微機保護微機保護是指將微型機、微控制器等器件作為核心部件構成的繼電保護。一、微機保護的特點及構成1．微機保護的特點維護調試方便。在微機保護應用之前，布線邏輯的保護裝置，調試工作量很大，尤其是一些復雜保護，調試一套保護常常需要一周，甚至更長時間。因為布線邏輯保護的所有功能，都是由相應的元件和連線實現的，為了確認保護裝置的完好，需要通過模擬試驗校核所有功能。而微機保護的各種復雜功能是由軟件(程序)實現的，如果經檢查，程序與設計時完全一樣，就相當于布線邏輯的保護裝置的各種功能已被檢查完畢?？煽啃愿?。微型機、微控制器等在程序指揮下，具有極強的綜合分析和綜合判斷能力。所以，微機保護可以實現常規(guī)保護很難辦到的自動糾錯，實現自動識別和排除干擾，防止由于干擾造成的誤動作。同時，微機保護的自診斷功能，能夠自動檢測出本身硬件的異常，配合多重化有效防止拒動，因此可靠性很高。目前，國內設計與制造的微機保護，均按照國際標準的電磁兼容試驗考核，進一步保證了裝置的可靠性。易于獲得附加功能。采用微機保護，如果配置一臺打印機，或者其他顯示設備，或通過網絡連接到后臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)，可以在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。例如，保護動作時間和各部分的動作順序記錄、故障類型和相別及故障前后的電壓和電流波形記錄等，對于線路保護，還可以提供故障點的位置(測距功能)。這將有助于運行部門對事故的分析和處理。靈活性大。由于微機保護的特性和功能主要由軟件決定，而不同原理的保護可以采用通用硬件。因此，只要改變軟件就可以改變保護的特性和功能，從而可以靈活地適應電力系統(tǒng)運行方式的變化和其他要求。保護性能得到很好改善。由于微型機、微控制器的應用，很多原有型式的繼電保護中存在的技術問題，可以找到新的解決辦法。例如，變壓器差動保護如何鑒別勵磁涌流與內部故障等問題，都已提出了許多新的原理和解決辦法?？梢哉f，只要找出正常與故障的區(qū)別特征，微機保護基本上都能予以實現。

2．微機保護的基本構成微機保護需要有信號測量、邏輯判斷、出口執(zhí)行等布線邏輯保護具有的功能并應具備友好的人機接口功能，這些功能是通過硬件裝置和執(zhí)行程序完成的。因此微機保護的基本構成包括硬件和軟件（程序）。二、微機保護的硬件結構典型的微機保護硬件結構示意框圖如圖6-1所示，由數據采集（模擬量輸入）系統(tǒng)、開關量（數字量）輸入/輸出系統(tǒng)、微機主系統(tǒng)組成?！?. 1 一亠;楓 ；.—」槪擬址輸入HAs-i<「i■.洋盜一；［H串行搦I槪擬址輸入HAs-i<「i■.洋盜一ROM:RAM|\:時液I多路轉換ROM:RAM|\:時液I多路轉換Ji-螢——人機時話「打印機卜開畑t輸陽: _ ，壑』蹩世錘圖si典型的微機保護鎖件結構示意框圖（1） 數據采集（模擬量輸入）系統(tǒng)。數據采集系統(tǒng)（或稱模擬量輸入系統(tǒng)）包括電壓形成、模擬低通濾波、采樣保持（S/H）、多路轉換（MPX）、模數轉換（A/D）等功能模塊，完成將模擬量準確地轉換為微型機能夠識別的數字量。同布線邏輯保護相同，微機保護輸入反應電力系統(tǒng)運行的模擬量電流和電壓信號，而微機主系統(tǒng)只能處理數字信號，因此需要將模擬量轉換成數字量，即通常所說的模數變換（A/D）。（2） 開關量（數字量）輸入/輸出系統(tǒng)。在保護工作過程中，需要檢測大量的開關量，例如斷路器和隔離開關的輔助觸點、外部閉鎖信號、斷路器氣壓繼電器觸點等，這些觸點的位置反應被保護對象的運行狀態(tài)，參與實現保護功能；保護動作命令（跳閘、信號）是通過開關量輸出接口的送出，實現對斷路器、信號燈、音響等的控制。開關量輸入/輸出系統(tǒng)由微型機的并行接口、光電隔離器件、有觸點的中間繼電器等組成，完成各種保護的出口跳閘、信號、外部觸點輸入、人機對話、通信等功能。在微機保護運行中，有時需要接受工作人員的干預，例如，整定值的輸入和修改、對微機主系統(tǒng)的檢查等，這些工作通過人機對話實現。微機主系統(tǒng)。微機主系統(tǒng)是微機保護的核心，包括微處理器(MPU)、只讀存儲器(ROM)或閃存內存單元(FLASH)、隨機存取存儲器(RAM)、定時器/計數器、并行接口和串行接口等。微機執(zhí)行編制好的程序，對數據采集系統(tǒng)輸入到RAM區(qū)的原始數據進行分析、處理，完成各種繼電保護的測量、邏輯和控制功能。微機主系統(tǒng)通過A/D獲得輸入電壓、電流的模擬量的過程稱為采樣，完成輸入量到離散量的轉換。采樣通過采樣中斷完成，即在保護中設置一個定時器中斷，中斷時間到時，微處理器執(zhí)行采樣過程，啟動A/D轉換、讀取A/D轉換結果。采樣中斷的時間間隔稱為采樣間隔T,則f=1/T為采樣頻率。采樣頻率的選擇是微機保護硬件S S S設計中的關鍵問題之一，采樣頻率越高，越能真實反映被采樣信號，但要求微處理器的計算速度越高；相反，采樣頻率過低，將不能真實地反映被測信號。因此，要真實反映被采樣信號，采樣頻率必須滿足采樣定理要求，即f>f(f為被采Smaxmax樣信號中所含最高頻率成分的頻率)，工程一般取f=(2.5?3)f。S max另外，微機保護工作還需要電源，電源工作的可靠性直接影響保護裝置的可靠性。微機保護的電源要求多電壓等級、且具有良好的抗干擾能力。根據微機保護發(fā)展和應用情況分析，微機保護可以采用通用硬件平臺方式。通用硬件平臺應滿足以下基本要求;高可靠性?？煽啃院涂垢蓴_能力一直是微機保護研究的重要內容之一，涉及硬件和軟件多個方面。開放性。硬件平臺對于未來硬件的升級應具有開放性，隨著硬件技術的發(fā)展，能夠容易地對硬件進行局部或整體升級。而不影響保護對外接口，從而始終保證微機保護硬件性能的先進性。通用性。不同類型的保護裝置應盡可能具有相同的硬件平臺，減少備品備件數量，減少現場調試時間，縮短產品開發(fā)周期和減少開發(fā)工作量。靈活性和可擴展性。硬件平臺應適應不同保護裝置的需求，對于現場的不同保護應用和對資源的不同需求，可以方便地增減相應模塊，完全不必對硬件重新設計。模塊化。模塊化硬件結構能夠充分滿足上述硬件平臺的要求和特點，裝置的硬件數量總體上減少，相互通用。與新型互感器接口。硬件平臺設計應考慮與新型光學互感器和電子式互感器的方便連接。三、微機保護的軟件功能各種不同功能、不同原理的微機保護，主要區(qū)別體現在軟件上。因此，實現保護功能的關鍵，是將微機保護的算法與程序結合并合理安排程序結構，形成微機保護軟件。保護算法微機保護裝置根據A/D轉換提供的輸入模擬量的采樣數據進行分析、計算和判斷，以實現各種繼電保護功能的方法稱為算法。按照算法的目標可以分為兩大類：根據輸入模擬量的采樣值，通過一定的數學式或方程式計算出保護所反映的量值，然后與定值比較。這個過程相當于電磁式繼電保護的某些復雜功能的繼電器，例如為實現距離保護，可以根據電壓、電流的采樣值計算出阻抗，然后同給定的阻抗動作區(qū)比較。這類算法利用了微機能夠進行數值計算的特點，實際中能夠實現許多布線邏輯保護無法實現的功能。直接模仿繼電保護的實現原理，根據保護的動作原理直接判斷故障是否發(fā)生在保護區(qū)內，而不計算出實際模擬量的具體數值。這個過程相當于電磁式繼電保護的一套保護。同樣以距離保護為例，可以直接模仿距離保護的實現方法，根據動作方程判斷故障是否在動作區(qū)內，而不計算出具體的阻抗值。這類算法計算工作量略有減小，通過計算機特有的數字處理和邏輯運算功能，使某些保護的性能明顯提高。保護軟件構成及功能在各種類型的繼電保護中，電流保護是最簡單的一種保護，也最容易理解。因此，以下三段式電流保護為例，說明保護軟件構成及功能。三段式電流保護流程圖如釁6-2所示，其中不包括人機接口等功能。

7^2=()NNN自檢s?有問N捲歐存報告77V3KJ；三押f卷炭閘命令！眼吿1段動柞有報告?諛宦值?'Tn*TN3+1圖&吃三段武電流保護流程圖(a＞系統(tǒng)程用；7^2=()NNN自檢s?有問N捲歐存報告77V3KJ；三押f卷炭閘命令！眼吿1段動柞有報告?諛宦值?'Tn*TN3+1圖&吃三段武電流保護流程圖(a＞系統(tǒng)程用；(b)址時中斯服務程序(1)系統(tǒng)程序，程序人口執(zhí)行初始化模塊，包括并行接口初始化、開關量狀飾入口(上電PRESET后｝＜定時中斷開始＞(従時中斷結如)，血告II段覇作丁算:認如JP<u?x{Vc}囂統(tǒng)養(yǎng)墅逾今?報住U1戰(zhàn)動作初始化幵中斷改遠值發(fā)送撇肯理冇Ii態(tài)保存、軟硬件全面自檢、標志清零、數據采集系統(tǒng)初始化(數據存儲指針設置、采樣間隔設計等)，在開中斷后，每間隔一個TS(數據采集系統(tǒng)的采樣插隔)，定時器發(fā)出一個采樣脈沖，產生中斷請求，于是，微型機暫停系統(tǒng)程序流程，轉入執(zhí)行一次中斷服務程序，以保證對