带通滤波配合正弦函数模型的算法 最小二乘估计算法 卡尔曼滤波算法 对信号数字滤波的要求 正弦函数模型：要求狭窄带通滤波 最小二乘估计、卡尔曼滤波算法 ：不需滤波 后者后两种算法的运算量很大，模型参数选择困难，还未能得到实际的应用 ：不对其进行讨论 衡量算法优缺点的指标： 算法的运算精度 算法的响应时间 算法的运算量 算法的选择 保护的功能 保护的性能指标 保护的硬件配置（如CPU的运算速度、存储器的容量等） 算法往往依据不同的信号模型设计 ：不同的算法对信号数字滤波的要求不同 第二节 正弦函数模型的算法 二、半周绝对值积分算法 如果输入保护系统的信号为正弦信号，其在半周内的积分为 在输入保护系统的信号为离散正弦信号时，将其用绝对值求和（矩形积分）表示： 式中， S’ —— 在半周内的采样值之和； ui —— 第个采样值，且: ?—— 输入信号的初相角； N/2 —— 半周内的采样点数； 由于用采样值求和代替积分，因此会带来误差。 令 误差与输入信号的初相角相关（因为信号不是线性的） 误差与采样频率有关。 K(?)随初相角? 变化的情况如图所示 误差分析 在 N=12 时， S 与 Um 的比值最大为 Kmax=1.0115 最小为 Kmin=0.977 最大相对误差为2.3% 在 N=24 时， S 与 Um 的比值最大为 Kmax=1.0028 最小为 Kmin=0.9943 最大相对误差为0.57% 显然，提高采样频率可以减少幅值计算误差。 半周积分算法主要的优点 计算简单 算法本身具有一定滤波作用 半周积分算法主要的缺点 算法的时间窗较长，要等待半个周波才能得到正确的计算结果 计算的精确度受输入信号的初相角的影响很大 关于相位的计算见教材P56 三、Mann-Morrision导数算法 假定电流、电压均为正弦波形，即： u = Um?sin(? ?t) i = Im?sin(? ?t – ?) 利用电流、电压的采样和导数值可以计算电流、电压的幅值、相位等 可用的算法：一次微分法（Mann-Morrision导数算法）