微机保护的基本原理与构成

② 键盘、显示器接口 键盘处理内容：落键识别、键号识别、重键处理。
P2.7 0
48
C
P2.6 1
59
D
8256 P2.5 2 6 A E
P2.4 3 7 B F
+17
4 74LS 5 245
16 15
4R
DIR
RD
19
74LS138
YD
显示电路以菜单的形式显示各键盘操作及执行结果。
+5V
+
K1
外部触点
PA0
并列接口
4.7KΩ
PA0
K1
-
装置端子
(a)
(b)
② 开关量输出回路
4、人机联系 ① 人机接口回路
微机保护的人机接口回路是指键盘、显示器及CPU插件电路。 作用：通过键盘和显示器完成人机对话任务、时钟校对及CPU插件 通信和巡检任务。 在单CPU结构的保护中，接口CPU就由保护CPU兼任。在多CPU 结构保护中，另设专用的人机接口CPU插件。
键盘
打印机 GPS
控制系统
通信接口插件：
通信接口
RXD TXD
COMM
自检告警
打印电源控制
并行接口 监控复归
GPS对时接口 RS232C/RS422/RS485
TXD RXD 保护模块1 CPMM
TXD RXD 保护模块2 CPMM
TXD RXD 保护模块n CPMM
二、微机保护的软件系统配置
1、接口软件
电压形成回路
低通滤波
采样保持
变
多
路
换
转
换
器
开
电压形成回路
低通滤波
采样保持
关
总线 存储器
① 电压形成回路 微机继电保护要从被保护对象的电流、电压互感器处取得相应信息。但
这些二次数值、输入范围对典型的微机继电保护电路却不适用，需要降低 和变换。一般采用变换器来实现变换。（微机保护参数的输入范围：0～ 5V或4～20mA）
信号
通道1
采样保持器1
多
通道2
路
数
采样保持器2
A/D转换器
据
转
.
总
.
线
.
换
.
.
.
器
通道n
采样保持器3
采样信号
采样脉冲
0 t
Tc
0
t
Ts
0 t
采样和 保持信号
0
t
采样频率：采样间隔 Ts 的倒数称为采样频率 f s 。采样频率的选
择是微机保护中的一个关键问题。频率高，采样精确，但对A/D转换器 的转换速度要求也高，投资也就越高。
既定的程序动作。这是微机保护装置的核心，一般包括：微处理器(CPU)、 存储器、定时器等。CPU是微机系统自动工作的指挥中枢；存储器是用于 保存程序和数据；定时器用于触发采样信号，在V/F变换中，是频率信号转 换为数字信号的关键部件。
③ 开关量输入/输出系统 输入系统用于采集有接点的量（如瓦斯保护、温度信号等）作为开关量
输入；执行通过开关量输出，起动信号、跳闸继电器等，完成保护各种功能。
④ 人机对话接口 用于调试、定值整定、工作方式设定、动作行为记录、与系统通信等。
包括：打印、显示、键盘及信号灯、音响或语言告警等。
⑤ 电源 电源是微机保护装置重要组成部分，通常采用逆变稳压电源。
2、微机保护数据采集系统 A/D式数据采集系统如图所示：
为了将信号波频率限制在一定频带内，一般利用低通滤波器将高频 分量滤掉，这样可降低采样频率，即降低对硬件的要求。
③ 多路转换开关
为了保证阻抗、功率方向等不受影响，对各个模拟量要求同时采样，
以准确地获得各量之间的相位关系。同时节省硬件，可利用多路开关轮
流切换各通路，达到分时转换的目的，共用A/D转换器。
接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程 序。调试运行方式下执行监控程序，运行方式下执行运行程序。
监控程序主要是键盘命令处理程序，为接口插件及各CPU保护插件进 行调节和整定而设置的程序；接口的运行程序由主程序和定时中断服务程 序构成。主程序完成巡检、键盘扫描和处理、故障信息的排列和打印。
2、保护软件的配置 保护软件含主程序和中断服务程序。 主程序：初始化、自检；保护逻辑判断和跳闸处理。 中断程序：定时采样中断和串行口通信中断服务程序。
3、保护软件的三种工作方式 运行：保护处于运行状态，执行主程序和中断服务程序。 调试：复位CPU。 不对应状态：当选择调试但不复位CPU并且接口工作在运行状态，就
微机保护的基本原理与构成
知识与能力：
掌握微机保护的基本构成，理解其基本原理， 了解软件的算法。
传统的继电保护是利用各种继电器等硬件构成，如定时限过电流保 护是由电流继电器、时间继电器、信号继电器等组成；而微机保护是由 硬件装置和软件构成。
一、 微机保护装置的硬件构成与原理
1、微机保护装置硬件结构 微机保护主要是由计算机、输入输出接口、人机联系、软件等构成。
En
A0 A1 A2 A3
Upp
(+15v) Uss (-15v)
译码/驱动
SA0
SA15
输 出 U0
输出Ui0 ~ Ui15
④ 模数转换器
作用:将输入模拟量变为与其成正比的数字量,以便进行处理、存储、控 制和显示。
3、开关量输入/输出系统
① 开关量输入 输入方式：装置面板输入、经端子排引入。
+5V
② 采样保持与低通滤波
由于微机保护只能对数字量进行运算和判断，所以应将连续模拟量变 为离散量。采样保持电路作用就是在一个极短的时间测出模拟量在该时 刻的瞬时值；并要求在A／D转换期间保持不变。
同时采样：继电保护大多数原理是基于多个输入信号，如三相电流、 三相电压等。在每一个采样周期对通道的量全部同时采样。
5、出口及信号插件 保护出口插件：
24V信号电源 24V出口电源
启动信号
电源0V
跳闸 信号1 信号2 信号3
辅助信号插件：
24V信号电源 24V出口电源
K CPU读入
非 +WC 电 量 触 -WC 点
电源0V
KS1 KS2 KS2
ＬＥＤ
K-2 KS1-1 KS2-1
信号１ 信号２ 信号３
液晶显示器
微机保护硬件构成示意图
开关量输入
打印机 液晶显示器
u/i
数据采集系统
微型机系统
人机接口
触模按键
开关量输出 驱动电路
继电器
① 数据采集系统
微机系统只能识别数字量，保护所反应的电流、电压等模拟信号需转换 为相应的微机系统能接受的数字信号。
② 微机系统 用来分析计算电力系统的有关电量和判定系统是否发生故障，然后按照
处于不对应状态。
4、中断服务程序及其配置
① 中断的作用
暂时停止原程序执行转为外部 设备服务，并在服务完成后自动返 回原程序的执行过程。
② 保护的中断服务配置
一般配有定时采样中断服务程序 和串行通信中断程序。