【正文】 數(shù)的采樣值在時其值為1，同時考慮到對一個周期性函數(shù)有的關(guān)系后，（115）式有時也可用下式求得： （118）同理，用全周傅氏算法也可以求得任意整數(shù)次諧波分量的幅值和相位。為正整數(shù)。假設(shè)輸入信號為一個周期性函數(shù)，它由基波分量、直流分量和各整次諧波分量構(gòu)成。 　假如輸入信號是圖15所示的工頻正弦電流信號。如果輸入的工頻電流沒有變化，則工頻電流的變化量為零。1.　工頻變化量電氣量的計算在RCS900系列保護裝置中用了很多工頻變化量的繼電器。2.　開關(guān)量輸出系統(tǒng)圖14表示出了開關(guān)量的輸出系統(tǒng)。當外部接點斷開時，光電耦合器的二極管內(nèi)不流過驅(qū)動電流，二極管不發(fā)光，三極管截止，因此輸出高電平。為了不使這些干擾影響微機系統(tǒng)的工作，在微機系統(tǒng)與外界所有接點之間都要經(jīng)過光電耦合器件進行光電隔離。這些離散的數(shù)字量由微機主系統(tǒng)中的CPU讀取并存放在循環(huán)存儲器中供保護計算時使用。（5）A/D——逐次逼近式原理的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。（4）MPX模擬量的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。采樣保持器的作用為：① 能快速地對模擬量的輸入電壓進行采樣，并將該電壓保持住。它的作用是濾除高次諧波。② 電氣隔離和屏蔽作用。各個模擬量有各個獨立的采樣通道，通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)若干個模擬量用一個A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這是目前應(yīng)用最為廣泛的一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，南瑞繼保電氣公司的RCS900保護中都用這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。⑸ 采樣定理。當采樣頻率為600Hz、1000Hz、1200Hz時相應(yīng)的采樣周期分別為、。目前生產(chǎn)的RCS900保護中使用的采樣頻率是1200Hz。但采樣頻率越高對計算機的運算速度的要求也越高，計算機必須在相鄰兩個采樣時刻之間完成它的運算工作。微機保護采用的都是理想采樣。在介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前，先對若干名詞作一些解釋。此外EEPROM寫入數(shù)據(jù)的速度較慢，所以也不宜代替RAM存放需要快速交換的臨時數(shù)據(jù)。EEPROM中的數(shù)據(jù)可以高速讀取，且在失電后也不會丟失，同時不需要專用設(shè)備在使用中可以在線改寫。EPROM中的數(shù)據(jù)可以高速讀取，在失電后也不會丟失，所以適用于存放程序等一些固定不變的數(shù)據(jù)。只用以暫存需要快速進行交換的臨時數(shù)據(jù)，例如運算中的中間數(shù)據(jù)、經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)等。在微機保護中根據(jù)任務(wù)的不同采用的存儲器有下述三種類型的存儲器。因此特別適宜用于構(gòu)成工作量較大、性能要求高的微機保護。16位的如Intel公司的80296，在RCS900型的線路、主設(shè)備保護中用到了該芯片。一 中央處理器CPU它是微機主系統(tǒng)的大腦，是微機保護的神經(jīng)中樞。⑸ 人機對話接口。完成對模擬信號進行測量并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的工作。硬件系統(tǒng)是構(gòu)成微機保護的基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)是微機保護的核心。圖11表示出了微機保護的硬件系統(tǒng)構(gòu)成，它由下述幾部分構(gòu)成：⑴ 微機主系統(tǒng)。⑶ 開關(guān)量的輸入輸出系統(tǒng)。完成人機對話工作。軟件程序需要在CPU的控制下才能遂條執(zhí)行。2.　數(shù)字信號處理器（DSP）它將很多器件，包括一定容量的存儲器都集成在一個芯片中，所以外圍電路很少。在RCS900型的線路、主設(shè)備保護中，保護的計算工作都是由DSP來完成的，使用的芯片是AD公司的DSP2181。⒈ 隨機存儲器（RAM）?，F(xiàn)在有一種稱做非易失性隨機存儲器（NVRAM）它既可以高速地讀/寫，失電后也不會丟失數(shù)據(jù)，在RCS900保護中用以存放故障錄波數(shù)據(jù)。要改寫EPROM中的程序時先要將該芯片放在專用的紫外線擦除器中，經(jīng)紫外線照射一段時間，擦除原有的數(shù)據(jù)后，再用專用的寫入器（編程器）寫入新的程序。因此在保護中EEPROM適宜于存放定值。還有一種與EEPROM有類似功能的器件稱作快閃（快擦寫）存儲器（Flash Memory），它的存儲容量更大，讀/寫更方便。⑴ 采樣。 ⑵ 采樣頻率。否則將造成數(shù)據(jù)的堆積而導(dǎo)致運算的紊亂。⑶ 采樣周期。 ⑷ 每周波采樣次數(shù)N。采樣頻率必須大于輸入信號中的最高次頻率的兩倍，這就是著名的采樣定理。圖12畫出了該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理框圖。下面對圖12所示的原理框圖中的各個環(huán)節(jié)加以說明。從TV、TA來的電氣量經(jīng)過很長電纜接到保護裝置，也引入了大量的共模干擾。這一方面是為了在采樣時滿足采樣定理，另一方面是為了減少算法的誤差，因為有些算法是基于工頻正弦量得到的，諧波分量將加大算法的誤差。② 由于各個模擬量采樣通道中的采樣保持器是同時接受到采樣脈沖的，所以各個模擬量是同時采樣的。MPX是一種多路輸入、單路輸出的電子切換開關(guān)。它的作用是把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。四 開關(guān)量的輸入輸出系統(tǒng)微機保護有很多的開關(guān)量（接點）的輸入，例如有些保護的投退接點、重合閘方式接點、跳閘位置繼電器接點、收信機的收信接點、斷路器的合閘壓力閉鎖接點以及對時接點等等。由于微機系統(tǒng)與外部接點之間經(jīng)過了電信號光信號電信號的光電轉(zhuǎn)換，兩者之間沒有直接的電與磁的聯(lián)系，保護了微機系統(tǒng)免受外界干擾影響。微機系統(tǒng)只要測量輸出電平的高低就可以得知外部開關(guān)量的狀態(tài)。當保護裝置欲使輸出開關(guān)量接點閉合時，只要在控制端輸入一個低電平使光電耦合器的二極管內(nèi)流過驅(qū)動電流，二極管發(fā)出的光使三極管導(dǎo)通，從而使繼電器J動作，其閉合的接點作為開關(guān)量輸出。在實現(xiàn)這些繼電器時先要計算出工頻變化量的電流和電壓值。如果在和之間系統(tǒng)發(fā)生短路了。該電流信號絕對值的半周積分值為： （12）于是該電流信號的有效值為： （13） 對輸入信號絕對值進行半周積分其物理概念是求輸入信號在半周內(nèi)的面積絕對值之和?？杀硎緸椋? （14）式中：——直流分量。按復(fù)相量的表示方法，在初相角為時的第次諧波分量可表示為： （15）式中的實部和虛部分別為： （16） （17）將（14）式展開并考慮到（16）和（17）式的關(guān)系可得到： 　?。?8）根據(jù)三角函數(shù)在一個工頻周期內(nèi)的正交性可求得第次諧波分量的實部和虛部的計算公式： 　　 （19） 　　 （110）（19）式中在其間的積分值是的函數(shù)波形在期間的面積。所以在繼電保護中根據(jù)保護的原理也經(jīng)常用這種算法求得二次、三次、五次諧波分量的幅值。眾所周知，已知A、B、C相的相電壓求正、負、零序電壓的方法為： （119） 式中為算子。這種算法在RCS900保護中得到了應(yīng)用。在我國中性點直接接地系統(tǒng)不同電壓等級電力網(wǎng)線路上，按國家《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱“技術(shù)規(guī)程”）規(guī)定，都裝設(shè)了零序電流方向保護裝置。實踐表明零序電流方向保護在高壓電網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用，成為各種電壓等級高壓電網(wǎng)接地故障的基本保護。例如，當220千伏線路發(fā)生對樹放電故障，故障點過渡電阻可能高達100歐姆，此時，其他保護大多數(shù)將無法動作，而零序電流保護，即使定值高達幾百安培尚能可靠動作。由于線路零序阻抗比正序阻抗一般大3～，故線路始端與末端短路時，零序電流變化顯著，零序電流隨線路保護接地故障點位置的變化曲線較陡，其瞬時段保護范圍較大，對一般長線路和中長線路可以達到全線的70～80％，性能與距離保護相近。并且，零序電流保護之間得配合只決定于零序網(wǎng)絡(luò)得阻抗分布情況，不受負荷潮流和發(fā)電機開停機的影響，只需要零序網(wǎng)絡(luò)阻抗保持基本穩(wěn)定，便可以獲得良好的保護效果。在Y/△接線的降壓變壓器三角形繞組側(cè)以后的故障不會在星形繞組側(cè)反映出零序電流，所以零序電流保護的動作時限可以不必與該種變壓器以后的線路保護配合而可取得較短的動作時限。運行時要注意防范。盡管零序電流保護有以上缺點，但總可以采取措施克服，所以在各級高壓電網(wǎng)中，零序電流保護以其簡單、經(jīng)濟、可靠，而獲得了廣泛的應(yīng)用。接地距離保護的缺點是受接地電阻的影響太大，過大的接地電阻將造成拒動?！睘榇?，一段定時限零序電流或是階段式零序電流保護的最末段，其動作電流整定值不大于300A。正、反方向接地短路時，零序電壓和零序電流的夾角。零序電流以母線流向被保護線路方向為其正方向。正方向短路時根據(jù)（22）式，零序電壓超前零序電流的角度為： （23）正方向短路時的相量圖示于圖21（c）中。當反方向短路時得：為正的最大值，故而反方向的零序方向繼電器的動作方程為： 　　 （27）在反方向短路時，反方向的零序方向繼電器可以靈敏動作。零序電流方向保護簡單可靠、靈敏度高（特別是在高電阻接地故障時）、保護范圍比較穩(wěn)定，所以在輸電線路保護中獲得了廣泛的應(yīng)用。雙側(cè)電源復(fù)雜電網(wǎng)線路零序電流保護一般為四段式或三段式，在需要改善配合條件，壓縮動作時間的線路，零序電流保護宜采用四段式的整定方式。由上式可知當時，當時，在整定零序電流保護定值時就要選擇流過保護的零序電流較大的一種故障類型來進行整定計算。加速段可以獨立設(shè)置，如現(xiàn)在的微機保護那樣，定值和延時可獨立整定。3．220～500kV線路零序電流方向保護作為零序電流方向保護，上述110kV線路零序電流方向保護應(yīng)用中的基本原則，在220～500kV線路上也是適用的。對于三相重合閘線路，零序電流保護可以按四段式運行，或按三段式運行，但其中有兩個第一段。在圖22所示的電網(wǎng)中，將輸電線路一側(cè)的電壓、電流加到阻抗繼電器中，阻抗繼電器反應(yīng)的是它們的比值，稱之為阻抗繼電器的測量阻抗。正常運行時，加在阻抗繼電器上的電壓是額定電壓，電流是負荷電流。由于，因而。這說明阻抗繼電器的測量阻抗反應(yīng)了短路點到保護安裝處的阻抗，也就是反應(yīng)了短路點的遠近。距離保護第Ⅰ段只保護本線路的一部份，在保護范圍內(nèi)金屬性短路時，一般在短路點到保護安裝處之間沒有其它分支電流，所以它的測量阻抗完全不受運行方式變化的影響。第Ⅰ段按躲過本線路末端短路（本質(zhì)上是躲過相鄰元件出口短路）繼電器的測量阻抗(也就是本線路阻抗)整定。所以它除了在本線路末端短路要有足夠的靈敏度外，在相鄰元件末端短路也應(yīng)有足夠的靈敏度，其定值一般按與相鄰線路Ⅱ、Ⅲ段定值相配合并躲最小負荷阻抗整定。如果考慮到輸電線路的正序阻抗等于負序阻抗，保護安裝處相電壓的計算公式為： （28） 式中 ——相。 K——零序電流補償系數(shù)。 ——輸電線路上該相從短路點到保護安裝處的壓降。 ——短路點的相間電壓。（28）、（29）兩式是短路時保護安裝處電壓計算的一般公式。假設(shè)短路前空載，下面各式中的電流都是故障分量電流。2. 反方向故障：反向單相接地短路。是保護正方向的等值阻抗。即使在反方向出口或母線發(fā)生短路，過渡電阻的附加阻抗是阻容性的話，測量阻抗進入第Ⅱ象限也進入不了圓內(nèi)。 ⒈ 正向兩相短路。因此保護安裝處的正序電壓是短路前（正常運行時）保護安裝處的電壓——正序電壓的記憶值與正序電壓的變化量之和。 由本章第四節(jié)的知識可知，（219）式動作方程對應(yīng)的動作特性是以（+）和兩點的連線為直徑的圓，如圖28圓1所示。而且現(xiàn)在的動作特性的下面一點是，是保護背后電源的等值阻抗。保護過渡電阻的能力又得到增強。 　分析BC相間阻抗繼電器。考慮到短路以前空載，短路前保護安裝處的電壓等于對側(cè)電源的電勢。該圓向第Ⅰ象限上拋，遠離了座標原點。 第三節(jié)　　工頻變化量距離保護對繼電保護從原理上劃分有反應(yīng)穩(wěn)態(tài)量的保護和反應(yīng)暫態(tài)量的保護兩大類。上個世紀八十年代初，沈國榮先生首先提出工頻變化量的阻抗繼電器和工頻變化量的方向繼電器的理論，先后研制生產(chǎn)了CKJ和CKF型的高壓輸電線路保護裝置、LFP900型微機高壓輸電線路保護裝置、RCS900型的微機保護。在F點發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路，可以理解成在過渡電阻的下方K點發(fā)生金屬性短路，K點對中心點的電壓為零。在該圖中的和可由下式求出： （223）（223）式中的和是短路后的電壓、電流，是微機保護目前正在采樣得到的數(shù)據(jù)。用這個和構(gòu)成的保護就是變化量的保護，這種反應(yīng)變化量的保護也是一種暫態(tài)分量的保護。1. 正方向短路的動作特性分析及性能評述正方向短路時的短路附加狀態(tài)如圖211（a）所示。2. 反方向短路的動作特性分析　　反方向短路時的短路附加狀態(tài)如圖212（a）所示。從M母線到過渡電阻下面K點的阻抗是，但對安裝在MN線路M側(cè)的繼電器來說短路點在反方向，其感覺到的阻抗是。（5）可以用做方向比較保護的方向元件。因為和點在同一母線的兩端，其電氣距離很近，相隔才幾米或十幾米，這兩點之間的阻抗相對本輸電線路阻抗來說微乎其微。這類保護有時稱做具有相對選擇性的保護。所以如果有一種保護它可以綜合反應(yīng)兩側(cè)電氣量的變化，這樣的保護一定可以區(qū)分和點的短路，那么它的一個最大的優(yōu)點就是可以瞬時切除本線路全長范圍內(nèi)的短路。2.　通道類型縱聯(lián)保護既然是反應(yīng)兩側(cè)電