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[摘 要]该文叙述了微机保护与传统电磁型保护及晶体管保护的突出优点和特点，从微机保护的构成、微机信息的分类、保护软件的配置等方面分析了微机保护的原理。以MTC-3变电站综合自动化线路保护测控单元为例介绍了相应构成的结构、功能、原理和特性。
[关键词]变电站 微机 保护 信息技术
中图分陈类号：TD365.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0243-01
随着计算机在继电保护应用的深入，我国微机继电保护技术发展十分迅速，开发出一系列高性能微机保护产品，投入到电力系统运行，为我国电网的安全控制做出了重大贡献。现就变电站微机保护的基本原理作以下论述。
一、变电站微机保护的功能与要求
微机保护在功能上除了满足对继电保护选择性、快速性、可靠性、灵敏性基本要求外，还具有以下功能和要求：通信功能、远方整定功能、保护功能的远方投切、信号与复归、自动校时功能、独立性、维护方便等。
二、变电站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，而且还必须有实现保护和管理功能的软件；后者则只有硬件电路。现从硬件出发，讨论微机保护的基本构成原则。一般地，一套微机保护装置的硬件构成可分为六部分，即数据采集部分、微机计算部分、输入输出部分、通信接口部分、人机接口部分、电源部分等。
三、变电站微机保护的特点
微机保护在我国投入运行已有十多年的历史，并且越来越受到继电保护人员和运行人员的欢迎，这主要是由于微机保护较目前广泛使用的电磁型保护及晶体管保护相比具有许多优点。其主要特点有：精度高、灵活性大，可以缩短新型保护的研制时间、可靠性高、调试维护方便、易获取附加功能、易于实现综合自动化等特点。
四、变电站微机保护信息技术
继电保护信息从功能与作用上可分为三大类，即：1、继电保护运行信息，2、继电保护事故记忆信息；3、继电保护管理信息。当前继电保护中信息技术的特征，主要表现在以下几个方面：1、自诊断和监视报警；2、远方投切和整定3、信息共享多种保护集成4、促使综合自动化的发展；5、波形识别，由稳态发展到暂态；6、提供动态修改定值的可能。
五、变电站微机保护软件技术
由于微机保护的硬件分为人机接口和保护两大部分，因此相应的软件也就分为接口软件和保护软件两大部分。
1、接口软件
接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程序。监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接口插件（或电路）及CPU保护插件（或采样电路）进行调试和整定而設置的程序。接口的运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序主要完成巡检（各CPU保护插件）、键盘扫描和处理及故障信息的排列和打印。
2、保护软件的配置
各保护CPU插件的保护软件配置为主程序和2个中断服务程序。主程序通常都有三个基本模块：初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块和跳闸（及后加速）处理模块。通常把保护逻辑判断模块和跳闸（及后加速）处理模块总称为故障处理模块。一般来说前后2个模块，在不同的保护装置中基本上是相同的，而保护逻辑判断模块就随不同的保护装置而相差甚远。
3、保护软件的三种工作状态
保护软件有三种工作状态：运行、调试和不对应状态。不同状态时程序流程就不相同，有的保护没有不对应状态，只有运行和调试两种工作状态。
4、中断服务程序及其配置
绝大多数工控计算机应用软件都采用了中断技术，微机保护装置是实时性要求较强的工控计算机设备，更是离不开中断的工作方式。所谓实时性就是指在限定的时间内对外来事件能够及时做出迅速反映的特性。由于外部事件是随机产生的，凡需要CPU立即响应并及时处理的事件，必须用中断的方式才能实现。对保护装置而言，其外部事件主要是指电力网系统状态、人机对话、系统机的串行通信要求。电力网系统状态是保护最关心的外部事件，保护装置必须每时每刻掌握保护对象的系统状态。因此要求保护定时采样系统状态，一般采用定时器中断方式，每经1.66ms中断原程序的运行，转去执行采样计算的服务程序，采样结束后通过存储器中的特定存储单元将采样计算结果传送给原程序，然后再回去执行原被中断了的程序。这种采用定时中断方式的采样服务程序称为定时采样中断服务程序。
根据中断服务程序基本概念的分析，一般保护装置总是要配有定时采样中断服务程序和串行通信中断服务程序。对单CPU保护，CPU除保护任务之外还有人机接口任务，因此还可以配置键盘中断服务程序。
六、MTC-3变电站综合自动化线路保护测控单元的原理与实现
MTC-3变电站综合自动化系统是一种分布式控制和保护系统，该系统集保护、遥控、遥测、遥信、遥调五大功能于一体，采用分布式结构，实现变电站综合自动化。MTC-3变电站综合自动化的保护和监控既相对独立又有机结合，既充分利用硬件资源，又保证继电保护的完整性、独立性，是110（35）KV变电站综合自动化的理想选型设备。
1、线路保护测控单元的原理及硬件组成
线路保护测控单元由电源模块、信号模块、CPU模块、交流采样模块、操作模块组成，它以80C196为核心，由模拟量输入部分、开关量输入部分、开关量输出部分、通信部分及键盘显示部分构成。
电源模块将外部提供的直流电源转换为保护装置工作所需电压，一般有输入直流220V/110V或交流220V等多种规格，输出有+5V、±15V、+24V。+5V电压用于装置数字器件工作，±15V用于A/D采样，+24V用于驱动装置继电器及直流电源输出。
信号模块有带操作回路和不带操作回路两种，带操作回路包括信号部分、跳合闸部分和出口部分。信号部分有跳闸信号继电器、重合闸信号继电器和告警继电器组成。跳合闸部分有跳闸继电器、重合闸继电器、遥跳继电器、遥合继电器、跳闸保持继电器、合闸保持继电器、压力继电器、储能继电器、合后继电器等。还包括能反映断路器位置的跳合闸位置继电器及其它功能的出口继电器。不带操作回路的信号模块只包括开入、开出及信号部分，不包括操作回路。
CPU模块包括微处理器CPU、RAM、ROM、A/D转换电路、开关量输入输出回路、网络通讯电路等，此外，还包括启动继电器，用来闭锁跳、合闸出口，防止跳、合闸出口的误动作。高性能的微处理器CPU一般为32位浮点处理器，A/D数据输入精度在16位以上，使得装置有很高的稳定性和可靠性。
交流采样模块，通过专用小电流互感器、小电压互感器及运算放大器为核心的电压形成回路，将电流电压转换成0-5A标准电流和100V标准电压至80C196的ACH1-ACH7通道进行交流及电压采样。用于将系统TA、TV的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，提供给保护装置。
操作模块是装置与外界进行信息交互的主要部件，主要功能有键盘操作、信息显示、信号灯指示及串行口调试等。
2、线路保护测控单元的功能及特点
线路保护测控单元能测量线路的电流、电压、用功功率、无功功率、有功电能和无功电能，控制断路器的分合操作及断路器位置、隔离开关位置等触点信号的采集。能完成过流保护、速断保护、重合闸、重合闸后加速跳、低周减载功能。线路保护测控单元采用一对一的设计思想，其外部接线简单，将单元作为一台智能仪表单独使用，又可以直接挂在系统中使用，若安装在高压开关柜上就地保护，省去很多信号传递，具有数据运算量大、逻辑处理功能强、信息存储能力强及可靠性高、易维护等特点。
随着微机技术的发展，微机保护在吸收合借鉴传统模式保护的成熟经验及深刻教训的基础上，充分利用微机的特点，其性能明显优于传统保护装置，在电力系统中得到广泛采用，已日趋完善。从近几年的运行情况看，其正确动作率逐年提高，预防和避免了很多电力事故的发生，显示出微机保护的优越性。由于微机保护调试维护简单，运行维护方便，深受现场欢迎。随着科学技术的不断发展，传统的机械式的保护在逐步被微机保护所替代，为电力系统的可靠、安全、稳定发展提供技术保障。
作者简介：神火煤电公司机电部李秋菊，女，1973年12月出生，河南永城人，本科学历，电气工程师，从事煤炭供电事业。
[关键词]变电站 微机 保护 信息技术
中图分陈类号：TD365.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0243-01
随着计算机在继电保护应用的深入，我国微机继电保护技术发展十分迅速，开发出一系列高性能微机保护产品，投入到电力系统运行，为我国电网的安全控制做出了重大贡献。现就变电站微机保护的基本原理作以下论述。
一、变电站微机保护的功能与要求
微机保护在功能上除了满足对继电保护选择性、快速性、可靠性、灵敏性基本要求外，还具有以下功能和要求：通信功能、远方整定功能、保护功能的远方投切、信号与复归、自动校时功能、独立性、维护方便等。
二、变电站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，而且还必须有实现保护和管理功能的软件；后者则只有硬件电路。现从硬件出发，讨论微机保护的基本构成原则。一般地，一套微机保护装置的硬件构成可分为六部分，即数据采集部分、微机计算部分、输入输出部分、通信接口部分、人机接口部分、电源部分等。
三、变电站微机保护的特点
微机保护在我国投入运行已有十多年的历史，并且越来越受到继电保护人员和运行人员的欢迎，这主要是由于微机保护较目前广泛使用的电磁型保护及晶体管保护相比具有许多优点。其主要特点有：精度高、灵活性大，可以缩短新型保护的研制时间、可靠性高、调试维护方便、易获取附加功能、易于实现综合自动化等特点。
四、变电站微机保护信息技术
继电保护信息从功能与作用上可分为三大类，即：1、继电保护运行信息，2、继电保护事故记忆信息；3、继电保护管理信息。当前继电保护中信息技术的特征，主要表现在以下几个方面：1、自诊断和监视报警；2、远方投切和整定3、信息共享多种保护集成4、促使综合自动化的发展；5、波形识别，由稳态发展到暂态；6、提供动态修改定值的可能。
五、变电站微机保护软件技术
由于微机保护的硬件分为人机接口和保护两大部分，因此相应的软件也就分为接口软件和保护软件两大部分。
1、接口软件
接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程序。监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接口插件（或电路）及CPU保护插件（或采样电路）进行调试和整定而設置的程序。接口的运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序主要完成巡检（各CPU保护插件）、键盘扫描和处理及故障信息的排列和打印。
2、保护软件的配置
各保护CPU插件的保护软件配置为主程序和2个中断服务程序。主程序通常都有三个基本模块：初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块和跳闸（及后加速）处理模块。通常把保护逻辑判断模块和跳闸（及后加速）处理模块总称为故障处理模块。一般来说前后2个模块，在不同的保护装置中基本上是相同的，而保护逻辑判断模块就随不同的保护装置而相差甚远。
3、保护软件的三种工作状态
保护软件有三种工作状态：运行、调试和不对应状态。不同状态时程序流程就不相同，有的保护没有不对应状态，只有运行和调试两种工作状态。
4、中断服务程序及其配置
绝大多数工控计算机应用软件都采用了中断技术，微机保护装置是实时性要求较强的工控计算机设备，更是离不开中断的工作方式。所谓实时性就是指在限定的时间内对外来事件能够及时做出迅速反映的特性。由于外部事件是随机产生的，凡需要CPU立即响应并及时处理的事件，必须用中断的方式才能实现。对保护装置而言，其外部事件主要是指电力网系统状态、人机对话、系统机的串行通信要求。电力网系统状态是保护最关心的外部事件，保护装置必须每时每刻掌握保护对象的系统状态。因此要求保护定时采样系统状态，一般采用定时器中断方式，每经1.66ms中断原程序的运行，转去执行采样计算的服务程序，采样结束后通过存储器中的特定存储单元将采样计算结果传送给原程序，然后再回去执行原被中断了的程序。这种采用定时中断方式的采样服务程序称为定时采样中断服务程序。
根据中断服务程序基本概念的分析，一般保护装置总是要配有定时采样中断服务程序和串行通信中断服务程序。对单CPU保护，CPU除保护任务之外还有人机接口任务，因此还可以配置键盘中断服务程序。
六、MTC-3变电站综合自动化线路保护测控单元的原理与实现
MTC-3变电站综合自动化系统是一种分布式控制和保护系统，该系统集保护、遥控、遥测、遥信、遥调五大功能于一体，采用分布式结构，实现变电站综合自动化。MTC-3变电站综合自动化的保护和监控既相对独立又有机结合，既充分利用硬件资源，又保证继电保护的完整性、独立性，是110（35）KV变电站综合自动化的理想选型设备。
1、线路保护测控单元的原理及硬件组成
线路保护测控单元由电源模块、信号模块、CPU模块、交流采样模块、操作模块组成，它以80C196为核心，由模拟量输入部分、开关量输入部分、开关量输出部分、通信部分及键盘显示部分构成。
电源模块将外部提供的直流电源转换为保护装置工作所需电压，一般有输入直流220V/110V或交流220V等多种规格，输出有+5V、±15V、+24V。+5V电压用于装置数字器件工作，±15V用于A/D采样，+24V用于驱动装置继电器及直流电源输出。
信号模块有带操作回路和不带操作回路两种，带操作回路包括信号部分、跳合闸部分和出口部分。信号部分有跳闸信号继电器、重合闸信号继电器和告警继电器组成。跳合闸部分有跳闸继电器、重合闸继电器、遥跳继电器、遥合继电器、跳闸保持继电器、合闸保持继电器、压力继电器、储能继电器、合后继电器等。还包括能反映断路器位置的跳合闸位置继电器及其它功能的出口继电器。不带操作回路的信号模块只包括开入、开出及信号部分，不包括操作回路。
CPU模块包括微处理器CPU、RAM、ROM、A/D转换电路、开关量输入输出回路、网络通讯电路等，此外，还包括启动继电器，用来闭锁跳、合闸出口，防止跳、合闸出口的误动作。高性能的微处理器CPU一般为32位浮点处理器，A/D数据输入精度在16位以上，使得装置有很高的稳定性和可靠性。
交流采样模块，通过专用小电流互感器、小电压互感器及运算放大器为核心的电压形成回路，将电流电压转换成0-5A标准电流和100V标准电压至80C196的ACH1-ACH7通道进行交流及电压采样。用于将系统TA、TV的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，提供给保护装置。
操作模块是装置与外界进行信息交互的主要部件，主要功能有键盘操作、信息显示、信号灯指示及串行口调试等。
2、线路保护测控单元的功能及特点
线路保护测控单元能测量线路的电流、电压、用功功率、无功功率、有功电能和无功电能，控制断路器的分合操作及断路器位置、隔离开关位置等触点信号的采集。能完成过流保护、速断保护、重合闸、重合闸后加速跳、低周减载功能。线路保护测控单元采用一对一的设计思想，其外部接线简单，将单元作为一台智能仪表单独使用，又可以直接挂在系统中使用，若安装在高压开关柜上就地保护，省去很多信号传递，具有数据运算量大、逻辑处理功能强、信息存储能力强及可靠性高、易维护等特点。
随着微机技术的发展，微机保护在吸收合借鉴传统模式保护的成熟经验及深刻教训的基础上，充分利用微机的特点，其性能明显优于传统保护装置，在电力系统中得到广泛采用，已日趋完善。从近几年的运行情况看，其正确动作率逐年提高，预防和避免了很多电力事故的发生，显示出微机保护的优越性。由于微机保护调试维护简单，运行维护方便，深受现场欢迎。随着科学技术的不断发展，传统的机械式的保护在逐步被微机保护所替代，为电力系统的可靠、安全、稳定发展提供技术保障。
作者简介：神火煤电公司机电部李秋菊，女，1973年12月出生，河南永城人，本科学历，电气工程师，从事煤炭供电事业。