第4章 微机继电保护的软件原理
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《电力系统微机保护》赵建文、付周兴(习题解答)
第一章 微机继电保护概述
第 1 章 习题
什么是微机继电保护？电力系统对微机继电保护的要求有哪些？ 答：微机继电保护装置就是，利用微型计算机来反映电力系统故障或不正常的运 行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动化装置。电力系统对微机继电保 护的要求与传统继电保护的要求一致，即选择性，速动性、灵敏性、可靠性。 2. 简要说明微机继电保护的特点。 答：（1）集保护、测量、监视、控制、人机接口、通信等多种功能于一体；代替 了各种常规继电器和测量仪表，节省了大量的安装空间和控制电缆。（2）维护调试方 便。（3）可靠性容易提高。（4）可以方便的扩充其他辅助功能。（5）改善和提高保 护的动作特性和性能。 3. 如何理解微机保护比常规继电保护性能好? 答：（1）逻辑判断清楚、正确。（2）可以实现模拟式继电保护无法实现的优良 保护性能。（3）调试维护方便。（4）在线运行的可靠性高。（5）能够提供更多的系 统运行的信息量。 4. 相对于传统继电保护，微机继电保护的缺点有哪些？ 答：（1）对硬件和软件的可靠性要求较高，且硬件很容易过时。（2）保护的内 （4） 部动作过程不像模拟式保护那样直观。 （3）使用者较难掌握它的操作和维护过程。 要求硬件和软件有较高的可靠性。（5）由于微机保护装置中使用了大量集成芯片，以 及软硬件的不断升级，增加了用户掌握其原理的难度。 5. 简要说明微机继电保护技术的出现及发展与哪些技术有关，为什么？ 答：半导体技术，电力电子技术，计算机与微型计算机技术、信息技术等。继电 保护装置发展初期，主要是电磁性、干硬性继电器构成的我继电保护装置；20 世纪 60 年代由于半导体二极管的问世，出现了整流型继电保护装置；20 世纪 70 年代，由于 半导体技术的进一步发展，出现了晶体管继电保护装置；20 世纪 80 年代中期，由于 计算机技术和微型计算机的快速发展，出现了微型继电保护装置；电力系统的飞速发 展对继电保护不断提出新的要求，电力电子技术、计算机技术和信息技术的飞速发展 尤为继电保护技术的发展不断注入新活力。 6. 微机保护的发展大体分哪几个阶段，各阶段的特点如何。 答：微机保护的发展大体经历了三个阶段： （1） 理论研究阶段，主要是采样技 术；数字虑波及各种算法的研究。（2）试验室研究阶段 主要是微机保护硬件、软件 的研究，并制成样机 （3）工业化应用阶段 20 世纪 70 年代末，80 年代初，微机保 护在电力系统中得到应用，并且发展十分迅速。 1984 年华北电力学院研制的一套微 机距离保护通过鉴定。87 年投入批量生产。以后，微机保护发展迅速，90 年华北电 力学院研制的 WXB—11 投入运行。现在微机保护已得到广泛应用。
第 1 章 习题
什么是微机继电保护？电力系统对微机继电保护的要求有哪些？ 答：微机继电保护装置就是，利用微型计算机来反映电力系统故障或不正常的运 行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动化装置。电力系统对微机继电保 护的要求与传统继电保护的要求一致，即选择性，速动性、灵敏性、可靠性。 2. 简要说明微机继电保护的特点。 答：（1）集保护、测量、监视、控制、人机接口、通信等多种功能于一体；代替 了各种常规继电器和测量仪表，节省了大量的安装空间和控制电缆。（2）维护调试方 便。（3）可靠性容易提高。（4）可以方便的扩充其他辅助功能。（5）改善和提高保 护的动作特性和性能。 3. 如何理解微机保护比常规继电保护性能好? 答：（1）逻辑判断清楚、正确。（2）可以实现模拟式继电保护无法实现的优良 保护性能。（3）调试维护方便。（4）在线运行的可靠性高。（5）能够提供更多的系 统运行的信息量。 4. 相对于传统继电保护，微机继电保护的缺点有哪些？ 答：（1）对硬件和软件的可靠性要求较高，且硬件很容易过时。（2）保护的内 （4） 部动作过程不像模拟式保护那样直观。 （3）使用者较难掌握它的操作和维护过程。 要求硬件和软件有较高的可靠性。（5）由于微机保护装置中使用了大量集成芯片，以 及软硬件的不断升级，增加了用户掌握其原理的难度。 5. 简要说明微机继电保护技术的出现及发展与哪些技术有关，为什么？ 答：半导体技术，电力电子技术，计算机与微型计算机技术、信息技术等。继电 保护装置发展初期，主要是电磁性、干硬性继电器构成的我继电保护装置；20 世纪 60 年代由于半导体二极管的问世，出现了整流型继电保护装置；20 世纪 70 年代，由于 半导体技术的进一步发展，出现了晶体管继电保护装置；20 世纪 80 年代中期，由于 计算机技术和微型计算机的快速发展，出现了微型继电保护装置；电力系统的飞速发 展对继电保护不断提出新的要求，电力电子技术、计算机技术和信息技术的飞速发展 尤为继电保护技术的发展不断注入新活力。 6. 微机保护的发展大体分哪几个阶段，各阶段的特点如何。 答：微机保护的发展大体经历了三个阶段： （1） 理论研究阶段，主要是采样技 术；数字虑波及各种算法的研究。（2）试验室研究阶段 主要是微机保护硬件、软件 的研究，并制成样机 （3）工业化应用阶段 20 世纪 70 年代末，80 年代初，微机保 护在电力系统中得到应用，并且发展十分迅速。 1984 年华北电力学院研制的一套微 机距离保护通过鉴定。87 年投入批量生产。以后，微机保护发展迅速，90 年华北电 力学院研制的 WXB—11 投入运行。现在微机保护已得到广泛应用。
继电保护原理原理和常见问题处理方法
问题4.防跳问题
防跳回路是指防止跳跃的电气回路。开关装置配有 电气的分闸和合闸按钮，当分闸按钮一直按下时， 开关分闸，如果此时合闸按钮也一直按下，开关 就会出现合闸后立即分闸，分闸后又合闸的跳跃 动作。因此需要防跳回路，以防止开关发生这种 跳跃现象，进而保护开关装置以及负载免受保护
作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远 后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为 过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护 相邻线路的全长。
优点：本线路和相邻下一线路全长
缺点：有动作时限（比过流Ⅱ段还要长）
过流Ⅲ段保护是后备保护，过流Ⅲ段保护的IdZ比 第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多，其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ 段更高
母线电压开放解释：是根据母线故障电压降低的特性， 正常电压情况下，即使有差动电流，电压闭锁，只有 电压降低到一定程度，才开放逻辑。
问题3.母差保护报交流异常
处理方法：母差保护在电站影响比较大，若有交流异常 应逐一检查装置的采样（包括角度）和极性。
问题4.线路纵差保护报通道告警
处理方法：应和供电局保护班确认，更换跳线或光缆的 芯号
五.输电线路纵联差动保护
采用光纤通道按相传送两侧电流量，本 身具有选相能力，不受系统振荡影响， 在非全相运行中有选择地快速动作， 不受TV断线影响。
由于带有制动特性，可防止区外故 障误动，不受失压影响，不反应负荷 电流，抗过渡电阻能力强。在短线路 上使用，不需要电容电流补偿功能。 在同杆并架线路上应用广泛。
母线大差比率差动用于判别母线区内和区外 故障,小差比率差动用于故障母线的选择
七.主变保护
1.变压器纵差保护 变压器的纵差保护是反应相间短路、高压侧
单相接地短路以及匝间短路的主保护，其 保护范围包括变压器套管及引出线。
微机继电保护的原理及发展
保护 中 ， 以上任 务则 是 由微机 系 统 中 的各 程 序运 行 来
实 现的 。结 构 上 的 差 异 造 成 了 微 机 保 护 的 优 越 性 ：
（ １ ） 保 护性 能及可 靠性 大 幅提高 。 （ ２ ） 运行 维 护灵 活 、 便捷 ， 定期 校 验 简 易化 。 （ ３ ） 各种 附加 功 能 获 取 更 加 便捷 。（ ４ ） 各种保 护动 作正 确率 提 高 。（ ５ ） 经 济性 强 。 但 同时微机 保 护也 存 在 一定 的局 限性 如 ： 装 置 的硬 件 长 期性更新 换代 和装 置 的软 件不 可移植性 』 。
ｃ ａ ｌ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｙ； ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｓ ｈ ｏ ｏ ｔ ｉ ｎ 的安全运行程度要 求越 来越 高，安全指 标成为 电力系统一项重要的性
指 标 ，微 机 保 护 的产 生与 应 用将 电力 安 全 提 升 到 一 个 新 的 高度 。 目前 ， 国 内无 论是 输 电线 路 的保 护 、 变压 器保 护 或 其
他 电力主设 备保 护均有 实用的一套微机保护装置 ，以保 障电网的安全运行 。
关键词 继 电保 护 ；微 机 保 护 ；故 障 处 理 Ｔ Ｍ７ ７ １ 文献标识码 Ａ 文 章编 号 １ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８—１ ７ ８— ０ ３ 中图分类号
Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｌｉ ｎ ｅ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ Ｆｕｔ ｕ ｒ ｅ Ｔｒ ｅ ｎ ｄ
139-电子教材-中低压线路保护程序逻辑
第四章 输电线路保护程序逻辑原理在微机保护故障处理程序中，最主要的部分是保护逻辑程序。
各种不同的保护因功能和原理不相同，它们的逻辑程序也不同。
第一节 中低压线路保护程序逻辑原理一、方向元件软件原理三段方向电流保护的方向元件，可以由软压板选择正方向、反方向动作方式。
现以正方向来说明方向元件原理。
为了保证在各种相间短路故障时，方向元件能可靠而灵敏动作，微机保护的方向元件的“接线方式”仍然采用900接线方式。
例如A 相方向元件（称DA 元件）电流量rI 取a I ，电压量r U 取bc U ，电流量与电压量的相位差为r ϕ。
为了使方向元件具有最大灵敏度，类似模拟电路型方向保护，引入转移相量αj e K- ，α角为方向元件内角，并把αj e I - 称为A 相量，bcU 称为B 相量，则绝对值比较方向元件的正方向动作方程式为B A+≥B A - （4-1）当a I 落在最大灵敏线M 方向时，I K 相量落在bc U 方向附近，B A +具有最大值，B A-具有最小值，方向元件处于最灵敏状态。
相量图如图4-1所示。
由相量图4-1分析可见，若以r U 为基准相量，如要使式（4-1）表示的保护正方向元件临界动作，则A和B 相量相位差角αϕ-r 应为 90±，当满足下式关系时保护动作9090-≥-≥αϕr )90(90αϕα--≥≥+ r （4-2）即rI 落在图中动作区域内时，方向元件动作。
如果方向元件内角取 30，而35kV 线路阻抗角 60=L ϕ，显然上述方向元件在3090==-=αϕϕL r 时，相量A和B 方向相同，保护具有最大的灵敏度。
由于微机保护可利用软件十分方便地完成移相和相位比较，因此在微机保护中采用相位比较式方向元件要比绝对值比较方式简单得多。
在微机保护中相位比较式方向元件，就是利用采样计算结果，比较方向元件电流相量r I 和电压相量rU 的相位角，检查其相位差角是否在正方向的取值范围内。
第4章 微机继电保护的软件原理
12
第4章 微机继电保护的软件原理
4.3.1 任务的划分
任务—般是指程序连同它操作的数据在处理器 中动态运行的过程。 在微机继电保护软件中，每项任务都应完成一 项独立的功能或实时数据的处理过程。如保护 判断、数据预处理、电压、电流有效值计算、 驱动输出、故障录波，液晶显示，键盘管理， 通信等都可以看成是独立完成的任务。 为保证实时任务的并行性，必须对所有任务进 行分类、分时管理。
分级——是同类任务按其重要性来安排优先级。 分层——把上述三类任务按1，2，3类的优先次序排列。 在调度程序时，一方面要保证优先级；另外还必须让较 低的任务尽快得到响应。
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第4章 微机继电保护的软件原理 4.3.3 任务的执行过程
微机保护装置的任务通常都以模拟量采样任务周期为基本 任务周期。因为采样任务执行频率最高，实时性要求也高， 所以安排为最高优先级任务。每个基本任务周期定时时间到， 通过中断直接起动采样任务。采样任务结束后，设置下面需 要执行的第一类任务的标志，并触发任务调度程序。 对开关量输出、故障录波等无固定起始时刻，且实时性 要求很高的第二类任务，一般通过中断方式来起动任务调度， 用内部调度模块管理。
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第4章 微机继电保护的软件原理
4.4 基于实时操作系统的继电保护软件设计举例
本节以6-10kV线路微机保护装置为例，介绍采用实时操 作系统的方法。 4.4.1 装置的功能模块划分 1、定时采样模块 2、数据预处理模块 3、保护判断模块 4、开关量输入模块 5、开关量输出模块 6、测量和监视模块 7、人机交互模块 8、通讯模块 9、自检模块
6
第4章 微机继电保护的软件原理
4.2.2 TV断线的自检
在保护判断起动之前，先检查 电压互感器TV二次是否断线。 在小接地电流系统中，可简单 地按以下两个判据检查TV二次 是否断线。 1、正序电压小于30V，而任一 相电流大于0.1A。 2、负序电压大于8V。
继电保护软件原理
uAi +5V 0 -5V
u偏 +5V +5V +5V
带偏移的A／D输出 带偏移的A 1lllllll 10000000 00000000
还原后的结果 0111111l(最大正值) 0111111l(最大正值) 最大正值 00000000(零 00000000(零) 10000000(最大负值 最大负值) 10000000(最大负值)
比较器的模拟输入电压必须是正的，如果为负，则不论其值有多大， 比较器的模拟输入电压必须是正的，如果为负，则不论其值有多大， 比较的结果必然是00000000。 。 比较的结果必然是 继电保护中所反映的信号多是交流电流或交流电压，均为双极性。 继电保护中所反映的信号多是交流电流或交流电压，均为双极性。 为了实现对这种双极性模拟量的模数转换，需要设置一个直流偏移量， 为了实现对这种双极性模拟量的模数转换，需要设置一个直流偏移量， 其值为最大允许输入量的一半。 其值为最大允许输入量的一半。
控制上述硬件电路工作的软件流程框图
初始化程序入口 并行口初始化 采样数据寄存器地址初始化 定时器初始化 开放中断 接其他程序
（1）并行口初始化 ） 规定PA0～PA3为输出，并且赋值为 为输出， 规定 ～ 为输出 并且赋值为0000， ， 使多路开关接通0通道 同时规定PB0为输 通道。 使多路开关接通 通道。同时规定 为输 以便CPU查询 STS状态 状态。 入，以便CPU查询 STS状态。
或称ADC） 五、模数转换器（A/D或称 模数转换器（ 或称 ） （2） 逐位逼近型模数转换器 ） 逐位逼近型模数转换器
开始转换时， 首先将其最高位置“ 并送给 并送给D／ 转换器 如果D／ 转换器的 转换器， 开始转换时，SAR首先将其最高位置“1”并送给 ／A转换器，如果 ／A转换器的 首先将其最高位置 输出小于模拟量输入值， 寄存器的最高位保留为“ ； 反之， 输出小于模拟量输入值 ， 则 SAR寄存器的最高位保留为“ 1”；反之 ， 则最高位清 寄存器的最高位保留为 寄存器次高位置“ ， 再与输入模拟量进行比较，以决定SAR寄存 “ 0”。将 SAR寄存器次高位置“ 1”，再与输入模拟量进行比较 ， 以决定 。 寄存器次高位置 寄存 器的次高位应是“ 还是 还是“ 。 这样直到最后一位完成后， 器的次高位应是 “ 1”还是“ 0”。这样直到最后一位完成后 ， SAR寄存器中的数码 寄存器中的数码 就是所求的数字量
微机型继电保护
3.能操作保护出口回路压板、动作信息的复归； 4.管理好打印机和打印报告，防止其卡纸和报告丢失，熟悉打印信息； 5.了解保护装置现有定值； 6.熟悉保护装置的运行环境要求。
检修基本要求
（一）检修时间 在装置无故障的情况下，建议6年检修，每两年可作一次小修。 （二）小修内容
1.检修电源； 2.输入通道检查； 3.检查定值； 4.出口检测； 5.插件完好性检查； 6.校正时钟。 （三）大检修基本内容 1.清洁处理； 2.检查端子； 3.保护静态测试； 4.小修中各项试验 5.保护联动试验。
（五）电源系统 通常这种电源是逆变电源，即将直流逆变为交流，再把交流整定为 微机系统所需的直流电压。 作用：它把水电站的强电系统的直流电源与微机的弱点系统电源完 全隔离开。 微机继电保护装置的抗干扰措施 可靠性是对继电保护的基本要求之一，它包括不误动和不拒动两方面。 除了保护的基本原理应满足可靠性要求，还有两个因素影响保护 的可靠性，这就是干扰和元件损坏，这些都不应该引起误动和拒 动。 为了防止由于干扰使保护的可靠性下降，微机保护通常在硬件及软件 方面采取以下防范：
电流差动保护
差 动 保 护 的 动 作 特 性
各相差动保护判据如下： 1、 当 Iop Icd ，且 Iop 3Icd 时，
Iop 0.6Ires 时满足动作条件； 2、 当 Iop 3Icd ，且 Iop I res 2Icd 时，满足动作条件。 I res 其中，分相差动电流 Iop IM I N ， I M I N 分相制动电 I 流 ；I M 、 N 分别是任一相两侧的电流。
中性点直接接点系统的110KV输电线路一般可以配置三段式相间距 离及接地距离保护、四段式零序电流保护、双回路相继速动保护、 不对称故障相继速动保护、三相一次重合闸等保护。
微机继电保护硬件系统的构成与原理
图4 采样保持电路原理
它由一个电子模拟开关K，电容C以及两个阻抗变换 器组成。开关K受逻辑输入端电平控制。在高电平时 K闭合，此时，电路处于采样状态，C迅速充电或放 电到电容上电压等于该采样时刻的电压值(Ui)。K的 闭合时间应满足使C有足够的充电或放电时间即采样 时间。为了缩短采样时间，这里采用阻抗变换器l， 它在输入端呈现高阻抗，输出端呈现低阻抗，使C上 电压能迅速跟踪等于Ui值。K打开时，电容C上保持 住K打开瞬间的电压，电路处于保持状态。同样为了 提高保持能力，电路中亦采用了另一个阻抗变换器2， 它对C呈现高阻抗。采样保持的过供电1班 第四组
§1.1 微机保护装置硬件系统构成
微机保护装置硬件系统包含以下五个部分： （1）数据采集单元即模拟量输入系统。包括电压形成、模拟滤波、采样保 持、多路转换以及模数转换等功能块，完成将模拟输入量准确地转换为所需 的数字量的功能。 （2）数据处理单元即微机主系统。包括微处理器、只读存储器、随机存取 存储器以及定时器等．微处理器执行存放在只读存储器中的程序，对由数据 采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保 护的功能。 （3）数字量输入/输出接口即开关量输入输出系统。由若干并行接口、光电 隔离器及中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部 接点输入及人机对话等功能。 （4）通信接口。包括通信接口电路及接口以实现多机通信或联网。 （5） 电源。供给微处理器、数字电路、A/D转换芯片及继电器所需的电源。 保护装置的硬件示意图如下所示 ：
图5 采样保持过程示意图 Tc为采样脉冲宽度，Ts为采样周期（或称采样间隔）。可见， 采样保持输出信号已经是离散化的模拟量，再经A/D转换后就成 为离散化的数字量。
图5所示采样间隔Ts的倒数称为采样频率fs。采 样频率的选择是微机保护硬件设计中的一个关 键问题。采样频率越高，要求微处理器的速度 越高。因为微机保护是一个实时系统，数据采 集系统以采样的频率不断地向微处理器输入数 据，微处理器必须要来得及在两个相邻采样间 隔时间Ts内处理完对每一组采样值所必须作的 各种操作和运算，否则,微处理器将跟不上实时 节拍而无法工作。相反，采样频率过低，将不 能真实反映被采样信号的情况。
微型机继电保护原理 第四章
i 2u1 − i 1u 2 i12 + i 2 2
（5—12） （5—13）
31
上面式子中用到了两个采样值的乘积，故称两点乘积算法。 两点乘积算法具有如下的特点：
1、 由于采用了两个隔
π 的采样值，算法本身所需的数据窗长度为工频 2
1 的 周期，时延（响应时间）为 5ms。 4
2、 此算法是基于正弦波基础上，因此要与带通滤波器配合使用。 3、 算法本身与采样频率无关，因此对采样频率无特殊要求，由于数据须先
经过数字滤波，故采样频率的选择由所用的滤波器来确定。
4、 算法本身无误差。 5、 算法中要进行较多的乘除法，运算工作量较大。
二、半周绝对值积分算法
半 周绝 对 值积 分算法的原理是依据一个正弦量在任意半个周期内绝对值 积分为一常数 S，且积分值 S 与积分起始点即与初相角α无关，因为图 5—3 中两部分的阴影面积显然是相等的。
28
矛盾，一般要根据实际需要进行协调以得到最合理的结果。在选用准确的数学 模型及合理的数据窗长度的前提下，计算精度与有限字长有关，其误差表现为 量化误差和舍入误差两个方面。为了减小量化误差，在保护中通常采用的 A/D 芯片至少是 12 位的，而减小舍入误差则要增加字长。 需要特别指出的是，算法与滤波是密切相关的，整个保护系统的模拟滤波、 数字滤波器完善的程度不同，所选用的算法也因之而异。另外，某些算法本身 就具有良好的数字滤波功能。
π ＋α0I) 2
(5—2)
(5—3)
式中α1I＝ωn1TS＋α0I 为 n1TS 时刻电流的相角，可以为任意值。将式（5—2） 和式（5—3）平方后相加，即得 2 I 2 ＝ i1 2 ＋ i 2 2 再将式（5—2）和（5—3）相除后得 tgα1I＝
（5—12） （5—13）
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上面式子中用到了两个采样值的乘积，故称两点乘积算法。 两点乘积算法具有如下的特点：
1、 由于采用了两个隔
π 的采样值，算法本身所需的数据窗长度为工频 2
1 的 周期，时延（响应时间）为 5ms。 4
2、 此算法是基于正弦波基础上，因此要与带通滤波器配合使用。 3、 算法本身与采样频率无关，因此对采样频率无特殊要求，由于数据须先
经过数字滤波，故采样频率的选择由所用的滤波器来确定。
4、 算法本身无误差。 5、 算法中要进行较多的乘除法，运算工作量较大。
二、半周绝对值积分算法
半 周绝 对 值积 分算法的原理是依据一个正弦量在任意半个周期内绝对值 积分为一常数 S，且积分值 S 与积分起始点即与初相角α无关，因为图 5—3 中两部分的阴影面积显然是相等的。
28
矛盾，一般要根据实际需要进行协调以得到最合理的结果。在选用准确的数学 模型及合理的数据窗长度的前提下，计算精度与有限字长有关，其误差表现为 量化误差和舍入误差两个方面。为了减小量化误差，在保护中通常采用的 A/D 芯片至少是 12 位的，而减小舍入误差则要增加字长。 需要特别指出的是，算法与滤波是密切相关的，整个保护系统的模拟滤波、 数字滤波器完善的程度不同，所选用的算法也因之而异。另外，某些算法本身 就具有良好的数字滤波功能。
π ＋α0I) 2
(5—2)
(5—3)
式中α1I＝ωn1TS＋α0I 为 n1TS 时刻电流的相角，可以为任意值。将式（5—2） 和式（5—3）平方后相加，即得 2 I 2 ＝ i1 2 ＋ i 2 2 再将式（5—2）和（5—3）相除后得 tgα1I＝
微机继电保护的原理及发展研究
程 序的结构 ： 靠性 高、 维护量小等显著优点 ， 代 表了继电保护技 术的发展 方向。 在各 种电 微 机继 电保 护软件共包含 两部 力或者电气设备实际应 用技术过程 过， 对微 机继电保 护的安 全运行有着非 分 ， 分 别 为： 接 口软件 、 保护 软件。 常高的要求 ， 所体 现的安全指标在相应系统中较 为重要的组成部分， 微机 保 护软件 中的配 置主要是 中断 服务 程序 和 主程 序。 而 接 口处 负责 的是 继电 保护 的应用， 促进 了 电力 和 电气 等设备 安全技 术的不断提 高。 【 关键 词】 微 机继电 保护； 原理 ； 发展
一
、
变压 器保 护、 母联 备 自 投 保护、 母 联分 段保护 等。 微 机 继 电保 护和 传统 在运 行状 态下， 才能 够展 开不 对应状 态 工作 ， 对 于不 对应状 态 来 继 电保护 相比较 ， 在保护 性能方面 有很大 的差异 。 由于布线逻辑 上所显 说 ， 需要 将 随意 一个 保 护 插件 中的工作 方 式 开关 从 “ 工作 ” 位转 移 到 现 出的复 杂结 构特点 ， 传统 继 电保护 的各 个功 能都 是 利用相 关 的连线 “ 调试” 位， 插件无需 复位 。 在不对应 状态下， 保 护插件只具 备运行 一些 和硬 件设备构成 ， 然而微 机继 电保护， 是 通过有效 运 行微 机 系统 中所具 中断服务程序 的采集数 据功能 。 不对应状 态可以用在精度 采样 、 调 试数 备 的不 同程序 来达 成的 。 微 机继 电保护 和传 统继 电保护 的差 异显著 的 据 采集系统等情况］ 体现 出， 微机 继电保护的优越 特性 ： ２ ． ３ 调试 状态的工作原 理
前 言 基于微处 理器来构成的 数字 电路 ， 则为计算 机保护装 置， 一般 情况 下会把计算 机保护装 置称之为 微机保护。 近年来 ， 微机保护 装置会应用 在１ ０ ０ ｋ Ｖ 左右的 变电站 中， 然而２ ２ ０ ｋ Ｖ 以上 的变 电站 一股通 过对不 同原 理的 微机保 护装 置的应用 ， 来实现 微机保 护的 运行。 并且 ， 微机 型 的继
微机保护的软件原理
3
有报告？
4
通用自检项目
5
保护专用自检项目
6
CX自 检循环
7
N
8
Y
9
向人机对话 插件送报告
10
初始化
障字符代码）和故障时间及故障类型说明。 开放中断和等待中断
2。采样中断服务程序框图
中断入口
采样计算
TV断线自检
TA断线自检
起动元件检查
中断出口
采样中断服务程序框图如图所示。主要包括采样计算，TA、TV断线自检和保护起动元件三个部分。同时还可以根据不同的保护特点，增加一些检测被保护系统状态的程序。
4
(8-42)
5
由式(8-27)和式(8-41)，并考虑到，得
6
(8-43)
(8-44)
01
由式(8-42)和式(8-43)得
02
(8-45)
03
三采样值积算法的数据窗是2Ts。从精确角度看，如果输入信号波形是纯正弦的，这种算法没有误差，因为算法的基础是考虑了采样值在正弦信号中的实际值。
04
全周波傅里叶算法是采用由cosnω1t和sinnω1t(n=0，1，2…)正弦函数组作为样品函数，将这一正弦样品函数与待分析的时变函数进行相应的积分变换，以求出与样品函数频率相同的分量的实部和虚部的系数。进而可以求出待分析的时变函数中该频率的谐波分量的模值和相位。
根据傅里叶级数，我们将待分析的周期函数电流信号i(t)表示为 式中 n——n次谐波（n=1，2，…）； I0——恒定电流分量； Inc、Ins——分别表示n次谐波的余弦分量电流和正弦分量电流的幅值。 (8-46)
由式(8-18)和式(8-19)，取两采样值乘积，则有 （8-20） （8-21） （8-22） （8-23） 式(8-20)和式(8-21)相加，得 （8-24） 式(8-22)和(8-23)相加，得 （8-25）
有报告？
4
通用自检项目
5
保护专用自检项目
6
CX自 检循环
7
N
8
Y
9
向人机对话 插件送报告
10
初始化
障字符代码）和故障时间及故障类型说明。 开放中断和等待中断
2。采样中断服务程序框图
中断入口
采样计算
TV断线自检
TA断线自检
起动元件检查
中断出口
采样中断服务程序框图如图所示。主要包括采样计算，TA、TV断线自检和保护起动元件三个部分。同时还可以根据不同的保护特点，增加一些检测被保护系统状态的程序。
4
(8-42)
5
由式(8-27)和式(8-41)，并考虑到，得
6
(8-43)
(8-44)
01
由式(8-42)和式(8-43)得
02
(8-45)
03
三采样值积算法的数据窗是2Ts。从精确角度看，如果输入信号波形是纯正弦的，这种算法没有误差，因为算法的基础是考虑了采样值在正弦信号中的实际值。
04
全周波傅里叶算法是采用由cosnω1t和sinnω1t(n=0，1，2…)正弦函数组作为样品函数，将这一正弦样品函数与待分析的时变函数进行相应的积分变换，以求出与样品函数频率相同的分量的实部和虚部的系数。进而可以求出待分析的时变函数中该频率的谐波分量的模值和相位。
根据傅里叶级数，我们将待分析的周期函数电流信号i(t)表示为 式中 n——n次谐波（n=1，2，…）； I0——恒定电流分量； Inc、Ins——分别表示n次谐波的余弦分量电流和正弦分量电流的幅值。 (8-46)
由式(8-18)和式(8-19)，取两采样值乘积，则有 （8-20） （8-21） （8-22） （8-23） 式(8-20)和式(8-21)相加，得 （8-24） 式(8-22)和(8-23)相加，得 （8-25）
继电保护第二章、四章、五章的总结
• 解决方法：设置“方向元件”判别故障方向 当故障为“正向故障”时，开放电流保护
KW 方向元件 当故障为“反向故障”时，闭锁电流保护 & KA 电流元件
设置了方向元件，双电源线路电流保护实际分成了 两组方向不同的单电源线路电流保护。
两组保护各自的整定方法与单电源线路电流保护一致。
功率方向元件
1.工作原理 方向元件如何判断故障“方向”？
三相短路：
两相短路：
死区 EM EM (3) Ik = = ZΣ ZM + ZK 3 (2) Ik = × I k( 3 ) 2
M
N
K2
1.保护装置的动作电流：能使保护装置起动的最小电流 1.保护装置的动作电流： 保护装置的动作电流 2.动作电流整定： 动作电流整定： 动作电流整定 按保护区末端短路条件整定， 按保护区末端短路条件整定，但为 了保证选择性， 了保证选择性，电流速断保护的动作 电流应躲过下一线路首端短路故障时 流过本保护的短路电流即 Ioper＞ ＞ Ik.N.max 保护装置动作电流： 保护装置动作电流：
电流继电器KA作为启动元件。 电流继电器 作为启动元件。 作为启动元件 中间继电器KM的作用，触点容量大，增强电流。利用中间继电 的作用， 中间继电器 的作用 触点容量大，增强电流。 器的短延时（ 器的短延时（0.06~0.08s）作用，躲过避雷器短路线路的放电时 ）作用， 间(10ms)。 。
QF
II段的接线 段的接线
• 展开接线图： 展开接线图：
动作过程为： 动作过程为： 正常时： 正常时：Ij=Ifh＜Idz，KA 不动作，保护不动作 短路时： 短路时：Ij=Id＞Idz，KA 动作，KA的动合触点闭 合，接通KT线圈带电动 作，KT延时闭合，使KOM 线圈带电动作，KOM动合 触点闭合，让QF的YT带电 动作跳闸切除故障。同时 KS线圈带电动作，接点闭 合，发掉牌信号、光字牌 信号、事故音响信号。
微机综合继电保护原理及操作
WXB---11键盘命令 WXB---11键盘命令
WXB---11运行方式下键盘命令试验 WXB---11运行方式下键盘命令试验
WXB-11 进入运行方式: 进入运行方式: 人机对话----运行 人机对话----运行 保护CPU---运行 保护CPU---运行 巡检开关---投入 巡检开关---投入 复位”按纽. 按”复位”按纽. “运行”灯亮. 运行”灯亮.
微机型继电保护装置 原理与运行
微机保护基本原理
一、微机型继电保护的构成： 微机型继电保护的构成 微机型继电保护的构成： 传统保护——布线逻辑 传统保护——布线逻辑 微机保护——数字逻辑 微机保护——数字逻辑 硬件系统 软件系统 二、微机型继电保护的基本系统： 微机型继电保护的基本系统：
微机保护——硬件系统 微机保护——硬件系统
数据采集系统 数据处理系统 输入、 输入、输出接口 电源部分
数据采集系统
数据采集系统的作用——将模拟信 数据采集系统的作用——将模拟信 号变成数字信号。它包括： 号变成数字信号。它包括： 辅助变换器 低通滤波器（ALF） 低通滤波器（ALF） 采样保持器（ H） 采样保持器（S / H） MPX） 多路开关 （MPX） 数变换器（ D） 模/数变换器（A / D）
光、电隔离器（光耦） 电隔离器（光耦）
电源部分
电源部分的作用—提供装置正常工作所 电源部分的作用 提供装置正常工作所 需要的各等级电压： 需要的各等级电压： +5V—微机系统用； 微机系统用； 微机系统用 +15V、+12V—数据采集系统用； 数据采集系统用； 、 数据采集系统用 +24V—继电器回路用。 继电器回路用。 继电器回路用 各级电压不共地。 注：各级电压不共地。
微机继电保护PPT课件
继电保护概述 • 微机继电保护的基本原理 • 微机继电保护的分类与应用 • 微机继电保护的优缺点与展望 • 微机继电保护的实际应用案例
01 微机继电保护概述
CHAPTER
定义与特点
定义
微机继电保护是指利用微型计算 机技术来实现电力系统继电保护 功能的系统。
微机继电保护装置具有灵活的配置和编程 能力，可以根据需要进行定制和扩展，适 应不同系统的需求。
微机继电保护装置具有自我诊断和修复功 能，能够检测和修复潜在的故障，提高系 统的可靠性和稳定性。
微机继电保护的缺点
对硬件和软件要求高
01
微机继电保护装置需要高性能的硬件和软件支持，增加了系统
的复杂性和成本。
对数据传输和处理能力要求高
02
微机继电保护装置需要实时传输和处理大量数据，对数据传输
和处理能力要求较高。
对外部环境因素敏感
03
微机继电保护装置对外部环境因素较为敏感，如温度、湿度、
电磁干扰等，需要采取相应的防护措施。
微机继电保护的展望
智能化发展
随着人工智能技术的发展，微机继电保护装置将更加智能化，能 够自适应地学习和优化保护策略。
应用效果
该系统的应用显著提高了发电厂的安全性和可靠性，减少了设备 损坏和事故发生。
技术特点
该系统采用了基于数字信号处理技术的继电保护算法，具有高灵 敏度和快速响应的特点。
某变电站的微机继电保护系统
案例概述
某变电站的微机继电保护系统采用了先进的微机继电保护装置，实 现了对变电站的全面保护。
应用效果
该系统的应用显著提高了变电站的安全性和可靠性，减少了设备损 坏和事故发生。
04 微机继电保护的优缺点与展望
CHAPTER
01 微机继电保护概述
CHAPTER
定义与特点
定义
微机继电保护是指利用微型计算 机技术来实现电力系统继电保护 功能的系统。
微机继电保护装置具有灵活的配置和编程 能力，可以根据需要进行定制和扩展，适 应不同系统的需求。
微机继电保护装置具有自我诊断和修复功 能，能够检测和修复潜在的故障，提高系 统的可靠性和稳定性。
微机继电保护的缺点
对硬件和软件要求高
01
微机继电保护装置需要高性能的硬件和软件支持，增加了系统
的复杂性和成本。
对数据传输和处理能力要求高
02
微机继电保护装置需要实时传输和处理大量数据，对数据传输
和处理能力要求较高。
对外部环境因素敏感
03
微机继电保护装置对外部环境因素较为敏感，如温度、湿度、
电磁干扰等，需要采取相应的防护措施。
微机继电保护的展望
智能化发展
随着人工智能技术的发展，微机继电保护装置将更加智能化，能 够自适应地学习和优化保护策略。
应用效果
该系统的应用显著提高了发电厂的安全性和可靠性，减少了设备 损坏和事故发生。
技术特点
该系统采用了基于数字信号处理技术的继电保护算法，具有高灵 敏度和快速响应的特点。
某变电站的微机继电保护系统
案例概述
某变电站的微机继电保护系统采用了先进的微机继电保护装置，实 现了对变电站的全面保护。
应用效果
该系统的应用显著提高了变电站的安全性和可靠性，减少了设备损 坏和事故发生。
04 微机继电保护的优缺点与展望
CHAPTER
微机继电保护精品课件教材课程
大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。
大数据技术还可以用于对历史故障数 据进行挖掘和分析，找出故障发生的 规律和原因，为预防和解决故障提供 科学依据。
大数据技术还可以用于对电力系统的 运行状态进行实时监测和预警，及时 发现潜在的故障风险，提高电力系统 的安全性和稳定性。
详细描述
通信故障通常表现为通信指示灯不亮、通信数据异常等。这 可能是由于通信接口接触不良、通信线缆损坏或通信协议不 匹配等原因造成的。处理通信故障需要检查通信接口和线缆 是否正常，同时确保通信协议的一致性。
通信故障
总结词
通信故障是指微机继电保护装置与其他设备或系统之间的通 信出现问题，导致信息传输受阻或数据错误。
物联网技术在微机继电保护中的应用
物联网技术可以实现电力设备和 保护装置之间的信息交互和远程 控制，提高保护装置的自动化和
智能化水平。
物联网技术还可以用于对电力设 备的运行状态进行实时监测和预 警，及时发现设备的异常情况，
提高设备的可靠性和安全性。
物联网技术还可以用于实现电力 系统的远程管理和控制，提高电 力系统的运行效率和可靠性。
靠性。
距离保护
距离保护通过测量故障点到保护装 置的距离，判断故障位置，实现选 择性保护。
方向保护
方向保护通过比较故障电流的方向， 判断故障是否发生在被保护线路的 内部，实现选择性保护。
微机继电保护的软件算法
电流差动保护
电流差动保护通过比较线路两侧 电流的大小和相位来判断故障是 否发生，具有较高的灵敏度和可
大数据技术在微机继电保护中的应用
大数据技术可以对大量的电力系统运 行数据进行分析和处理，提取出有用 的信息，用于优化保护装置的配置和 整定值。
《电力系统继电保护原理》贺家李第四版课后答案(学霸整理)
简答题第二章1.什么是继电器的返回系数？采用什么方法可以提高电磁型过电流继电器的返回系数？答：（1）返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数，可表示为act K re K I I ∙∙=re K 。
幅度降低的短路；限时速断是主保护；过电流是本线路的后备保护，也作为下级线路保护的远后备。
如果在下条线路末端短路时远后备灵敏度不足，则应设置近后备保护。
由于瞬时速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此为保证迅速有选择性的切除故障，常采用三段组合，构成阶段式电流保护。
4.速断和过电流在整定条件方面有什么根本区别？P42答：瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。
他们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择起动电流。
瞬时速断是按照躲过被保护元件末端最大短路电流整定，限时速断是按照躲过下级各相邻元件瞬时电流速断最小保护范围末端的最大短路电流整定，而过电流则是按照躲过最大负荷电流整定。
5.什么是可靠系数？什么是配合系数？两者有何区别？他们是为了考虑什么情况而设置的？答：11.在过电流整定公式中都应有哪些系数？答：max .1L re Ms rel re re act I K K K I K I ==Krel ——可靠系数，一般采用1.25~1.5（1.3）；保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于110kV 及以上电网。
（2）小电流接地系统包括中性点不接地和中性点经消弧线圈接地，单相短路时有过电压，短路电流为容性短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于10kV ，35kV 配网。
答：中性点接地方式有：中性点直接接地、中性点经小电阻接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地。
110kV 及以上电压等级采用中性点直接接地系统。
35kV 及以下的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络可采用经小电阻接地方式。
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。
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任务被抢占
图4-4 基于μ C/OS-Ⅱ的微机线路保护装置的任 务状态和任务切换示意图
23
I a I b I c 3I 0 I d 1
3I 0
8
第4章 微机继电保护的软件原理
在中低压变压器保护中采用负序电流来判断TA断线的两个判据： 1、TA断线时产生的负序电流仅在断线一侧出现，而在故障时至 少有两侧会出现负序电流。 2、以上判据当在变压器空载时出现故障的情况下，会因为仅有 电源侧出现负序电流，将误判TA断线。因此要求另加条件：降 压变压器低压侧三相都有一定的负荷电流。 在TA断线期间，软件发出运行异常“TA断线”信号，并置 TA断线标志位，而且根据整定的控制字决定是否退出运行。
12
第4章 微机继电保护的软件原理
4.3.1 任务的划分
任务—般是指程序连同它操作的数据在处理器 中动态运行的过程。 在微机继电保护软件中，每项任务都应完成一 项独立的功能或实时数据的处理过程。如保护 判断、数据预处理、电压、电流有效值计算、 驱动输出、故障录波，液晶显示，键盘管理， 通信等都可以看成是独立完成的任务。 为保证实时任务的并行性，必须对所有任务进 行分类、分时管理。
5
第4章 微机继电保护的软件原理
4.2 采样中断服务程序与故障处理程序原理 采样中断服务程序框图如图4-2所示。采样中断服务 程序主要包括采样计算，TV、TA断线自检和保护起动元 件三个部分。同时还可以根据不同的保护特点，增加一 些检测被保护系统状态的程序。 4.2.1采样计算概述 保护的采样计算就是采用某种适当的算法分别计算 各相电压、电流的有效值、相位、频率及阻抗等。还可 以根据需要进一步计算出各序电压、电流及各序功率方 向，并分别存入RAM指定的区域内，供后续的程序（如逻 辑判断等）使用。
19
第4章 微机继电保护的软件原理 4.4.2 任务划分
将装置任务模块分解为以下 3 类任务： 1、保证微机保护基本功能实现的任务。包括保护判断、 数据预处理、驱动输出、故障录波、报警等。本类任务 要求实时性、可靠性最高，因此是优先级最高的任务， 又以保护判断优先级最高。 2、其他主要功能的任务。包括测量、通信、人机交互等。 除了保护基本功能的硬实时任务之外，这些任务要求能 够尽可能快的完成，但是比保护基本功能的性能要求低 一些。 3、最后是自检任务。
13
第4章 微机继电保护的软件原理
按照任务执行的时间界限，可把任务划分三类
第一类任务有严格的时间起点和终点，有执行
周期和任务周期。 执行周期——完成任务所需要的时间。 任务周期——两次执行同一任务的时间间隔。 第一类任务周期的最小公约数作为最小任务周 期，它是任务调度的控制依据，所有这类任务 的调用周期都是最小任务周期的整数倍。 在微机继电保护的任务调度设计中，基本用采 样任务周期为最小任务周期，也叫基本任务周 期。
上电或复位 初始化（一） 调试 工作方式？ 运行 初始化（二） 调试任务
全面自检？ 通过 数据采集初始化
不通过
告警
开中断
延时
N 故障启动？
Y
自检循环程序
故障处理程 序
整组复归
3
第4章 微机继电保护的软件原理
4.1.2 全面自检的内容 在完成初始化（二）之后进入全面自检程序，全面自 检包括对RAM、EPROM、开关量输入、输出等回路的自检。 如果检查出存在错误，则驱动显示器显示故障信号（故 障字符代码）和故障时间及故障类型说明。自检的方式 将在第7章中详细说明。 4.1.3 开放中断与等待中断 初始化之后，进入运行之前应开始模数变换，并进行 一系列采样计算。所以必须开放采样中断。进入运行之 前应开放串行口中断，以保证接口CPU对保护CPU的正常 通信。 在开放中断后必须延时2~3个工频周期（40~60ms）， 以确保采样数据的完整性和正确性。
18
第4章 微机继电保护的软件原理
4.4 基于实时操作系统的继电保护软件设计举例
本节以6-10kV线路微机保护装置为例，介绍采用实时操 作系统的方法。 4.4.1 装置的功能模块划分 1、定时采样模块 2、数据预处理模块 3、保护判断模块 4、开关量输入模块 5、开关量输出模块 6、测量和监视模块 7、人机交互模块 8、通讯模块 9、自检模块
15
第4章 微机继电保护的软件原理
μ
C态是指任务获得 CPU 控制权，正在运行中 。
就绪态指任务进入就绪状态，但其优先级比正在运行的
任务优先级低，暂时还不能运行。等待态是执行条件尚不 满足，暂时不接受任务。
挂起态是指任务发生堵塞，正在等待某一事件的发生而唤
第4章 微机继电保护的软件原理
第4章 微机继电保护的 软件原理
1
第4章 微机继电保护的软件原理 4.1 微机保护主程序框图原理
微机保护装置接通电源（上电）或整组复归时，CPU响应复
位中断，进入主程序入口 。
4.1.1 初始化 “初始化”是指保护装置在上电或整组复归时首先执行的 程序，它主要是对微机系统及其可编程扩展芯片的工作方式初 始化、各种标志设置、参数的设置、整定值加载等，以便在后 面的程序中按预定方案工作。
初始化包括初始化（一）、初始化（二）及数据采集系统 初始化三个部分。
2
第4章 微机继电保护的软件原理
初始化（一）： 主要是对微处理器CPU及其扩 展芯片的初始化，及保护输出的 开关量出口初始化，赋以正常初 值，以保证出口继电器均不动作。 初始化（二）： 包括采样定时器的初始化、对 RAM区中所有运行时要使用的软 件计数器及各种标志位清零等程 序。 数据采集系统的初始化： 主要指采样值存放地址指针初 始化，如果是VFC式采样方式， 则还需对可编程计数器初始化。
20
第4章 微机继电保护的软件原理 4.4.3 优先级分配
21
第4章 微机继电保护的软件原理
上电或复位
初始化
建立用户任务 通信中断 优先级占先 自检任务
Sem3触发 通信任务
延时 键盘中断 测量任务 定时采样中断 Sem1触发 数据预处理 Sem2触发 保护判断 建立任务 人机接口
故障录波
驱动输出
报警
图4-3基于实时多 任务操作系统的 程序设计整体框 架 22
第4章 微机继电保护的软件原理
挂起态 数据预处理,人 机接口 通信,自检 删除任务
休眠态 驱动输出,故障 录波,报警
事件发生 时间到
等待事件 延时
中断态 定时中断 外部中断
删除任务 建立任务 删除任务
中断
退出中断
就绪态 测量
任务切换
运行态 保护判断
4
第4章 微机继电保护的软件原理 4.1.4 自检循环
在开放了中断后，所有准备工作就绪了，主程序就进 入相应的主循环程序。 主循环程序主要包括自检循环程序和故障处理程序。
自检循环程序：在保护装置正常运行且系统无故障时运 行，主要包括查询检测报告，专用及通用自检等内容。 故障处理程序：如果检测到故障启动标志，则进入故障 处理程序。故障处理程序中进行各种保护的算法计算， 跳闸逻辑判断与时序处理，告警与跳闸出口处理，及事 件报告、故障报告的整理等。
分级——是同类任务按其重要性来安排优先级。 分层——把上述三类任务按1，2，3类的优先次序排列。 在调度程序时，一方面要保证优先级；另外还必须让较 低的任务尽快得到响应。
17
第4章 微机继电保护的软件原理 4.3.3 任务的执行过程
微机保护装置的任务通常都以模拟量采样任务周期为基本 任务周期。因为采样任务执行频率最高，实时性要求也高， 所以安排为最高优先级任务。每个基本任务周期定时时间到， 通过中断直接起动采样任务。采样任务结束后，设置下面需 要执行的第一类任务的标志，并触发任务调度程序。 对开关量输出、故障录波等无固定起始时刻，且实时性 要求很高的第二类任务，一般通过中断方式来起动任务调度， 用内部调度模块管理。
10
第4章 微机继电保护的软件原理
4.2.5 故障处理程序原理 故障处理程序包括保护软压板的投切检查、各 种保护的动作判据计算及定值比较、逻辑判断、跳 闸处理和后加速以及事件报告等部分。
11
第4章 微机继电保护的软件原理
4.3 基于实时操作系统的继电保护软件设计思想
在以上第一、二节中所讲的是传统微机保护的软件设计 结构，这种结构采用的是主循环加中断的线性结构，可称之为 前后台系统。 这种程序机制的特点：简单直观，易于控制，但缺乏灵活性。 因此借鉴PC操作系统的进程管理和调度思想，建立一个基于实 时操作系统（Real-Time Operation System，RTOS）的微机保 护软件系统，统一安排微机保护装置所有与硬件和软件资源有 关的管理、调配与控制相关的程序模块，将会大大提高提高软 件的灵活性和可扩充性。
6
第4章 微机继电保护的软件原理
4.2.2 TV断线的自检
在保护判断起动之前，先检查 电压互感器TV二次是否断线。 在小接地电流系统中，可简单 地按以下两个判据检查TV二次 是否断线。 1、正序电压小于30V，而任一 相电流大于0.1A。 2、负序电压大于8V。
采样中断入口 采样计算 调试方式 工作方式？ 运行 KST=1？ N TV断线自检 N TV自检通过？ Y 置TV断线标志 TA断线自检 Y
醒
休眠态是指任务驻留在内存中，但不被内核所调度。 中断态是指发生中断，CPU
进入中断服务，原来正在运行 的任务不能运行，进入了被中断状态。
每种任务必定处于五种状态中的—种。
16
第4章 微机继电保护的软件原理
4.3.2 任务的调度、管理与协调 任务调度实质上就是任务切换。做为多任务系统的核心， 任务调度拥有绝对的权威。 任务调度通常采用分级（或分层）的策略。
N
TA自检通过？ Y
置TA断线标志 Y 修改中断返回地址