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浅析电站微机继电保护技术原理
摘要电力系统继电保护是指继电保护技术和继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置在电力系统中承担着重要的保护任务，在技术上一般应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的基本要求。随着计算机技术和微型计算机的快速发展，继电保护已由原来的电磁型、感应型继电器构成的继电保护装置转变为现在的微机性继电保护。
关键词：微机、继电保护
我公司110kv变电站是于2010年09月建成的一座综合自动化变电站，它的所有二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合，利用先进的计算机技术，现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全站的主要设备及变电配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及调度通信等综合性的自动化功能，这就要求我们电站的运行人员必须对微机机电保护有一定的了解，能及时的判断及处理突发情况。
一、微机保护装置硬件概述
电力系统微机继电保护是指以微机计算机和微型控制器作为核心部件，基于数字信号处理技术的继电保护，简称微机继电保护为微机保护。
微机保护装置包括四个部分，即数据采集系统、CPU主系统、开关量输入/输出回路、电源回路。开关量输入/输出系统包括外部触点输入回路、跳合闸回路、信号回路、通信回路等，如下图所示为典型的微机保护硬件系统结构示意图：

数据采集系统

CPU主系统
触点开关量输入
跳合闸回路
信号回路
人机对话
通信回路
电源
来自TV\TA的模拟量

数据采集系统使模拟量输入系统，采集由被保护设备的电流互感器和电压互感器输入的模拟信号，并将此信号经过适当的预处理，转换为所需的数字量。
CPU主系统包括微机处理器CPU、数据存储器、程序存储器、复位电路、定时器、并行接口和串行接口等。CPU执行防在程序储存器中的程序，对采集的原始数据进行分析处理，完成继电保护的测量、逻辑和控制功能。
开关量的输入/输出系统中的外部触点输入回路、跳闸、合闸、信号出口回路，由并行接口、光耦合电路及有接点的中间继电器等组成，完成各种保护的出口跳闸、信号报警以及外部接点输入等工作。
电源回路提供了整个装置所需的直流稳压电源，以保证真个装置的可靠供电。
二、数据采集系统
1、基于A/D转换的数据采集系统组成
在微机继电保护装置中，数据采集系统的功能是将模拟电量转换为微机能够识别的数字量。基于A/D转换的数据采集系统以A/D转换器作为模拟量到数字量的转换单元，它包括电压形成回路、模拟低通滤波器ALF、采样保持电路S/H、多路转换开关MPX及A/D转换电路等。其转换原理如图所示：

来自TV/TX的模拟量
电压形成
ALF
S/H
S/H
ALF
电压形成
多路转换MPX
A/D

2、电压形成回路
电压形成回路的主要作用是电量变换。微机保护要从保护的电力线路或设备的电流互感器、电压互感器或其它变换器上取得信号，但这些互感器的二次信号为电压100V或电流5A等形式，而微机保护装置中的模拟转换器输入电压是±2.5、±5V或±10V范围内的电压信号，所有必须对输入的信号进行一次出来，以达到电平配合的目的。一般微机保护采用中间变换器来实现以上的变换。
3、模拟低通滤波器
采样频率的选择是微机保护数据采集系统中硬件设计的重要内容，需要综合考虑多种因素。首先，必须满足采用定理要求，及采样频率必须大于原始信号中最高频率的2倍，否则将造成频率混叠的现象，其次，采样频率的高限受到CPU的速度、被采集的模拟信号的路数、A/D转换后的数据与存储器的数据传送方式的制约。
三、CPU主系统及网络通信
1、CIP主系统的组成
一个基本的CPU主系统包括中央微处理器CUP、存储器、晶振电路、复位电路、定时器、I/Q接口等。CPU执行程序存储器中的程序，对数据采集系统输入到数据存储器的原始数据进行分析处理，完成继电保护的测量、逻辑和控制功能。
2、微处理器
微处理器的核心是算术逻辑单元（ALU），它是算术运算和逻辑处理的物质基础，为反映ALU运算得到的某些结果，作为计算机判断的依据，内部设置了标志字，或叫程序状态字。
3、存储器
存储器用来存放程序、数据、和中间结果。在微机继电保护程序中，程序和常数多存放在可改写的EPROM中。因为EPROM可以改写，装置改进容易实现，而写入的程序又很可靠，不易丢失。
4、I/Q接口
由于计算机输入和蔬菜设备的多种多样，所有接口电路也是多种多样，作为微机保护的I/Q设备，主要有控制微机运行的按键、设置和显示定值的按键和简易的七段LED显示或液晶显示器、指示动作运行情况和运行故障状态的指示灯、输出成批数据的打印机、向主控室输出的告警信号、向断路器跳闸回路送出的跳闸命令、以及向县里端保护送出的远方信号。归纳起来这些设备都可以经过可编程的并行接口芯片和可编程的串口芯