在《贝尔系统技术》期刊上发表了《影响电报速度传输速度的因素》文章， 为后来香农的信息论奠定了基础。 1927年，奈奎斯特确定了如果对某一带宽的有限时间连续信号（模拟信号） 进行抽样，且在抽样率达到一定数值时，根据这些抽样值可以在接收端准 确地恢复原信号。为不使原波形产生“半波损失”，采样率至少应为信号 最高频率的两倍，这就是著名的奈奎斯特采样定理。奈奎斯特1928年发表 了《电报传输理论的一定论题》。
香农在普林斯顿高级研究所（The Institute for Advanced Study at Princeton）期间，开始 思考信息论与有效通信系统的问题。经过 8 年的努力，从 1948 年 6 月到 10 月，香农在 《贝尔系统技术杂志》（Bell System Technical Journal）上连载发表了影像深远的论文 《通讯的数学原理》。1949年，香农又在该杂志上发表了另一著名论文《噪声下的通 信》。在这两篇论文中，香农解决了过去许多悬而未决的问题：阐明了通信的基本问 题，给出了通信系统的模型，提出了信息量的数学表达式，并解决了信道容量、信源 统计特性、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题。两篇论文成为了信息论的基 础性理论著作。那时，他才不过刚刚三十出头。 电气信息工程系
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继电保护的基本原理和系统构成
1－继电保护装置 2－通信设备 图0－4 继电保护系统
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微机保护

微机保护概念
微机保护是指以微型机、微处理器为核心构成的 继电保护。
以数字量为处理对象，为微型机、微处理器 为核心的数字保护装置
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微机保护简介
克劳德·艾尔伍德·香农, 1916年4月30日出生于美国 密歇根州的加洛德（Petoskey）， 1936年毕业于密歇根大学并获得数学和电子工程学 士学位， 1940年获得麻省理工学院（MIT）数学博士学位和 电子工程硕士学位。 1941年他加入贝尔实验室数学部，工作到1972年。 1956年他成为麻省理工学院（MIT）客座教授，并 于1958年成为终生教授，1978年成为名誉教授。 香农博士于2001年2月26日去世，享年84岁。



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数学
对数学家而言，抽样理论的本质就是一个函数 逼近的理论。 逼近理论关心的是什么函数能够通过给定的基 本函数（如代数或几何多项式）的线性和来重 建，重建过程逼近的误差是多少。

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Shannon, Claude Elwood (19162001)




的通信接口电路。
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人机接口电路：包括显示、键盘、各种面板开关、打印 与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等。 供电电源： 微机保护装置硬件组成的基本框图如下图所示。
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微机保护装置的硬件组成框图
第二节 微机保护的数据采集系统
（1）采样。在给定的时刻对连续的模拟信号进行测量称 做采样。每隔相同的时刻对模拟信号测量一次称做理想 采样。微机保护采用的都是理想采样。 （2）采样频率。每秒采样的次数称做采样频率。 （3）采样周期。相邻的两个采样点之间的时间称做采样 周期。 （4）每周波采样次数N。采样频率相对于工频频率 （50Hz）的倍数表示了每周波的采样次数N。 （5）采样定理。采样频率必须大于输入信号中的最高次 频率的两倍。
一、概述
传统的继电保护都是反映模拟量的保护，保护的功能完 全由硬件电路来实现；而微机保护是反映数字量的保护。
70年代初期，微机保护进入理论研究阶段，主要是采样技术、保护算法 和数字滤波等方面的研究。 70年代中期，随着计算机性能的增强和价格的下降，促使微机保护的研 究出现了热潮。 70年代后期，我国开始研究微机保护。 1984年初，华北电力大学研制的第一套微机距离保护样机投入试运行。 进入90年代，微机保护技术已趋于成熟并得到广泛应用。 电气信息工程系
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继电保护的基本原理和系统构成

电流保护
短路故障发生后，设备中流过的电流会 增大，保护安装点（一般在变电站母线处） 所测量的电流会增大，根据电流增大构成的 继电保护称为电流保护，电流保护是一种过 量保护，越靠近母线，短路电流越大。电流 保护说明见图0－1
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继电保护的基本原理和系统构成




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我国微机保护的发展

70年代后半期开始，对国外计算机继电保护的发展作了广泛的介 70年代末至80年代初则广泛地开展各种算法以至样机的研制。 1984年，华北电力学院杨奇逊教授主持研制的第一套微机距离保 1986年，全国第一台微机高压线路保护装置投入试运行。 1987年9月26日，微机距离保护经受人工短路考验。
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采样频率
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第二节 微机保护的数据采集系统
一、由逐次逼近式原理的模数转换器（A/D）构成的 数据采集系统
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抽样定理的由来

实践




1840年代在早期的电报系统成功商用之后不久，人们就试图在一根电缆线上 同时传送多个信号。 第 一 个 TDM 方 案 是 F.C.Bakewell （ 1848 ） ， A.V. Newton(1851) ， M.B.Farmer（1853）等提出的，他们采样同步循环换向器来实现。 之后， B.Meyer(1870) ， J.M.E. Baudot(1874) ， P.Pacuor ， .B.Delany(1878) 提出了技术上更成熟的方案。但这些方案都采样了快速换向器，要求至少能 够传送每个基本信号的两个样值，给传送与采样间带来了额外的同步。 F.J.Patten，在1891年左右使用快速换向器第一次成功地实现了电话信号的 TDM。这套装置的发明者Willard.M.Miner，经过早期多年的试验之后，1903 年申请了专利。图1，图2分别是其电路图和实物图。
电力系统继电保护的作用
电 网 调 度
发电
50.2
50.0Hz
49.8
用电
通信系统
电厂 监控
数据采集和传输
站端 监控
站端 监控
发电
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输电
变电
配电
用电
正常状态：能量管 理系统 目标：安全性与经 济性
K1
故障发生：继电保护系 统 目标：快速、准确、可 靠切除故障 电气信息工程系
故障切除后：稳控系统 目标：维护系统稳定性
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继电保护的基本原理和系统构成
M im N F1 i
n
L F2
if1
if2
正常运行或外部故障时im+in=0 内部故障时 im+in=if 图0－3 电流差动保护说明图
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继电保护的基本原理和系统构成

继电保护系统构成
继电保护的根本任务是检测并发现故障，然后通 过断路器切除故障设备。因此，一个完整的继电保护 系统至少应该包括： 传感器：包括电压互感器、电流互感器、其它传 感器（比如瓦斯气体传感器）等 继电保护装置：有通道的继电保护甚至需要在两 端（比如线路保护）安装，还需要专用的继电保护通 道 断路器：用于切除故障设备，达到保护目的。一 个典型的继电保护系统图如图0－4所示
图0－1 电流保护说明图
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继电保护的基本原理和系统构成

距离保护
输电线路发生短路故障后，电流会增大，电压会 降低，根据测量到的电压和电流可以计算出故障点到 测量点之间的线路阻抗，这个阻抗值比线路正常运行 时小，据此，可以构成阻抗继电器。因为线路阻抗和 线路距离成正比，所以阻抗保护又称为距离保护。图 0－2示出了距离保护说明图。
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继电保护的基本原理和系统构成
图0－2 距离保护说明图
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继电保护的基本原理和系统构成

差动保护
正常运行的设备，流进电流和流出电流相等，如 果都以流进电流为参考方向，则电流之和为零； 该设备发生短路故障后，流进电流和流出电流不 再相等，其和为短路电流。 据此，可以构成电流差动保护。图0－3示出了电 流差动保护说明图

目前，高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护 产品。
在微机保护和网络通信等技术结合后，变电站自动 化、配电网自动化系统也已在全国系统中广泛应用。


未来几年内，微机保护发展趋势：

从应用上，向高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活 性和动作过程透明化方向发展。 从原理上，向智能化、模块化、网络化和综合化方向发展。
绍和综述分析。

护样机在河北马头电厂投入试运行。

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高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年代开始， 华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通 大学自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式 的微机保护装置。

1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通 过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上 的新一页，为微机保护的推广开辟了道路。 在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机 失磁保护、发电机保护和发电机－变压器组保护也相继于 1989年、1994年通过鉴定，投入运行。 南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年 通过鉴定。 天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补 偿式方向高频保护， 西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向 高频保护也相继于1993年、1996年通过鉴定。 电气信息工程系
世界微机保护的发展历史