微机继电保护的硬件具体构成及软件的设计方法，并对其在电力系统中的具体应用情况作了一些讲述以及对微机继电器保护运行注意事项作了一定的介绍。 前言 随着国民经济持续快速发展以及人民大众生活水平的日益提高，电力用户对电能的需求量越来越大，对供电质量要求也越来越高，同时电力部门又受减员增效的制约，在大规模发展建设电网同时，人员配备却没有相应增加，于是近几年无人值班变电站迅速发展起来，建成了一批能够实现“四遥”甚至综合自动化功能的局域性电网。 变电站综合自动化主要涉及到计算机网络与数据库及通信的技术，计算机技术的飞速发展及其与较完善的通信技术的密切结合，可以使变电站综合自动化比较容易实现；可以节约相当的人力、物力成本，使电力企业创造出更佳的经济效益。 微机继电保护起着重要的作用，在继电器保护技术领域，除了离线地运用计算机作故障分析和继电保护装置的整定计算，动作行为分析外，目前成熟的微机实时保护已大规模进入继电保护领域，微机继电保护是继电保护技术发展的重要方向。 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息 实时系统往往是专用的，系统与应用很难分离，常常紧密结合在一起，实时系统并不强调资源利用率，更关心及时性(又称时间紧迫性)可靠性和完整性，实时系统又可分为过程控制与实时信息处理。 设计原理 微机保护具体由硬件和软件两大部分组成，下面分别予以详细阐述。 硬件方面 在设计产品时，应充分考虑到可靠性、可维护性和可扩性。软件版本升级不应变更硬件。 单片机基本结构 TXD串行数据发送口 RXD串行数据接收口 RAM常用于存放采样数据和计算的中间结果、标志字等信息，一般也同时存放微机保护的动作报告信息等内容。读写操作方便，执行速度快，缺点是+5V工作电源消失，其后有数据、报告等内容也消失。 EPROM用于存放微机保护功能程序代码，在12.5V～21V电压下固化，5V电压环境下运行。若修改程序或版本升级，需将此芯片经专用紫外线擦除工具擦除后再重新固化。
E2PROM(电可擦写的只读存储器)特点是5V工作电源下可重新写入新的内容，并且+5V工作电源消失后其内容不会丢失，所以E2PROM常用于存放定值，重要参数等信息。缺点是写入较慢，有串行和并行两种方式。 FLASH用途同上，但其容量更大，写入速度快，有替代E2PROM可能。 在CPU的选型问题上，首先考虑的是能否在两个相邻采样间隔内完成它必须完成的工作，即CPU的速度问题。衡量速度的一个重要指标就是字长，字长越长，它同时所能处理的数据位数越多，即处理速度越快；另一方面，CPU速度问题跟其采用的主工作频率有关，同时跟子系统模数转换器(A/D)的位数配合也有关。 对电力系统设计而言，在CPU选型方面，除考虑到其四性要求，还应充分考虑到经济性，确定一个较经济的方案，否则将对财物造成极大的浪费，但当可靠性与经济性发生冲突时，应倾向侧重于可靠性，确保电力系统的稳定**运行。 保护采用多CPU结构，各功能相互独立，相互配合，使得装置功能和处理能力得到提高，有力地实现保护的快速可靠性。 软件方面 软件设计是技术的关键，简洁的硬件配置是靠软件来支撑的，软件编制一般按功能来划分，做到标准化、模块化，并便于功能的扩充。对现场的信息参数宜编制独立的参数模块，以便于在运行中修改。具有滤波功能的微机继电装置，其模拟量的数据文件，应能转换成标准格式输出。
微机继电保护固有特性及其对实时屯力系统的特殊应用环境，其对实时性要求以及对抗干扰设计容错设计要求特别严格。微机保护采用的单片机软件编写一般采用汇编语言。 汇编语言可以直接对硬件进行操作，例如，对内存地址的操作、位操作等，编程需要对单片机硬件资源相当了解熟悉。由于单片机各方面资源有限，所以程序规模较小，资源使用应该紧凑，其编程就较困难，周期长，同时程序的可读性和可移植性、维护性都比较差，其优点是实时性强。 现今微机保护开发的手段是C语言与汇编语言混合编程，采用C语言编程功能软件独立于硬件之外，可以模块化设计，这符合软件模块化的要求，具备很强的可移植性，继承性。 C语言作为一种**语言，又是一种较低级的语言，它具有丰富的库函数，强大的图形、数据的处理能力，使用方便灵活等优点，同时它又提供了指针和地址操作的能力，毫无疑问十分出色，但与汇编语言相比，仍有运算处理速度慢、无法准确定时的缺点。 因此用C语言作为主语言，调用汇编语言编写子模块，二者相互结合，可以提高程序执行速度和效率，达到事半功倍的效果如需快速控制时，可用汇编语言，如采样，A/D转换等，而用C语言编写数据处理程序及人机界面程序，可以充分利用C语言的库函数。
还有一种更为高效、方便、快捷的手段，就是采用图形化逻辑可编程技术，此保护开发可快速形成保护自动化功能过程。逻辑图输入—解析逻辑图一逻辑图执行。其执行效率逻辑运算速度可达到每秒300个逻辑门，这当然需要相应的软件支持。 继电保护的种类很多，按保护对象分，有元件保护，线路保护等，按保护原理分有差动保护，距离保护，电压电流保护等。然而，不管哪一类保护的算法，其核心问题归根结底为不外乎是算出可表征被保护对象运行特点的物理量，如电压、电流等有效值和相位以及视在阻抗等，或者算出它们的序分量或基波分量或某次谐波分量的大小和相位等，有了这些基本的电气量的计算值，就可以很容易构成不同原理的保护。所以这些基本电气量的算法研究一直以来是人们研究的重点。 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的功能和方法称为算法。按算法的目标可分为两大类，一类是根据输入电气量的若干点采样值，通过一定数学公式方程式计算出保护所反映的量值，然后与定值进行比较，另一类是根据动作方程式来判断是否在动作区内，而不计算具体量值，其计算工作量略有减少。评价算法优劣的标准是精度和速度。现一般采用较多的是两点乘积算法，傅里叶级数算法以及解微分方程算法(仅用于计算阻抗)，前二者算法常用于元件保护(如发电机，变压器的差动保护)后备电源电压保护以及一些相序分量组成的保护，后者只能用于计算阻抗，多用于线路保护中如距离保护。
每个CPU的基本程序结构，主程序按固定的采样周期接受采样中断，进入采样及计算程序，且只有在主程序中允许接受通讯中断与管理CPU交换数据。 采样部分执行电流电压的采样，滤波及数据整理。当起动元件动作时，进入故障测量程序，进行各种故障的测量计算，发出跳合闸命令等。当起动元件不动作时，执行正常运行程序，例如检查开关位置，检查PT断线，电流电压自动零漂调整，收发讯通道检查报警。程序采用实时数据计算，在每一个采样周期内应完成全部计算。另外，在故障计算程序中，故障测量是平行计算的。