技师论文微机继电保护设计方法及其运行注意事项..doc

微机继电保护设计方法 及其运行注意事项 作者：黄林 （四川省西昌市康西铜业公司） 摘要：阐述了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。 关键词：微机继电保护 单片机 硬件 软件 实时系统 1、随着我厂扩产后对电能的需求量越来越大，对供电质量要求也越来越高，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；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。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。 2、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。 图1 微机保护硬件系统包含以下四个部分：①数据处理单元，即微机主系统，②数据采集单元，即模拟量输入系统；③数字量输入/输出接口：即开关量输入输出系统；④通讯接口。微机保护中CPU通过模数转换器(A/D)获得输入的电压，电流等模拟量为数字量(也可以含开关量输入)的过程称为采样，它实际上完成了输入连续模拟量到离散采样数字量的转换过程，它一般通过采样中断来实现。从外面引入微机保护的开关量，如开关、闸刀位置辅助接点，收发信机的收发信状态触点等都是由“开入”回路中的光电隔离技术处理后，将信息送至中央处理系统。从微机保护送出的开关量，如跳闸命令，告警信息等，则是经“开出”回路中的光电隔离技术处理后，将中央处理系统的判断结果送出。光电隔离技术可以有效抵御干扰侵入。中央处理系统即CPU主系统。由它对数据采集系统输入的各种原始数据进行计算分析、处理、判断，完成各种继电保护功能。CPU主系统是微机保护系统的核心。它一般包括：微处理器、只读存储器、随机存储器和定时器等部件，集成在一块板上叫单板机，集成在—块芯片上的叫单片机。单片微型计算机简称为单片机 (大规模集成，总线不出芯片)。它在一块芯片上集成了中央处理部件(CPU)存储器(RAM，ROM)、定时器、计数器和各种输入输出接口(如并行I/O口，串行I/O，和A/D转换器)等，其互联结构框图如下所示，单板机本身就是为实时控制应用而设计制造的。总线不出芯片的单板机可大大增加其抗干扰性能。 图2? 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安全运行。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。 2.2? 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