电力系统微机型继电保护装置设计思路

摘要：本文针对微机型继电保护装置之存储、运算、软件可扩充性、设备抗干扰、自检和自适应能力、串行通信等软硬件技术之深入讨论，提出了一些基本思路。阳光电子学校维修专家分析认为：

关键词：微机保护 单片机 抗干扰 串行通信

0 引言

随着 计算 机技术之高速 发展 ，随着电力系统之不断扩大、智能化，微机型继电保护装置在电力系统 应用 成为了必然，它应该具备以下特点：

（1）强大之存储和运算能力、软件功能之可扩充性；；

（2）设备抗干扰、自检和自适应能力；

（3）适应标准规约之通信能力。阳光电子学校维修专家分析认为：

1 存储和运算、软件功能之可扩充性；

1.1 存储能力

装置除能存储定值、程序、故障信息及一些重要之数据外,还应存放采样值，以便对系统进行 分析 ，尤其是故障前后之数据。阳光电子学校维修专家分析认为：一般在设计中根据数据之特点分三块进行存储，RAM用于存放采样值及一些临时之计算结果，EPROM用于存放程序，EEPROM用于存放整定值及一些重要之数据。阳光电子学校维修专家分析认为：

1.2定值转换

（1） 电流电压定值

A/D转换得到之数字量要除以一定之比例系数才能真实地反映实际之电流电压值。阳光电子学校维修专家分析认为：为了尽量避免除法运算和减少定值比较时之计算量，可以将原始电流电压定值乘以一定之比例系数之后再与计算值进行比较。阳光电子学校维修专家分析认为：另外由于傅氏计算中为了避免开方运算，实际得到之是幅值平方。阳光电子学校维修专家分析认为：故原始定值可以取平方与计算值比较。阳光电子学校维修专家分析认为：

（2） 时间定值

时间计数是在软件定时器中断中完成之，时间定值转换成定时器中断次数与时间计数进行比较。阳光电子学校维修专家分析认为：

1.3 滤波及傅氏算法

设A/D采样得到之原始样值为ik，则采用差分滤波算法得到之差分样值Ik＝ik－ik-2。阳光电子学校维修专家分析认为：式中ik为第k次原始采样值，ik-2为第k-2次原始采样值。阳光电子学校维修专家分析认为：

输入信号是周期函数时，可以采用傅氏算法分离其基频及倍频分量。阳光电子学校维修专家分析认为：以基频分量为例，按每周波采样12次：

由于全周傅氏算法必须在系统发生故障一周后计算才有效，其 小响应时间至少为20MS。阳光电子学校维修专家分析认为：为使计算能在更快之时间内得出结果，可以采用半周傅氏算法计算如下：

采用半周傅氏算法 小响应时间可缩短为10MS。阳光电子学校维修专家分析认为：

1.4 突变量方式起动

投跳闸保护采用突变量方式起动，即连续三次｜｜Ik－Ik-12｜－｜Ik-12－Ik-24｜｜≥ 突变量时起动保护。阳光电子学校维修专家分析认为：突变量在定时器中断程序里进行判断，以保证跳闸时间之准确性。阳光电子学校维修专家分析认为：式中Ik为当前差分样值，Ik-12为一周波前差分样值，Ik-24为两周波前差分样值。阳光电子学校维修专家分析认为：

1.5 人机对话

一方面当保护动作或装置故障时，在屏幕上显示相关之故障信息，另一方面接受用户之整定值并存入EEPROM。阳光电子学校维修专家分析认为：为了方便用户调试整套装置之硬件，可专门设置一些人机对话形式之调试程序。阳光电子学校维修专家分析认为：如对RAM之读写、时钟之对时、采样通道之校验、重要算法之校验、开关量之校验、串行通信之校验等。阳光电子学校维修专家分析认为：

2 设备抗干扰、自检和自适应；

2．1 硬件抗干扰

（1）磁环和抗干扰电容

所有交流输入端子、开关量输入端子、直流电源输入端子均先经磁环和抗干扰电容后再进入装置。阳光电子学校维修专家分析认为：所有继电器出口均先经磁环和抗干扰电容后再输出至端子。阳光电子学校维修专家分析认为：本措施具有极强之电磁兼容性。阳光电子学校维修专家分析认为：

（2） 复位电路

采用MAXIM公司之微处理器监控芯片MAX706，实现以下功能：

① 系统上电或手动复位时产生复位脉冲输出至CPU；

② 独立之看门狗（Watchdog）输出。阳光电子学校维修专家分析认为：在一定之时间内看门狗输入未被触发，则看门狗输出使CPU复位。阳光电子学校维修专家分析认为：设置看门狗功能提供了一种使系统从瞬时故障中自动恢复之能力。阳光电子学校维修专家分析认为：MAX706看门狗功能与CPU内部之看门狗功能配合使用以达到双重化之目之。阳光电子学校维修专家分析认为：

2．2 软件抗干扰

（1）冷、热启动入口不同

开机上电启动时之初始化入口称为冷启动入口，其它原因引起之复位启动入口称为热启动入口。阳光电子学校维修专家分析认为：当热启动之初始化工作不同于冷启动时，可采用冷、热启动入口不同之 方法 解决。阳光电子学校维修专家分析认为：设置一个校验字，程序入口处判校验字正确与否。阳光电子学校维修专家分析认为：冷启动时由于放置校验字之单元为随机数，故执行冷启动初始化程序并置校验字单元之值。阳光电子学校维修专家分析认为：热启动时校验字正确则进入热启动初始化程序入口。阳光电子学校维修专家分析认为：（具体流程见图1）

（2）未用存储单元之处理

未用之存储单元全部置为复位指令代码，一旦程序跑飞到这些未用单元，可以直接返回到热启动入口处继续执行程序。阳光电子学校维修专家分析认为：

2.3装置自检

EPROM、EEPROM芯片自检可采用求和尾码校验法。阳光电子学校维修专家分析认为：即将规定地址空间之单元 内容 累加，溢出不管， 后累加之结果与预定之校验码比较，从而判断ROM中有无单元损坏。阳光电子学校维修专家分析认为：（具体流程见图2）

RAM芯片自检可先将待检验单元内容保存起来，然后将55H写入该单元，读该单元之值，检查是否正确。阳光电子学校维修专家分析认为：再将AAH写入待检验单元，再读该单元值，检查是否正确。阳光电子学校维修专家分析认为：检验完毕恢复该单元之值。阳光电子学校维修专家分析认为：这种方法可测试每个存储单元每一位之两种二进制状态，对于检测坏单元数据线粘连有较好之效果。阳光电子学校维修专家分析认为：（具体流程见图3）

出口回路自检可采用一路开关量，专门用来监视出口继电器之开闭状态。阳光电子学校维修专家分析认为：

通信自检由于保护装置是从机，通信出错之处理主要由通信管理机负责，保护装置只负责简单之报文内容校验。阳光电子学校维修专家分析认为：

任何装置自检故障，均立即闭锁跳合闸出口回路。阳光电子学校维修专家分析认为：

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