微机保护
微机保护 (2)
微机保护
微机保护是指通过一系列的措施和技术手段，防止微机系
统受到威胁和攻击，保护系统的安全性和稳定性。
微机保
护主要包括以下几个方面：
1. 防火墙：设置防火墙软件或硬件设备，对网络流量进行
监控和过滤，阻止潜在的攻击和恶意访问。
2. 权限管理：建立严格的访问控制机制，限制用户的权限，使得只有授权用户才能访问和操作系统。
3. 更新和补丁：及时安装操作系统和各种软件的最新更新
和补丁，修复软件的漏洞，提高系统的安全性。
4. 强密码策略：要求用户使用复杂的密码，并定期更换密码，减少密码被破解的风险。
5. 安全策略和策略审计：制定适合企业需求的安全策略，
并定期进行安全审计，发现潜在的安全风险和问题。
6. 信息备份和恢复：定期对系统重要数据进行备份，以防
止数据丢失和灾难发生后能够快速恢复数据。
6. 安全培训和意识：加强员工的安全意识，提供安全培训，教育员工潜在的安全威胁和如何防范。
以上是一些常见的微机保护措施，但实际的微机保护还需
要根据具体情况和需求做出相应的调整和配置。
微机保护
地铁继电保护装置的现状
过去地铁的继电保护采用的是分立元件，一 种保护由多种继电器搭接成，现在复八线的 750V控制和保护仍由继电器和俄罗斯增量装 置构成，随着新线设备的投入运营和1、2# 线的设备更新，1、2、5、10、13、八通线 、机场线的供电系统及复八线的10KV系统均 已采用微机保护，但有些出口或连锁仍采用 了电磁继电器，其中多为中间继电器（微型 ）。
对于电磁型继电保护而言，这些互感器的二 次数值直接加到电磁型继电器的测量机构， 变换成机械力，然后在机械力的层次上进行 数据的比较，逻辑判断，中间不需要设置其 他的变换、隔离等环节。
微机保护信号的采集及预处理部分
微机保护装置是数字电路，它从电压互感器 、电流互感器上采集的电流、电压等模拟量 需要经过信息的预处理，变换为计算机识别 的数字量，然后在微型机CPU主系统的软件 基础上进行数据的比较、逻辑判断，中间需 要设置隔离屏蔽、变换电平等处理。
熟悉二次图纸的重要性
由于地铁10KV供电系统采用了不同厂 家、不同型号的继电保护装置，各装 置在接线和要求上会有差异，在进行 保护校验前，务必对10KV二次图纸进 行详细解读，掌握各点在正常情况和 非正常情况的状态，对做好保护校验 工作非常重要。
地铁10KV系统微机保护装置的种类
1.
2.
3.
4.
信息的综合、分析与逻辑判断
对于微机保护和电磁型继电器保护，都需要对由数 据采集系统输入的数据进行分析、处理，完成各种 继电保护的测量、逻辑和控制功能。电磁型继电保 护通过电磁型继电器及其模拟电路实现，而微机保 护装置通过其微型机CPU主系统实现。 常规的电磁型继电保护是靠模拟电路的构成来实现 的，即用模拟电路实现各种电量的加、减、乘、除 和延时与逻辑组合等要求。 而微机保护，即数字式继电保护，是用数字技术进 行数值（包括逻辑）运算来实现上述功能的。即微 机保护通过微机主系统中的程序软件来进行数据的 分析、运算和判断处理，以实现各种继电保护功能 。
微机保护大纲
国内微机保护经历的三个阶段：第一代：单CPU结构，总线暴露在印制板外。
第二代：多CPU结构，总线不出插件。
第三代：多CPU结构，总线不出芯片。
以DSP为核心的微机保护装置已经成为当今的主流产品，从20世纪90年代开始我国继电保护技术已进入微机保护的时代。
微机保护：实现电力系统继电保护功能的微机装置或设备就叫微机保护微机保护装置的优越性1）可以实现继电保护的各种动作特性，提高继电保护的性能指标（2）可靠性（3）灵活性大（4）硬件通用、装置体积较小、功耗低、维护调试简单（5）辅助功能强，设计简洁成本较低。
微机保护的发展趋势1.网络化2.保护、控制、测量、数据通信一体化3.智能化（人工智能)微机保护硬件系统的基本组成一.典型结构（三部份组成)1.数据采集系统（或称模拟量输入系统）2.主机系统3.开关量的输入/输出系统微机保护系统对电源要求较高，通常这种电源是逆变电源，即将直流逆变为流，再将交流整流为微机系统所需要的直流电源。
微机保护装置的输入信号主要有开关量和模拟量两类。
电力系统微机保护的数据采集的主要形式：一、逐次比较式的模数转换器（AD)二、电压频率变换式模数转换器(VFC)逐次比较式数据采集系统包括五个部分：1. 电压形成回路2. 前置模拟低通滤波3. 采样保持电路4. 多路转换开关5. 模数转换器模数转换的过程的实质就是对模拟信号进行量化和编码的过程模数转换器的技术指标：转换时间分辩率电压/频率变换式（VFC）数据采集系统主要包括：电压形成、VFC回路、计数器三个环节。
VFC数据采集系统的优点1.精度高2.与CPU接口简单3.易于与多CPU共享4.抗干扰能力强5.VFC与常规AD系统完全等效。
微机保护的数字核心部分及其基本要求核心由CPU、存储器、定时器/计数器、WA TCHDOG等四大部分组成。
为防止干扰的侵入，通常要经过光电隔离电路将开关量输入、输出回路与微机保护的主系统进行严格的隔离，使两者不存在点的直接联系，是微机保护保证可靠性的重要措施之一。
微机保护
人机接口与通信系统
2 微机保护装置的几种典型结构
单CPU微机保护装置的构成
单CPU微机保护的硬件装置共用一个单片机
应用在电压等级较低的输电线路微机保护中
多CPU微机保护装置的构成
微机保护装置以多CPU构成 应用在电压等级较高电气设备的微机保护中
3 DSP在微机保护的应用
DSP指令集能够使处理器在每个指令周期内 完成多个操作，从而提高每个指令周期的计 算效率。 DSP将极大地提高微机保护对原始采样数据 的预处理和计算能力，提高运算速度，更容 易做到实时测量和计算 。
CPU的发展
第一阶段以单个8位的单片机构成的微机保护装置
例如：inter的8086、8088、MC6809
第二阶段以多个8位的单片机构成的微机保护装置 第三阶段以多个16位的单片机构成的微机保护装置
inter的80C196
motorola公司的MC863系列
第四阶段以多个32位的单片机构成的微机保护装置
U U cos 1U jU sin 1U
1 U (u2 ju1 ) 2
I I cos 1I jI sin 1I
1 (i ji ) I 2 1 2
U u2 ju1 I i2 ji1
U sc I
6 模数转换器
例题：一个量程为5V的8位逐次逼近法A/D 转换器，当输入电压为3.5V时，求输出的数 字量。
6 模数转换器
步骤 预设数字量（UR） D/A输出（Usr）mV 比较器 确定数字量
1
10000000
2500
U>Usr
10000000
微机保护原理
微机保护原理微机是现代社会中不可或缺的一部分，它们广泛应用于各个领域，包括工业控制、通信、交通、金融等。
然而，微机在运行过程中会受到各种各样的干扰和破坏，因此，保护微机的安全和稳定运行就显得尤为重要。
本文将介绍微机保护的原理和方法。
首先，微机保护的原理是保证微机在正常运行时不受到外部干扰和破坏，同时在遇到故障时能够及时做出反应，保护自身和周边设备的安全。
微机保护的原理主要包括过电压保护、过电流保护、过温保护和短路保护等方面。
过电压保护是指当微机受到电压超过额定值时能够及时切断电源，防止微机损坏。
过电流保护则是在微机受到过大电流冲击时能够快速切断电源，避免损坏。
过温保护是指在微机温度过高时能够自动停止运行，以免造成损坏。
而短路保护则是在微机发生短路时能够迅速切断电源，防止火灾等事故发生。
为了实现微机保护的原理，我们可以采取一系列措施。
首先是安装过压保护器和过流保护器，它们可以在电压或电流超过额定值时迅速切断电源。
其次是安装温度传感器和热敏电阻，当温度超过安全范围时能够自动切断电源。
此外，还可以采用软件保护措施，比如设置软件监测程序，及时发现微机故障并做出相应的保护措施。
除了以上的保护原理和方法外，我们还需要定期对微机进行维护和检测，及时发现问题并进行修复。
同时，要加强对微机使用人员的培训，提高他们的安全意识，避免因误操作导致微机损坏。
此外，还要加强对微机的管理，确保其正常运行，及时更新硬件和软件，提高微机的抗干扰能力。
总之，微机保护原理是保证微机在正常运行时不受到外部干扰和破坏，同时在遇到故障时能够及时做出反应，保护自身和周边设备的安全。
实现微机保护的原理需要我们采取一系列的措施，包括安装过压保护器和过流保护器、温度传感器和热敏电阻等硬件设备，以及加强对微机的维护和管理。
只有这样，我们才能保证微机的安全和稳定运行，为各个领域的发展提供可靠的技术支持。
微机保护
微机保护概述：应用微型计算机或微处理机构成的继电保护。
1965年已开始计算机保护的研究工作，但由于在价格、计算速度和可靠性方面的原因，发展缓慢。
70年代初、中期，大规模集成电路技术的飞速发展，微型计算机和微处理机问世，价格大幅度下降，计算速度不断加快，可靠性也大为提高，微机继电保护的研制随之出现高潮，到70年代后期已趋于实用。
微机继电保护的输入信号是电力系统的模拟量，而计算机只能对数字量进行计算和判断，因此由电力系统经电压互感器和／或电流互感器输入的模拟量必先经过预处理继电保护在大部分情况下取用输入信号中的基波模拟量。
根据采样定理，如被测信号频率（或要求保留的最高次谐波频率）为,则采样频率必须大于2,[kg1]否则由采样值不可能拟合还原成原来的曲线。
对于那些大于0.5频率的谐波分量,必须在进入采样器之前，利用模拟式低通滤波器（前置模拟滤波）将其滤掉。
由于输入信号常常有多个，故设置多路转换器将输入模拟信号逐个交与A/D 变换器转化成数字量这些数字量应在存储器中按先后顺序排列，以便后续功能处理程序取用。
4 微机继电保护原理随着计算机技术及网络技术的迅速发展，微机继电保护由于其具有比传统继电保护装置更显著的优势，在电力系统中得到了广泛的应用。
目前，在新建电气化铁道供电系统中的牵引网馈线、牵引变压器、并联电容器补偿装置均采用了微机保护装置。
本章讲述微机保护原理基础知识，主要包括硬件结构、数据采集、数字滤波、特征量和保护动作判据的算法、软件流程、抗干扰措施及微机保护的发展趋势等的内容。
4.1 概述4.1.1 计算机在继电保护领域中的应用和发展概况近几十年来电子计算机技术发展很快，其应用已广泛而深入地影响着科学技术、生产和生活等各个领域，使各行业的面貌发生了巨大的变化，继电保护技术也不例外。
在继电保护技术领域，微机除了用作故障分析和保护动作性能分析外，20世纪60年代末期已经提出用计算机构成保护装置的倡议。
微机保护
微机保护：以微型机、微控制器等器件作为核心部件构成的继电保护。
光电耦合器：把发光器件和光敏器件组合在一起，实现以光信号为媒介的电信号变换。
滤波器：就广义来说是一个装置或系统，用于对输入信号进行某种加工处理，以达到取得信号中的有用信息而去掉无用成份的目的。
数字滤波器：通过对输入信号的进行数字运算的方法来实现滤波的滤波器滤波器的响应时间：滤波器的输入从一个稳态变到另一个稳态时，其输出要经过一个过渡过程的延时才能达到新的稳态输出，这段延时被称为滤波器的响应时间。
系统的频率特性：一个系统的输出和输入的傅氏变换之比。
时间窗：DF运算时所用到的最早采样到最后一个采样之间的时间跨度。
数据窗：数字滤波器完成每一次运算，输出一个采样值，所需要的输入信号采样值的个数。
时延(暂态时延) ：输入信号发生跃变时刻起到滤波器获得稳态输出之间的时间。
非递归型数字滤波器：将输入信号和滤波器的单位冲激响应作卷积而实现的一类滤波器。
微机保护算法：微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保护功能的方法。
差模干扰：串联于信号源之中的干扰。
共模干扰：引起回路对地电位发生变化的干扰称为共模干扰导数算法:是利用输入正弦量在某一个时刻的采样值及在该时刻采样值的导数，即可算出有效值和相位的算法解微分方程算法:是利用输电线路的数学模型，根据故障类型和保护安装处电流和电压信号的瞬时采样值，计算出故障点到保护安装处的测量阻抗，通过阻抗元件，实现输电线路距离保护的算法。
全零点数字滤波器:如果数字滤波器的脉冲传递函数H(z)只有零点而没有极点,这种数字滤波器称全零点数字滤波器。
有限脉冲响应滤波器:是数字滤波器的一种，简称FIR数字滤波器。
这类滤波器对于脉冲输入信号的响应最终趋向于0，因此是有限的无限脉冲响应滤波器，简称IIR数字滤波器，是数字滤波器的一种。
由于无限脉冲响应滤波器中存在反馈回路，因此对于脉冲输入信号的响应是无限延续的。
微机保护
1护装置的特点（1）计算速度快、精度高（2）维护调试方便（3）可靠性高（4）易于获得附加功能（网络接口）（5）灵活性大（6）保护性能得到很好改善（便于采用新原理）2、微机保护硬件构成：（1）数据采集系统；作用：将电流、电压的模拟信号转换为数字信号，以便保护分析计算，进而确定保护的动作行为。
（2）微机主系统；作用：执行编制好的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析、处理，完成各种继电保护的测量逻辑控制功能。
（3）开关量输入/输出系统；作用：完成各种保护的出口跳闸、信号外部触点的输入、人机对话及通信功能。
3、数据采集系统构成的两种方式：1）采用逐次逼近原理的A/D芯片构成的数据采集系统；2）采用VFC芯片构成的积分式数据采集系统。
4、电压（流）变换器作用：1）将电压互感器二次的电压（流）变换为适合A/D芯片量程的信号。
2）电磁隔离。
5、逐次逼近式各部分构成：（1）模拟低通率滤波电路（2）采样保持器（3）多路转换开关MPX（4）A/D模数转换器6、VFC芯片构成的积分式数据采集系统：（1）各部分构成：电压变换、浪涌吸收、vfc、光电隔离、计数器、微机系统（2）各部分作用：浪涌吸收器：由RC网络构成，可吸收高频干扰信号。
/电压频率变换器：由VFC芯片实现电压到频率的转换。
将模拟信号变为数字信号。
/光电隔离器：由光电隔离芯片实现模拟系统与数字系统的隔离，具有抗干扰的作用。
/计数器：由可编程的计数器芯片构成，通常为16位计数器。
在单片机的干预下，在每次采样中断中，读取计数器的计数值。
（3）特点：利用VFC可以实现对模拟量的数字转换，通过记录一定时间间隔内产生的脉冲数，对应输入信号的大小。
VFC具有低通滤波的作用。
7、A/D型模数转换（逐次逼近型）优缺点：由于逐次逼近型模数转换器在1个时钟周期内只能完成1位转换。
n位转换需要n个时钟周期，故这种模数转换器采样速率不高,输入带宽也较低。
它的优点是原理简单，便于实现-不存在延迟问题，适用于中速率而分辨率要求较高的场合。
微机保护总结
（第一部分是考试要点的总结，第二部分是各章考试重点的总结。
）第一部分：1、微机保护的特点：维护调试方便，可靠性高，易于获得附加功能，灵活性高，保护性能得到了很好的改善。
2、采样定理及其要求：采用低通滤波器，可以消除频率混叠问题，从而降低采样频率；次奥出频率混叠后，采样频率的选择基本取决于保护的原理和算法。
f S 》 2 f max3、 模数转换器逐次逼近法原理：并行接口的PB15~PB0用作输出，有微型机通过该口往16为A/D 转换器试探性地送数。
每送一次数，微型机通过读取并行口的PA0（作为输入）的状态（0或1）来观察试送的16位数位相对于模拟输入量是偏大还是偏小。
如果偏大，即D/A 转换器的输出Usc 大于待转换的模拟输入电压，则比较器输出0，否则为1.通过软件的方法如此不断地修正送往D/A 转换器的16位二进制数，直到找到最近的二进制数值，这个二进制数就是A/D 转换器的转换结果。
4、 两点乘积算法：假定原始数据为纯正弦量的理想采样值()()I s s nT I nT i 0sin 2αω+= ()212πω=-s s T n T n ()()II s s I T n I T n i i 10111sin 2sin 2ααω=+==()I I I s s I I T n I T n i i 110122cos 22sin 22sin 2απαπαω=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++==222122i i I +=211i i tg I =α21122212 2u u tg u u U u =+=α22212221i i u u I U Z ++==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=--21121111i i tg u u tg I U z αααsr（导数法差不多，看书）5、 零极点法设计数字滤波器例：设Ts=5/3ms(即N=12)，用零点设计法设计出能同时滤除3次和5次谐波分量的数字滤波器传递函数解: (1)滤3次的因子H3(Z)=1+Z-2(2)滤5次的因子H5(Z)=1+ Z-1+Z-2（这个通过书上（2-54）可以推出来，考试不给直接H （z ）的） ()()()4321533231----++++==Z Z Z Z Z H Z H Z H()()()()()()42332213-+-+-+-+=n x n x n x n x n x n y6、 软件上提高保护可靠性的措施1> 抗干扰措施 （1）对输入采样的抗干扰纠错，利用默写输入量之间错在的规律（2）运算过程的校核纠偏：复算，或数据窗移位或复算（3）出口的闭锁：不允许一条指令就出口；中间加入核对程序（4）程序出格的自恢复。
微机保护
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第二章 微机保护装置的 硬件原理
第一节 微机保护的 数据采集系统
基本概念
连续信号：定义域是一个连续的区间的信号 模拟信号：定义域是一个连续的区间且函数值也 是连续的信号 离散信号：定义域是一些离散的点的信号
数字信号：定义域是一些离散的点，且函数的值 也是一些离散的点的集合的信号
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采样保持（S/H）示意图：
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AS为电子模拟开关。AS闭合时，处于 采样状态。Ch迅速充电到采样时刻的 电压值，AS在低电平时，保持在AS打 开瞬间的电压，电路处于保持状态。 阻抗变换器Ⅰ输入端呈高阻，输出阻 抗很低。阻抗变换器Ⅱ对Ch呈高阻， 输出端阻抗很低，增强带负载能力。
59分 6
二、微机保护硬件的发展： 第一代：01型 主要特点：单 CPU 系统 ，包括了 采样保持器、模/数变换器、CPU、 I/O 等多个插件，组成一个计算机系 统 ，总线引出插件。 典型装置：WXB-01 、WXB-02
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第二代：11型、900型
主要特点：多CPU 并列运行，采用 了单片机，做到了微机的总线不引 出插件 ，模数变换采用VFC 典型装置：WXB-11型、LFP900型
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采 样 保 持 过 程 示 意 图
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相邻两个矩形脉冲之间的时间间隔Ts(t) 称 为采样周期，其倒数称为采样频率f s。
在微机保护中处理的信号主要是工频信号。 例如工频每周期采样12点，即 N=12，则 采样周期: Ts = 20ms/12 = 5/3ms。 采样频率: fs = N*50 = 12 × 50 = 600Hz 连续信号经采样后成为离散信号，离散信 号能否真实反映被采样的连续信号呢？
微机保护
微机保护第1章微机保护的基本原理与构成模块四微机保护知识与能力要求：理解微机保护装置的基本构成与工作原理，了解保护软件的构成与算法，掌握微机保护装置的接线。
能阅读并使用微机保护装置的图纸，具备微机保护装置的安装和现场调试能力。
学时：讲课4学时，现场教学2学时。
内容简介：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。
微机保护硬件构成示意图：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：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）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。
微机保护工作原理
微机保护工作原理
微机保护工作原理是通过监测微机系统内部的各种状态和外部环境的变化，并采取相应的措施来保护微机系统免受损害或故障。
具体的工作原理如下：
1. 温度保护：微机系统内部的温度过高容易导致电子元件的老化和损坏，因此需要通过温度传感器监测温度的变化，并在温度超过一定阈值时采取降低运行速度、增加风扇转速或自动关机等措施来降低温度。
2. 电压保护：微机系统对于电压的要求比较严格，过高或过低的电压都可能导致电子元件的损坏。
为了保护微机系统，通常会使用各种稳压电路和过压保护电路来稳定输入电压，并在电压异常时通过自动断电或发送报警信号等方式来保护微机系统。
3. 电流保护：微机系统中电流的过载会导致电子元件的过热和损坏，因此需要使用过流保护电路来监测电流的变化，并在电流超过一定阈值时采取相应的措施，如自动断电或降低负载等。
4. 过载保护：微机系统中的各个组件和外设都有其工作范围，超过该范围可能导致系统运行不稳定或故障。
为了保护微机系统，通常会使用过载保护电路来监测各个组件和外设的工作状态，并在超过规定范围时采取相应的措施来保护微机系统。
5. 过频保护：微机系统的工作频率也有一定的范围，超过该频率可能导致电子元件的损坏。
为了保护微机系统，通常会使用过频保护电路来监测系统的工作频率，并在超过规定范围时采
取相应的措施，如自动降低频率或断电等。
总之，微机保护工作原理是通过监测微机系统内部的各种状态和外部环境的变化，并采取相应的措施来保护微机系统免受损害或故障，从而提高系统的稳定性和可靠性。
微机保护
微机保护微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度，微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。
该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。
中文名微机保护外文名Microcomputer protection 工作环境35KV及以下中高压电力设备保护材质金属材质常用保护线路、分段、电容器、PT测控。
微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。
微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等.该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。
微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。
运行原理编辑微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。
目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机;输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。
基本组成编辑传统的继电保护装置是使输入的电流、电压信号直接在模拟量之间进行比较和运算处理，使模拟量与装置中给定的机械量（如弹簧力矩）或电气量（如门槛电压）进行比较和运算处理，决定是否跳闸。
计算机系统只能作数字运算或逻辑运算，因此微机保护的工作过程大致是：当电力系统发生故障时，故障电气量通过模拟量输入系统转换成数字量，然后送入计算机的中央处理器，对故障信息按相应的保护算法和程序进行运算，且将运算的结果随时与给定的整定值进行比较，判别是否发生故障。
7.1微机保护概述
7.2硬件系统
1.1概述
一般微机保护装置采用插件式结构（分为 前插式和后插式），各插件之间通过底板 走线实现电气联系。这样设计即考虑了现 场使用的便利性又提高了装置的可靠性。
一．微机保护装置硬件系统构成 将模拟量转 换成数字量 ) • 数据采集系统(信息预处理 包括显示器、键盘、各种 • 数字处理系统（CPU主系统） 面板开关、实时时针等。 用于人机对话,如调试、定 • 开关量输入、输出 值调整等。 包括维护口、监控系统接 • 人机接口口、录波系统接口等，满 足各种通信规约。 • 通信接口 • 电源
（１）维护调试方便
整流型或集成电路型继电保护装置的调试工作量很大，
尤其是一些复杂的保护，调试时间常常需要一周甚至更长。
微机保护硬件是由单片机和相关外设构成，复杂的保护 功能是由相应的软件来实现的。保护装置对硬件和软件都具 有自诊断功能。通常只要给上电源后没有警报，就可确认装 置是完好的。所以对微机保护装置而言除了输入和修改定值
二、微机保护的构成与特点
2.微机保护的特点 （4）灵活性大 微机保护的功能由软件决定（不同原理 的保护可以采用通用的硬件），因此，只要 改变软件就可以改变保护的特性和功能，从
而灵活地适应电力系统运行方式的变化。
二、微机保护的构成与特点
2.微机保护的特点 （5）保护性能得到很好改善 微机的应用使传统的继电保护中存在的很 多技术问题得到新的解决方法。如接地距离保 护承受过渡电阻能力的改善，距离保护如何区 分振荡和短路，变压器差动保护如何识别励磁
上世纪六十年代，提出用计算机构成保护装置；
七十年代研究获得发展，并在国外出现了少数计算机继
电保护样机在电力系统中试运行。 我国1984年研制出第一套微机保护装置（杨奇逊）。 20世纪90年代中期国内高压线路微机保护装置系列产 品相继开发。
微机保护知识
微机保护微机保护是指将微型机、微控制器等器件作为核心部件构成的继电保护。
一、微机保护的特点及构成1．微机保护的特点(1)维护调试方便。
在微机保护应用之前，布线逻辑的保护装置，调试工作量很大，尤其是一些复杂保护，调试一套保护常常需要一周，甚至更长时间。
因为布线逻辑保护的所有功能，都是由相应的元件和连线实现的，为了确认保护装置的完好，需要通过模拟试验校核所有功能。
而微机保护的各种复杂功能是由软件(程序)实现的，如果经检查，程序与设计时完全一样，就相当于布线逻辑的保护装置的各种功能已被检查完毕。
(2)可靠性高。
微型机、微控制器等在程序指挥下，具有极强的综合分析和综合判断能力。
所以，微机保护可以实现常规保护很难办到的自动纠错，实现自动识别和排除干扰，防止由于干扰造成的误动作。
同时，微机保护的自诊断功能，能够自动检测出本身硬件的异常，配合多重化有效防止拒动，因此可靠性很高。
目前，国内设计与制造的微机保护，均按照国际标准的电磁兼容试验考核，进一步保证了装置的可靠性。
(3)易于获得附加功能。
采用微机保护，如果配置一台打印机，或者其他显示设备，或通过网络连接到后台计算机监控系统，可以在电力系统发生故障后提供多种信息。
例如，保护动作时间和各部分的动作顺序记录、故障类型和相别及故障前后的电压和电流波形记录等，对于线路保护，还可以提供故障点的位置(测距功能)。
这将有助于运行部门对事故的分析和处理。
(4)灵活性大。
由于微机保护的特性和功能主要由软件决定，而不同原理的保护可以采用通用硬件。
因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能，从而可以灵活地适应电力系统运行方式的变化和其他要求。
(5)保护性能得到很好改善。
由于微型机、微控制器的应用，很多原有型式的继电保护中存在的技术问题，可以找到新的解决办法。
例如，变压器差动保护如何鉴别励磁涌流与内部故障等问题，都已提出了许多新的原理和解决办法。
可以说，只要找出正常与故障的区别特征，微机保护基本上都能予以实现。
微机保护知识点
第一章绪论1.继电保护技术发展历史过程：电磁型、晶体管型、集成电路型、计算机（微机）型2.我国微机保护的发展从硬件上看可分为三个阶段：1）单CPU的8位微处理器构成的微机保护装置：需外部扩展储存器容量较小仅有软件时钟可靠性低2）多个8位单片机组成的多微机系统：总线不引出插件精度速度提高3）16位单片机构成的多微机系统：内部资源丰富具备较完善的通信网络总线不引出芯片3.微机保护特点1）维护调试方便2）可靠性高3）动作正确率高4）易于获得各种附加功能5）保护性能容易得到改善6）使用灵活、方便7）具有远方监控特性第二章微机保护硬件结构4.继电保护的基本结构大致上可以分为三部分：①信息获取与初步加工②信息的综合、分析与逻辑加工、决断③决断结果的执行5.微机保护装置实质是一种依靠单片微机智能地实现保护功能的工业控制装置:①信号输入回路（模拟量、开关量）②单片微机统③人机接口部分④输出通道回路⑤电源6.微机保护装置输入信号主要有两类：开关量、模拟信号7.目前微机保护的数据采集系统主要有两种方案：1）采用逐次逼近原理的A/D芯片构成的数据采集系统2）采用VFC芯片构成的积分式数据采集系统8.变换器：电流变换器（TA），电压变换器（TV），电抗变换器（TL）9.采样保持器的作用：①对各个电气量实现同步采样②在模数变换过程中输入的模拟量保持不变③实现阻抗变换10.微型计算机中的总线通常分为：①地址总线（AB）②数据总线（DB）③控制总线（CB）11.DSP芯片特点：1）在一次指令周期内可完成一次乘法和一次加法2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据3）具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持5）快速的中断处理硬件I/O支持6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器7）可以并行执行多个操作8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行9）其他通用功能相对单片机较弱第三章微机保护软件原理12.微机保护硬件可分为：人机接口、保护相应的软件也就分为：接口软件、保护软件13.保护软件三种工作状态：运行、调试、不对应状态14.实时性：在限定的时间内对外来事件能够及时作出迅速反应的性15.微机保护算法主要考虑：计算机精度和速度第四章中低压线路保护程序逻辑原理16.选项子程序原理：判别故障相（选项），判定了故障的种类及相别，才能确定阻抗计算应取用什么相别的电流和电压17.电力系统的振荡大致分为：一种静稳破坏引起系统振荡，另一种由于系统内故障切除时间过长，导致系统的两侧电源之间的不同步引起的第五章超高压线路保护程序逻辑原理18.高频闭锁方向保护的启动元件两个任务：一是启动后解除保护的闭锁二是启动发信回路，因此要求启动元件灵敏度高，以防止故障时不能启动发信19.（1）闭锁式高频方向保护基本原理：闭锁式高频方向保护原则上规定每端短路功率方向为正时，不送高频信号。
微机保护原理
微机保护原理
微机保护原理是通过一系列的硬件和软件措施来确保计算机系统的安全和稳定运行。
微机保护原理的核心目标是防止计算机系统受到恶意软件、硬件故障、不当操作或未经授权的访问所引起的损害。
在硬件方面，微机保护原理主要包括以下几个方面：
1. 电源稳定性保护：通过电源管理单元（PMU）监控和控制
系统的供电电压和电流，确保供电稳定，避免电压波动和过电流对系统组件的损害。
2. 温度保护：通过传感器监测系统内的温度，当温度超过预设的安全范围时，会触发保护机制，例如自动降频、自动关机等，以避免过热引起硬件故障。
3. 过压保护：当外部电压超过允许范围时，系统会通过电路设计中的稳压器、过压保护管等部件来保护系统不受损害。
4. 过流保护：通过设计合理的电源线路和电流保护装置，当电流超过设定值时，会自动切断电源，以防止过流引起电子元件的损坏。
在软件方面，微机保护原理主要包括以下几个方面：
1. 防病毒和间谍软件：通过安装有效的杀毒软件和防火墙，对计算机进行实时监测和防护，及时发现和清除潜在的恶意软件。
2. 系统更新和补丁安装：定期更新操作系统和软件的补丁程序，修复已知的漏洞和安全问题，以提高系统的安全性。
3. 数据备份和恢复：定期备份关键数据和系统设置，并制定恢复计划和流程，以防止意外数据丢失或系统故障。
4. 访问控制和密码保护：通过严格的用户权限管理、访问控制策略和密码强度要求，限制未授权用户的访问和保护系统的安全性。
通过综合应用硬件和软件的保护措施，微机保护原理可以有效地提高计算机系统在安全和稳定性方面的性能，保护用户的数据和系统免受损害。
微机保护原理
近三十年来，计算机技术发展很快，计算机的应用已广泛而深入的影响着科学技术、生产、和生活的各个领域。
它给各部门的面貌带来了巨大的并且往往是质的变化。
计算机技术同样影响到继电保护技术的发展。
传统的继电保护基本上已被新型的微机保护所替换。
下面简单介绍一下微机保护。
一、微机保护装置的构成微机保护与传统继电保护的最大区别就在于前者不仅有实现继电保护功能的硬件电路，而且还必须有保护和管理功能的软件———程序；而后者则只有硬件电路。
微机保护装置的硬件构成可分为四部分：数据采集、微型计算机模块、开出开入、人机接口、其它(通讯，电源等)。
（一）数据采集传统保护是把电压互感器（TV）二次侧电压信号及电流互感器（TA）二次电流信号直接引入继电保护装置，或者把二次电压、电流经过变换（信号幅值变化或相位变化）组合后再引入继电保护装置。
因此，无论是电磁型、感应型继电器还是整流型、晶体管型继电保护装置都属于反应模拟信号的保护。
尽管在集成电路保护装置中采用数字逻辑电路，但从保护装置测量元件原理来看，它仍属于反应模拟量的保护。
而微机保护中的微机则是处理数字信号的，即送入微型计算机的信号必须是数字信号。
这就要求必须有一个将模拟信号变换成数字信号的系统，这就是数据采集系统的任务。
（二）微型计算机模块微型计算机是微机保护装置的核心。
数字信号采集进来后对其进行数字虑波，然后通过各种不同的算法对其进行计算处理，逻辑判断，动作出口，事故纪录等等处理。
目前计算机保护的计算机部分都是由微型计算或单片微型计算机构成的，这也是微机保护名称的由来。
由一片微处理器配以程序存贮器、数据存贮器、接口芯片（包括并行接口芯片、串行接口芯片）、定时器、计数器芯片等构成的微机系统称为单微机系统。
而在一套微机型保护装置中有两片或两片以上的微处理器构成的微机系统则称为多微机系统。
由单片微型计算机配以部分接口芯片也可以构成微机系统。
同样地，在一套微机保护装置中仅有一个微处理器称为单微机系统，而在一套保护装置中有两片或两片以上微处理器则称为多微机系统。
微机保护的简要介绍
微机保护的简要介绍所谓的微机保护通常指的就是使用微型计算机所构成的继电保护，它的可靠性非常高，而且选择性和灵敏度也十分的优秀。
对于微机保护装置的硬件一般包括了微处理器（也就是单片机），输入和输出的通道，人机、通讯接口等等。
这种系统如今广泛应用在电力行业、石化行业、铁路行业以及民用建筑行业等等的领域。
对于微机保护装置的数字核心来说，它通常是由CPU、存储器、定时器、以及计数器等等零部件所组成的。
当前数字核心的主流基本上用的都是嵌入式的微控制器，也就是大家平时所说的单片机；输入通道和输出通道又包括了模拟量输入通道和数字量输入输出通道。
作为保护的种类来讲通常都有进出线的保护、变压器的保护、高压电动机的保护、高压电容器的保护、以及高压电抗器的保和,后备保护等等。
微机保护中还有一种微机继电的保护测试仪，它是一种新型智能化的测试仪器。
以前，大家在做继电保护试验时的工具基本上用的是调压器和移相器这两种设备组合而成的，体积非常的大并笨重，而且它的精度也不是非常得高，可是对于现在这个时代来说，它已经满足不了现代微机继电保护的校验工作了。
但是随着社会科学不断的进步和发展，微机继电保护现如今已经广泛运用在线路的保护，以及主变差动的保护等等的许多领域，而且变电站综合自动化现在也已经成为了主流。
以下图片就是微机保护:以上图片来源于（）DH-810系列微机配电线路保护装置用途DH-810系列微机配电线路保护装置是一种集保护、控制、测量、信号于一体的综合型数字式微机线路保护装置。
装置具有包括过流、速断、过负荷、零序、过压、欠压保护、控制回路监视、事故追忆等功能，适用于电力系统3～10KV电压等级的线路、母线压变、母线分段和电动机等一次设备的保护和监控之用，也适用于一次电压为10KV、6KV的变压器作为其主保护、后备保护及辅助保护之用。
装置可以工作于交流工作电源或直流工作电源、以断路器为分合开关的操作系统。
装置内设有完善的防跳回路、断路器控制电路和可靠的自保持回路，性能可靠、使用方便，可直接安装于开关柜。
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24、数字滤波器的精度、时延、计算量一般而言，设计的数字滤波器精度的高低取决于滤波器的频率响应特性和输入信号的性质；精度越高，滤波器的时延越长，计算量越大。
25、微机保护常用数字滤波器：差分滤波器、积分滤波器
26、耦合引起的噪声：电磁、静电、公共阻抗 27、干扰形式及抑制措施：共模干扰、差模干扰 措施：电源滤波、隔离（光电耦合、隔离变压器）、屏蔽（静电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽）、接地（安全接地、工作接地）
FLASH（快擦写存储器）：它的数据读写和存储特点与EEPROM类似（快读慢写，掉电后不丢失数据），但存储容量更大，可靠性更高。在微机保护装置中不仅可以用来保存整定值，还可以用来保存大量的故障记录数据，也可以用来保存程序 12、实时时钟：实时时钟就是在系统关闭时也可保持时间的连续性的时钟。相反，没有实时功能的时钟在系统中断时就没有这样的功能。 13、处理器（哈佛结构处理器）：1）使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；2）使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。
3、数据采集系统构成的两种方式：1）采用逐次逼近原理的A/D芯片构成的数据采集系统；2）采用VFC芯片构成的积分式数据采集系统。
4、电压（流）变换器作用：1）将电压互感器二次的电压（流）变换为适合A/D芯片量程的信号。2）电磁隔离。
5、逐次逼近式各部分构成：（1）模拟低通率滤波电路（2）采样保持器（3）多路转换开关MPX（4）A/D模数转换器
7、A/D型模数转换（逐次逼近型）优缺点：由于逐次逼近型模数转换器在1个时钟周期内只能完成1位转换。n位转换需要n个时钟周期，故这种模数转换器采样速率不高,输入带宽也较低。它的优点是原理简单，便于实现-不存在延迟问题，适用于中速率而分辨率要求较高的场合。
8、A/D型、VFC型数据采集系统的比较：1）在转换结果的使用方面采用逐次逼近A/D芯片构成的数据采集系统经A/D转换的结果可直接用于微机保护中的数字运算，而采用VFC芯片构成的数据采集系统中，由于计数器采用了减法计数器，所以每次采样中断从计数器读出的计数值与模拟信号没有对应关系。必须将相邻几次读出的计数值相减后才能用于数字运算。2) 在分辨率方面A/D式芯片构成的数据采集系统的分辨率决定于A/D芯片的位数。位数越高，分辨率也越高。但硬件一经选定则分辨率便固定。而由VFC芯片构成的数据采集系统的分辨率不仅与VFC芯片的最高转换频率有关，而且还与软件计算时所选取的计算间隔有关。计算间隔越长，分辨率越高。3) 在暂态信号方面A/D式芯片构成的数据采集系统对瞬时的高频干扰信号敏感，而VFC芯片构成的数据采集系统具有平滑高频干扰的作用。采样间隔越大，这种平滑作用越明显。因此，在需要提取高次谐波时，如果采用VFC式数据采集系统，采样频率不应过低。4)在系统设计方面在硬件设计上，VFC式数据采集系统便于实现模拟系统与数字系统的隔离，抗干扰能力强。便于实现多个单片机共享同一路转换结果。而A/D式数据采集系统不便于数据共享和光电隔离。
17、在微机保护中，光耦器件一般均作为具有开关特性的接口器件使用，包括：（1）开关量输入电路（2）开关量输出电路（3）打印机接口电路（4）脉冲接口电路（5）通信接口电路
18、微机系统的基本任务是：外部设备获得数据或信息；数据运算和逻辑处理；形成控制逻辑到控制对象
19、人机接口：1）液晶显示接口电路2）键盘接口电路3）打印接口电路4）当地信号指示电路5）通信接口电路 人机接口电路的作用包括：完成微机保护的参数设置、状态检测、查询、调试等功能
6、VFC芯片构成的积分式数据采集系统：（1）各部分构成：电压变换、浪涌吸收、vfc、光电隔离、计数器、微机系统（2）各部分作用：浪涌吸收器：由RC网络构成，可吸收高频干扰信号。/电压频率变换器：由VFC芯片实现电压到频率的转换。将模拟信号变为数字信号。/光电隔离器：由光电隔离芯片实现模拟系统与数字系统的隔离，具有抗干扰的作用。/计数器：由可编程的计数器芯片构成，通常为16位计数器。在单片机的干预下，在每次采样中断中，读取计数器的计数值。（3）特点：利用VFC可以实现对模拟量的数字转换，通过记录一定时间间隔内产生的脉冲数，对应输入信号的大小。VFC具有低通滤波的作用。
14、微机保护的开关量输入、输出回路光电耦合器件的作用：光电耦合器也称为光电隔离器或光耦合器，有时简称光耦。这是一种以光为耦合媒介，通过光信号的传递来实现输入与输出间电隔离的器件，可在电路或系统之间传输电信号，同时确保这些电路或系统彼此间的电绝缘。
15、光电耦合器件的特点：1）隔离性能好，输入端与输出端完全实现了电隔离，其绝缘电阻高，绝缘耐压一般能超过1kV，有的可达10kV以上。2）光信号单向传输，输出信号对输入端无反馈，可有效阻断电3）路或系统之间的电联系，但并不切断他们之间的信号传递。4）光信号不受电磁干扰，工作稳定可靠。5)抗共模干扰能力强，能很好地抑制干扰并消除噪音。6)光发射和光敏器件的光谱匹配十分理想，响应速度快，传输效率高。7)易与逻辑电路连接。8)无触点、寿命大、体积小、耐冲击。9)工作温度范围宽，符合工业和军用温度标准。 16、模数转换系统的主要技术指标1） 转换精度（（1）分辨率——说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。一般以输出二进制数的位数表示。因为，在最大输入电压一定时，输出位数愈多，量化单位愈小，分辨率愈高（2）转换误差——它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。2）转换时间—指从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。
20、滤波器：实际上是一种选频器，即在含有噪声器件不同可分为有源滤波器和无源滤波器。无源滤波器由R、L、C器件构成，而有源滤波器是由R、L、C和运算放大器构成。数字滤波器：可以采用专用硬件构成；而很多场合下直接编写程序由计算机完成。
21、微机保护装置中为什么要采用滤波器？1）电力系统发生故障时，信号中不仅含有工频分量，而且含有多种频率成分的谐波分量，而微机保护
1护装置的特点（1）计算速度快、精度高（2）维护调试方便（3）可靠性高（4）易于获得附加功能（网络接口）（5）灵活性大（6）保护性能得到很好改善（便于采用新原理） 2、微机保护硬件构成：（1）数据采集系统；作用：将电流、电压的模拟信号转换为数字信号，以便保护分析计算，进而确定保护的动作行为。（2）微机主系统；作用：执行编制好的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析、处理，完成各种继电保护的测量逻辑控制功能。（3）开关量输入/输出系统；作用：完成各种保护的出口跳闸、信号外部触点的输入、人机对话及通信功能。
的许多算法是基于工频信号的，因此必须用数字滤波器将工频信号滤出。2）有一些保护的原理就是基于某些特殊频率成分的信号。 22、数字滤波器的优点
1）模拟滤波器由于构成滤波器的元件特性存在差异，设计目标相同的滤波器的滤波特性存在差异；数字滤波器由于没有物理器件，而只是软件编写的一段程序，所以不存在特性的差异，滤波器的性能稳定。2）模拟滤波器存在由于元件老化及温度变化对滤波器性能的影响；而数字滤波器不受这些因素的影响。3）模拟滤波器一但设计完成，其滤波特性便固定不变，如要改变滤波器的特性，必须重新设计，更换元件。数字滤波器具有高度的灵活性，改变滤波器的滤波特性只需改变软件中某些参数即可实现。4）模拟滤波器的输入阻抗应和信号源的阻抗匹配，输出阻抗应和负载的阻抗匹配。数字滤波器不存在阻抗匹配的问题。5）数字滤波器可方便地做到分时复用。同一个数字滤波器，可在不同时刻使用，这只需调用滤波器的程序即可。还可用同一数字滤波器分别对多路数字信号处理，例如用同一滤波器分别对三相电流滤波，严格保持了三相信号处理的一致性。 23、衡量算法的两个指标：精度、时延
9、采样定理：由采样值能完整正确和唯一地恢复输入连续信号的充分必要条件是：采样率fs应大于输入信号的最高频率fmax的2倍，即 fs>2fmax 10、微机主系统构成资源: 存储器、实时时钟、处理器（哈佛结构处理器）作用：进行数字运算、逻辑处理与I/O控制 11、存储器
EPROM：在微机保护的主系统中，ＥＰＲＯＭ可以用于存放保护的程序；（芯片可重复擦除和写入；EPROM：紫外线透过照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器；EPROM内资料的写入要用专用的编程器；EPROM的型号是以27开头的，如27C256(8*32K)；EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。）
RAM：在微机保护中，RAM可用于存储数据或运行程序。（特点：RAM存储单元中的数据允许高速读取或写入，但只能用于暂时存放信息，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失。） EEPROM：在微机保护中ＥＥＰＲＯＭ可以用作保护的定值存储器。（特点：擦除不需要借助于其它设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。）
28、消除共模干扰的方法：浮空隔离技术（浮地）系统一点接地、隔离变压器、光电耦合 29、软件抗干扰措施主要有 WATCHDOG、空指令、数字滤波及软件陷阱等技术
30、.用零极点法设计数字滤波器：1.差分方程的系数为实数，零极点必须共轭成对。2.极点必须位于单位圆内、3.为滤除某些频率成分，应在适当位置设置零点。4.分析频率响应特性，若达不到要求，调整零极点的位置。