微機繼電保護的硬件具體構成及軟件的設計方法，并對其在電力系統(tǒng)中的具體應用情況作了一些講述以及對微機繼電器保護運行注意事項作了一定的介紹。 前言 隨著國民經濟持續(xù)快速發(fā)展以及人民大眾生活水平的日益提高，電力用戶對電能的需求量越來越大，對供電質量要求也越來越高，同時電力部門又受減員增效的制約，在大規(guī)模發(fā)展建設電網同時，人員配備卻沒有相應增加，于是近幾年無人值班變電站迅速發(fā)展起來，建成了一批能夠實現“四遙”甚至綜合自動化功能的局域性電網。 變電站綜合自動化主要涉及到計算機網絡與數據庫及通信的技術，計算機技術的飛速發(fā)展及其與較完善的通信技術的密切結合，可以使變電站綜合自動化比較容易實現；可以節(jié)約相當的人力、物力成本，使電力企業(yè)創(chuàng)造出更佳的經濟效益。 微機繼電保護起著重要的作用，在繼電器保護技術領域，除了離線地運用計算機作故障分析和繼電保護裝置的整定計算，動作行為分析外，目前成熟的微機實時保護已大規(guī)模進入繼電保護領域，微機繼電保護是繼電保護技術發(fā)展的重要方向。 請登陸:輸配電設備網 瀏覽更多信息 實時系統(tǒng)往往是專用的，系統(tǒng)與應用很難分離，常常緊密結合在一起，實時系統(tǒng)并不強調資源利用率，更關心及時性(又稱時間緊迫性)可靠性和完整性，實時系統(tǒng)又可分為過程控制與實時信息處理。 設計原理 微機保護具體由硬件和軟件兩大部分組成，下面分別予以詳細闡述。 硬件方面 在設計產品時，應充分考慮到可靠性、可維護性和可擴性。軟件版本升級不應變更硬件。 單片機基本結構 TXD串行數據發(fā)送口 RXD串行數據接收口 RAM常用于存放采樣數據和計算的中間結果、標志字等信息，一般也同時存放微機保護的動作報告信息等內容。讀寫操作方便，執(zhí)行速度快，缺點是+5V工作電源消失，其后有數據、報告等內容也消失。 EPROM用于存放微機保護功能程序代碼，在12.5V～21V電壓下固化，5V電壓環(huán)境下運行。若修改程序或版本升級，需將此芯片經專用紫外線擦除工具擦除后再重新固化。
E2PROM(電可擦寫的只讀存儲器)特點是5V工作電源下可重新寫入新的內容，并且+5V工作電源消失后其內容不會丟失，所以E2PROM常用于存放定值，重要參數等信息。缺點是寫入較慢，有串行和并行兩種方式。 FLASH用途同上，但其容量更大，寫入速度快，有替代E2PROM可能。 在CPU的選型問題上，首先考慮的是能否在兩個相鄰采樣間隔內完成它必須完成的工作，即CPU的速度問題。衡量速度的一個重要指標就是字長，字長越長，它同時所能處理的數據位數越多，即處理速度越快；另一方面，CPU速度問題跟其采用的主工作頻率有關，同時跟子系統(tǒng)模數轉換器(A/D)的位數配合也有關。 對電力系統(tǒng)設計而言，在CPU選型方面，除考慮到其四性要求，還應充分考慮到經濟性，確定一個較經濟的方案，否則將對財物造成極大的浪費，但當可靠性與經濟性發(fā)生沖突時，應傾向側重于可靠性，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定**運行。 保護采用多CPU結構，各功能相互獨立，相互配合，使得裝置功能和處理能力得到提高，有力地實現保護的快速可靠性。 軟件方面 軟件設計是技術的關鍵，簡潔的硬件配置是靠軟件來支撐的，軟件編制一般按功能來劃分，做到標準化、模塊化，并便于功能的擴充。對現場的信息參數宜編制獨立的參數模塊，以便于在運行中修改。具有濾波功能的微機繼電裝置，其模擬量的數據文件，應能轉換成標準格式輸出。
微機繼電保護固有特性及其對實時屯力系統(tǒng)的特殊應用環(huán)境，其對實時性要求以及對抗干擾設計容錯設計要求特別嚴格。微機保護采用的單片機軟件編寫一般采用匯編語言。 匯編語言可以直接對硬件進行操作，例如，對內存地址的操作、位操作等，編程需要對單片機硬件資源相當了解熟悉。由于單片機各方面資源有限，所以程序規(guī)模較小，資源使用應該緊湊，其編程就較困難，周期長，同時程序的可讀性和可移植性、維護性都比較差，其優(yōu)點是實時性強。 現今微機保護開發(fā)的手段是C語言與匯編語言混合編程，采用C語言編程功能軟件獨立于硬件之外，可以模塊化設計，這符合軟件模塊化的要求，具備很強的可移植性，繼承性。 C語言作為一種**語言，又是一種較低級的語言，它具有豐富的庫函數，強大的圖形、數據的處理能力，使用方便靈活等優(yōu)點，同時它又提供了指針和地址操作的能力，毫無疑問十分出色，但與匯編語言相比，仍有運算處理速度慢、無法準確定時的缺點。 因此用C語言作為主語言，調用匯編語言編寫子模塊，二者相互結合，可以提高程序執(zhí)行速度和效率，達到事半功倍的效果如需快速控制時，可用匯編語言，如采樣，A/D轉換等，而用C語言編寫數據處理程序及人機界面程序，可以充分利用C語言的庫函數。
還有一種更為高效、方便、快捷的手段，就是采用圖形化邏輯可編程技術，此保護開發(fā)可快速形成保護自動化功能過程。邏輯圖輸入—解析邏輯圖一邏輯圖執(zhí)行。其執(zhí)行效率邏輯運算速度可達到每秒300個邏輯門，這當然需要相應的軟件支持。 繼電保護的種類很多，按保護對象分，有元件保護，線路保護等，按保護原理分有差動保護，距離保護，電壓電流保護等。然而，不管哪一類保護的算法，其核心問題歸根結底為不外乎是算出可表征被保護對象運行特點的物理量，如電壓、電流等有效值和相位以及視在阻抗等，或者算出它們的序分量或基波分量或某次諧波分量的大小和相位等，有了這些基本的電氣量的計算值，就可以很容易構成不同原理的保護。所以這些基本電氣量的算法研究一直以來是人們研究的重點。 微機保護裝置根據模數轉換器提供的輸入電氣量的采樣數據進行分析運算和判斷，以實現各種繼電保護的功能和方法稱為算法。按算法的目標可分為兩大類，一類是根據輸入電氣量的若干點采樣值，通過一定數學公式方程式計算出保護所反映的量值，然后與定值進行比較，另一類是根據動作方程式來判斷是否在動作區(qū)內，而不計算具體量值，其計算工作量略有減少。評價算法優(yōu)劣的標準是精度和速度?，F一般采用較多的是兩點乘積算法，傅里葉級數算法以及解微分方程算法(僅用于計算阻抗)，前二者算法常用于元件保護(如發(fā)電機，變壓器的差動保護)后備電源電壓保護以及一些相序分量組成的保護，后者只能用于計算阻抗，多用于線路保護中如距離保護。
每個CPU的基本程序結構，主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷，進入采樣及計算程序，且只有在主程序中允許接受通訊中斷與管理CPU交換數據。 采樣部分執(zhí)行電流電壓的采樣，濾波及數據整理。當起動元件動作時，進入故障測量程序，進行各種故障的測量計算，發(fā)出跳合閘命令等。當起動元件不動作時，執(zhí)行正常運行程序，例如檢查開關位置，檢查PT斷線，電流電壓自動零漂調整，收發(fā)訊通道檢查報警。程序采用實時數據計算，在每一個采樣周期內應完成全部計算。另外，在故障計算程序中，故障測量是平行計算的。