微机保护硬件组成及作用

现场微机保护装置:

采用微机来实现的保护称为微机保护，具有如下优点：

（1）可靠性高；

（2）灵活性强；

（3）性能改善，功能易于扩充；

（4）维护调试方便；

（5）有利于实现变电站综合自动化

微机保护装置从功能上可以分为六个部分，如图所表示：

各部分的功能如下：

1.模拟量输入系统（数据采集系统）——采集由被保护设备的电流电压互感器输入的模拟信号，将此信号经过滤波，然后转

换为所需的数字量。

2.CPU主系统——包括微处理器CPU，只读存储器（EPROM）、随机存取存储器（RAM）及定时器（TIMER）等。CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，并与存放于E2PROM中的定值比较，以

完成各种保护功能。

3.开关量输入/输出回路——由并行口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号指示

及外部接点输入等工作。

4.人机接口部分——包括打印、显示、键盘、各种面板开关等，

其主要功能用于人机对话，如调试、定值调整等。

5.通讯接口——用于保护之间通讯及远动。

6.电源——提供整个装置的直流电源。

所谓开关量，就是只有两种状态的量，包括不带电位的接点位置（接通或断开）及只有高低两种电位的逻辑电平。

3.3.1开关量输入回路

开关量输入大多数是接点状态的输入，可以分成两类：一是安装在装置面板上的接点,另一类是从装置外部经过端子排引入装

置的触点。

第一类接点，与外界电路无联系，可直接接至微机的并行接口如图(a)所示，也可以直接与CPU的输入接口线相连。在初始化时规定图中可编程并行接口的PA0为输入口，CPU可以通过软件查询，随时知道外部接点S的状态。

当S未被按下时，通过上拉电阻使PA0为5V，S按下时，PA0为0V。因此CPU通过查询PA0的电平为“0”或为“1”，就可以判

断S是处于断开还是闭合状态。

第二类接点由于与外电路有联系，需经光耦器件进行隔离，以防接点输入回路引入的干扰，其原理接线如图(b)所示。图中虚线框内是光耦元件，集成在一个芯片内。当外部触点S接通时，有电流通过光耦器件的发光二极管，使光敏三极管受激发而导通，三极管集电极电位呈低电平。S打开时，光敏三极管截止，集电极输出高电平。因此三极管集电极的电位亦即PA0口线的电位变化，就代表了外部触点的通断情况。

3.3.2开关量输出回路

开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号

等。

如上图所示。只要由软件使并行口的PB0输出“0”，PB1输出“1”，便可使与非门Y2输出低电平，发光二极管导通，光敏三极管激发导通，使继电器K动作，其接点闭合，启动后级电路。在初始化和需要继电器返回时，应使PB0输出“1”，PB1输出“0”。

注：1）采用两个与非们，增强了并行口的带负荷能力及抗干

扰能力

2）PB0经一反相器，而PB1却不经反相器，这样接可防止

在拉合直流电源的过程中继电器K的短时误动。

微机保护的程序由主程序与中断服务程序两大部分组成。

在中断服务程序中有正常运行程序模块和故障处理程序模块。

正常运行程序中进行采样值自动零漂调整、及运行状态检查，运行状态检查包括交流电压断线、检查开关位置状态、变化量制动电压形成、重合闸充电、准备手合判别等。不正常时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常告警，这时不闭锁装置，提醒运行人员进行相应处理；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。

故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理等。

3.5.1主程序

主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采

样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括RAM、

E2PROM、跳闸出口三极管等。

3.5.2中断服务程序

1.故障处理程序

根据被保护设备的不同，保护的故障处理程序有所不同。对于线路保护来说，一般包括纵联保护、距离保护、零序保护、电压

电流保护等处理程序。

2.正常运行程序

正常运行程序包括开关位置检查、交流电压电流断线判断、交

流回路零点调整等。

检查开关位置状态：三相无电流，同时断路器处于跳闸位置动作，则认为设备不在运行。线路有电流但断路器处于跳闸位置动作，或三相断路器位置不一致，经10秒延时报断路器位置异常。交流电压断线：交流电压断线时发TV断线异常信号。TV断线信号动作的同时，将TV断线时会误动的保护（如带方向的距离保护保护等）退出，自动投入TV断线过流和TV断线零序过流保护或将带方向保护经过控制字的设置改为不经方向元件控制。

三相电压正常后, 经延时发TV断线信号复归。

交流电流断线：交流电流断线发TA断线异常信号。保护判出

交流电流断线的同时，在装置总起动元件中不进行零序过流元件起动判别，且要退出某些会误动的保护，或将某些保护不经过方

向控制。

电压、电流回路零点漂移调整：随着温度变化和环境条件的改变，电压、电流的零点可能会发生漂移，装置将自动跟踪零点

的漂移。