微机保护（用微型计算机构成的继电保护）

具体介绍

微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。

运行原理

微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机；输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。

基本组成

传统的继电保护装置是使输入的电流、电压信号直接在模拟量之间进行比较和运算处理，使模拟量与装置中给定的机械量（如弹簧力矩）或电气量（如门槛电压）进行比较和运算处理，决定是否跳闸。

计算机系统只能作数字运算或逻辑运算，因此微机保护的工作过程大致是：当电力系统发生故障时，故障电气量通过模拟量输入系统转换成数字量，然后送入计算机的中央处理器，对故障信息按相应的保护算法和程序进行运算，且将运算的结果随时与给定的整定值进行比较，判别是否发生故障。一旦确认区内故障发生，根据开关量输入的当前断路器和跳闸继电器的状态，经开关量输出系统发出跳闸信号，并显示和打印故障信息。

微机保护由硬件和软件两部分组成。

微机保护的软件由初始化模块、数据采集管理模块、故障检出模块、故障计算模块、自检模块等组成。

通常微机保护的硬件电路由六个功能单元构成，即数据采集系统、微机主系统、开关量输入输出电路、工作电源、通信接口和人机对话系统。

保护类型

主要应用

1.微机型零序电流保护

2.微机距离保护

3.变压器微机纵差保护

还有进线保护、出线保护、母联分段保护、进线或母联备自投保护、厂用变压器保护、高压电动机保护、高压电容器保护、高压电抗器保护，差动保护，后备保护,PT测控装置等。

定时限/反时限保护、后加速保护、过负荷保护、负序电流保护、零序电流保护、单相接地选线保护、过电压保护、低电压保护、失压保护、负序电压保护、风冷控制保护、零序电压保护、低周减载保护、低压解列保护、重合闸保护、备自投保护、过热保护、过流保护、逆功率保护、差动保护、启动时间过长保护、非电量保护等。

发展

随着计算机技术的高速发展，其广泛而深入的应用为工程技术各领域带来了深刻的影响。微机保护在电力系统的研究开发是计算机技术在线应用的重要组成部分，微机保护的应用与推广已经成为继电保护的发展方向。

早在20世纪60年代末，G·D·Rockefiler等人提出了用计算机构成继电保护装置，当时的研究工作以小型计算机为基础，试图用一台小型计算机来实现多个电气设备或整个变电所的保护功能，这为计算机保护算法和软件的研究的发展奠定了理论基础，是继电保护领域的一个重大转折。

20世纪70年代，关于计算机保护各种算法原理和保护构成形式的论文大量发表，同时，随着大规模集成电路技术的发展，特别是微处理器的问世和价格逐年下降，计算机保护进入到实用阶段，出现了一批功能足够强的微机，并很快形成产品系列。1977年，日本投入了一套以微处理机为基础的控制与继电保护装置，1979年，美国电气与电子工程师协会（IEEE）的教育委员会组织了一次世界性的计算机继电保护研究班。1987年，日本继电保护设备的总产值中已有70%是微机保护产品。

国内微机保护的研究始于1979年，虽然起步较晚，但是进展很快。1984年，华北电力学院和南京自动化设备总厂研制的第一套以6809（CPU）为基础的微机距离保护装置样机通过鉴定并投入试运行。1984年年底在华中工学院召开了我国第一次计算机继电保护学术会议，这标志着我国计算机保护的开发开始进入了重要的发展阶段。进入20世纪90年代，各厂家几乎每年都有新的产品面世，已经陆续推出了不少成型的微机保护产品。到目前，国内每年生产的微机型线路保护和主设备保护已达数千套，在输电线路保护、元件保护、变电所综合自动化、故障录波和故障测距等领域，微机继电保护都取得了引人瞩目的成果，具有高可靠性、高抗干扰水平和网络通信能力的第三代微机继电保护装置已经在电力系统中投入使用，我国微机继电保护的研究和制造水平都已经达到国际水平。

特点

微机保护与传统的反应模拟量的保护相比较，主要优点如下：

1.可靠性高

2.灵活性大

3.保护性能得到改善

4.易于获得扩充功能

5.维护调试方便

6.有利于实现综合自动化技术

7.成本下降

优点

1、微机保护集测量、控制、监视、保护、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品，是构成智能化开关柜的理想电器单元。

2、多种功能的高度集成，灵活的配置，友好的人机界面，使得该通用型微机综合保护装置可作为35KV及以下电压等级的不接地系统、小电阻接地系统、消弧线圈接地系统、直接接地系统的各类各类电器设备和线路的保护及测控，也可作为部分66KV、110KV电压等级中系统的电压电流的保护及测控。

3、采用32位数字信号处理器（DSP）具有先进的内核结构，高速运算能力和实时信号处理等优点。

4、支持常规的RS485总线和及CAN（DEVICENET）现场总线通讯，CAN总线具有也错帖自动重发和故障节点自动脱离等纠错机制，保护信息的实施性和可靠性。

5、完善的自检能力，发现装置异常自动报警；具有自保护能力，有效防止接线错误和非正常运行引起的装置永久性损坏；免维护设计，无需在现场调整采样精度，测量精度不会因为环境改变和长期运行引起误差增大！

区别

微机保护可靠性高，灵活性大，动作迅速，易于获得附加功能，维护调试方便，有利于实现电力自动化。