摘要本文針對微機型繼電保護裝置的存儲、運算、軟件可擴充性、設備抗干擾、自檢和自適應能力、串行通信等軟硬件技術的深入討論，提出了一些基本思路。關鍵字：微機保護 單片機 抗干擾 串行通信0 引言隨著計算機技術的高速發展，隨著電力系統的不斷擴大、智能化，微機型繼電保護裝置在電力系統應用成為了必然，它應該具備以下特點：（1）強大的存儲和運算能力、軟件功能的可擴充性；；（2）設備抗干擾、自檢和自適應能力；（3）適應標準規約的通信能力。1 存儲和運算、軟件功能的可擴充性；1.1 存儲能力裝置除能存儲定值、程序、故障信息及一些重要的數據外,還應存放采樣值，以便對系統進行分析，尤其是故障前后的數據。一般在設計中根據數據的特點分三塊進行存儲，RAM用于存放采樣值及一些臨時的計算結果，EPROM用于存放程序，EEPROM用于存放整定值及一些重要的數據。1.2定值轉換（1） 電流電壓定值A/D轉換得到的數字量要除以一定的比例系數才能真實地反映實際的電流電壓值。為了盡量避免除法運算和減少定值比較時的計算量，可以將原始電流電壓定值乘以一定的比例系數之后再與計算值進行比較。另外由于傅氏計算中為了避免開方運算，實際得到的是幅值平方。故原始定值可以取平方與計算值比較。（2） 時間定值時間計數是在軟件定時器中斷中完成的，時間定值轉換成定時器中斷次數與時間計數進行比較。1.3 濾波及傅氏算法設A/D采樣得到的原始樣值為ik，則采用差分濾波算法得到的差分樣值Ik＝ik－ik-2。式中ik為第k次原始采樣值，ik-2為第k-2次原始采樣值。輸入信號是周期函數時，可以采用傅氏算法分離其基頻及倍頻分量。以基頻分量為例，按每周波采樣12次：由于全周傅氏算法必須在系統發生故障一周后計算才有效，其最小響應時間至少為20MS。為使計算能在更快的時間內得出結果，可以采用半周傅氏算法計算如下：采用半周傅氏算法最小響應時間可縮短為10MS。1.4 突變量方式起動投跳閘保護采用突變量方式起動，即連續三次｜｜Ik－Ik-12｜－｜Ik-12－Ik-24｜｜≥ 突變量時起動保護。突變量在定時器中斷程序里進行判斷，以保證跳閘時間的準確性。式中Ik為當前差分樣值，Ik-12為一周波前差分樣值，Ik-24為兩周波前差分樣值。1.5 人機對話一方面當保護動作或裝置故障時，在屏幕上顯示相關的故障信息，另一方面接受用戶的整定值并存入EEPROM。為了方便用戶調試整套裝置的硬件，可專門設置一些人機對話形式的調試程序。如對RAM的讀寫、時鐘的對時、采樣通道的校驗、重要算法的校驗、開關量的校驗、串行通信的校驗等。2 設備抗干擾、自檢和自適應；2．1 硬件抗干擾（1）磁環和抗干擾電容所有交流輸入端子、開關量輸入端子、直流電源輸入端子均先經磁環和抗干擾電容后再進入裝置。所有繼電器出口均先經磁環和抗干擾電容后再輸出至端子。本措施具有極強的電磁兼容性。（2） 復位電路采用MAXIM公司的微處理器監控芯片MAX706，實現以下功能：① 系統上電或手動復位時產生復位脈沖輸出至CPU；② 獨立的看門狗（Watchdog）輸出。在一定的時間內看門狗輸入未被觸發，則看門狗輸出使CPU復位。設置看門狗功能提供了一種使系統從瞬時故障中自動恢復的能力。MAX706看門狗功能與CPU內部的看門狗功能配合使用以達到雙重化的目的。2．2 軟件抗干擾（1）冷、熱啟動入口不同開機上電啟動時的初始化入口稱為冷啟動入口，其它原因引起的復位啟動入口稱為熱啟動入口。當熱啟動的初始化工作不同于冷啟動時，可采用冷、熱啟動入口不同的方法解決。設置一個校驗字，程序入口處判校驗字正確與否。冷啟動時由于放置校驗字的單元為隨機數，故執行冷啟動初始化程序并置校驗字單元的值。熱啟動時校驗字正確則進入熱啟動初始化程序入口。（具體流程見圖1）（2）未用存儲單元的處理未用的存儲單元全部置為復位指令代碼，一旦程序跑飛到這些未用單元，可以直接返回到熱啟動入口處繼續執行程序。 2.3裝置自檢EPROM、EEPROM芯片自檢可采用求和尾碼校驗法。即將規定地址空間的單元內容累加，溢出不管，最后累加的結果與預定的校驗碼比較，從而判斷ROM中有無單元損壞。（具體流程見圖2）RAM芯片自檢可先將待檢驗單元內容保存起來，然后將55H寫入該單元，讀該單元的值，檢查是否正確。再將AAH寫入待檢驗單元，再讀該單元值，檢查是否正確。檢驗完畢恢復該單元的值。這種方法可測試每個存儲單元每一位的兩種二進制狀態，對于檢測壞單元數據線粘連有較好的效果。（具體流程見圖3）出口回路自檢可采用一路開關量，專門用來監視出口繼電器的開閉狀態。通信自檢由于保護裝置是從機，通信出錯的處理主要由通信管理機負責，保護裝置只負責簡單的報文內容校驗。任何裝置自檢故障，均立即閉鎖跳合閘出口回路。3 適應標準規約的通信能力。4．1 硬件連接采用光電隔離的RS485/RS422標準通信接口與外界進行通信聯系。可與裝置直接或間接相連的外部設備有：通信管理機、RTU或打印機等。（其連接如圖4所示）4．2 微機保護與通信管理機、RTU通信由圖5可見，保護裝置與通信管理機之間可直接通過RS485/RS422接口相連，亦可將RS485/RS422接口轉換為RS232接口后再與通信管理機相連。保護裝置與RTU之間可通過通信管理機相連，亦可將RS485/RS422接口轉換為RS232接口后直接與RTU相連。保護裝置與通信管理機通信采用一對多主從查詢方式。通信管理機為主機，保護裝置為從機。程序結構上主機采用查詢方式，從機采用中斷方式。正常運行時，保護接受來自通信管理機的查詢命令并作出相應的應答。當保護動作或裝置自檢出錯時，保護主動上送事件信息及自檢報告。4．3 微機保護與打印機相連由圖5可見，保護裝置與打印機之間相連有以下幾種方式：（1）將RS485/RS422接口轉換為RS232接口后與串行打印機相連；（2）將RS232接口轉換為并行接口后與并行打印機相連；（3）通過通信管理機與并行打印機相連；（4）通過RTU與并行打印機相連。當多臺保護裝置組屏在一起需共享一臺打印機（這里以串行打印機為例，接并行打印機時只需加多一個串/并轉換即可）時，由于保護與打印機通信只需發送兩根線，故可利用全雙工的RS422接口，將接收兩根線用于裝置與裝置之間的級聯，即一臺保護裝置的發送端與另一臺保護裝置的接收端依次相連，最后一臺保護裝置的發送端經RS422/RS232轉換后與串行打印機相連。（見圖5）5 結束語目前隨著計算機技術的迅速發展，電力系統產品技術也不斷的在更新，本文就微機型繼電保護裝置提出了產品開發的基本思路，如何將最先進的新技術運用到產品開發中是工程設計人員最應把握的開發方向。