郑州职业技术学院 毕业设计（论文）
力得到提高，有力地实现保护的快速可靠性。
2.4微机保护的算法基础
微机保护装置根据模数转换器提供的电气量的采样值进行分析、运算和逻辑判断，以实现各种继电保护功能的方法成为算法。微机算法可分为两类。一类是由输入的采样点得出继电保护所必需的电气量的各要素，如正弦量的幅值、频率和相角；另一类是以方程和逻辑的形式实现继电保护的动作特性。评价算法优劣的标准是精度和速度。算法的速度包括两方面：一是算法所要求的采样点数（数据窗长度），二是算法的工作量。另外，为了保证信号的正确性，相应的数字滤波也是非常必要的。
对于求取电气量的各要素的算法，主要有：①两点乘积算法；②导数算法；③积分算法；④傅式算法；⑤最小二乘法。其中，以傅式算法应用较为广泛。该算法的数据窗长度为一个周波，且对于高频分量的滤波能力较强，但对于非周期分量引起的低频分量的抑制能力较差。对于偏移度较高的短路故障，可在傅式算法前加一数字滤波（如差分滤波），来减弱非周期分量的影响。
2.5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装置，其模拟量的数据文件，应能转换成标准格式输出。
微机保护采用的单片机软件编写一般采用汇编语言。现今微机保护开发的手段是C语言与汇编语言混合编程，采用C语言编程功能软件独立于硬件之外，可以模块化设计，这符合软件模块化的要求，具备很强的可移植性，继承性。 C语言作为一种高级语言，又是一种较低级的语言，它具有丰富的库函数，强大的图形、数据的处理能力，使用方便灵活等优点，同时它又提供了指针和地址操作的能力，毫无疑问十分出色，但与汇编语言相比，仍有运算处理速度慢、无法准确定时的缺点。
11
郑州职业技术学院 毕业设计（论文）
因此用C语言作为主语言，调用汇编语言编写子模块，二者相互结合，可以提高程序执行速度和效率，达到事半功倍的效果如需快速控制时，可用汇编语言，如采样，A/D转换等，而用C语言编写数据处理程序及人机界面程序，可以充分利用C语言的库函数。
还有一种更为高效、方便、快捷的手段，就是采用图形化逻辑可编程技术，此保护开发可快速形成保护自动化功能过程。逻辑图输入—解析逻辑图一逻辑图执行。其执行效率逻辑运算速度可达到每秒300个逻辑门，这当然需要相应的软件支持。
继电保护的种类很多，按保护对象分，有元件保护，线路保护等，按保护原理分有差动保护，距离保护，电压电流保护等。然而，不管哪一类保护的算法，其核心问题归根结底为不外乎是算出可表征被保护对象运行特点的物理量，如电压、电流等有效值和相位以及视在阻抗等，或者算出它们的序分量或基波分量或某次谐波分量的大小和相位等，有了这些基本的电气量的计算值，就可以很容易构成不同原理的保护。所以这些基本电气量的算法研究一直以来是人们研究的重点。
第三章 具体应用
3.1微机保护优势
微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势：高速的运算能力和完
备的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路和成热的数据采集，A/D模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可取性方面均优于以往传统的常规保护，而显示了强大生命力，与传统保护相比，微机继电保护装置共有的优点主要有以下几点
1.可靠性高。微机保护装置具有自诊能力，可随时对其自身的硬件和软件进行检测，如有异常就会发出报警。
2.保护性能得到较好改善。微机保护装置是用数学运算方法来实现保护功能。
3.易扩展功能。便于信息的管理与交换。微机保护装置能提供各种动作时
12
郑州职业技术学院 毕业设计（论文）
序、动作时间、故障类型、相别及故障前后电压、电流跟踪采样记录等信息，对线路保护，还可附加测距功能。 4.维护调试方便。
3.2具体应用
华东电网220kV线路已逐步将原先的晶体管保护用国产的双微机保护代
替，微机保护主要是南自厂的WXB—X系列，四方公司CLS—X系列或南自院的LFP—X系列以及许继的WXH—11系列。宁波电业局在220kV线路上普遍采用南瑞继保公司的LFP—901A加南京电力自动化设备厂的WXB—11C双微机线路保护，110kV线路逐步采用南瑞继保公司的LFP—901(B)或许继的WXH—11/FX(GX)微机线路保护，保护投运后运行情况良好。另外，美国SEL公司SEL微机保护，瑞典ABB公司的REL微机保护等国外保护目前在华东电网500kV线路上也使用颇多。
第四章 常用微机系列简介
4.1 WXB-01系列 WXB—01是国内第一代微机保护之一，由华北
电力学院研究开发，上海继电器厂制造，装置特点是采用了电压/频率变换(VFC)构成模数转换器，采用了多CPU(8031芯片，八位单片机)并行工作方式的配件结构，装置配置了四个硬件完全相同的CPU插件，每个插件独立地完成一种保护功能。一般情况下，四个硬件相同的插件可以配不同的软件，分别构成高频、距离、零序和综重。上述所有保护均能独立选相，相互之间没有依赖关系。采用多CPU结构后，每个单片机只承担一种保护的功能，因而保护的动作速度可以得到快速保证。利用多CPU自检及对CPU巡检相结合，相对独立又相互备用，提高了保护的可靠性。
微机保护原理大同小异，WXB—11系列是在WXB—01基础上改进发展的，它同WXH—11系列这些装置的CPU核心模块都由以下芯片构成： 一片INTEL8031微处理机芯片用以执行各种保护程序； 一片32K的27256芯片用以存放各种保护程序；
13
郑州职业技术学院 毕业设计（论文）
三片2KEEPROM2817A芯片，用于存放保护定值； 一片8255并行接口芯片，用于开关量输入输出； 一片74LS373地址锁存器用于地址锁存； 一片74LS139译码器用于地址译码；
4.2 LEP—900系列
LEP—900系列微机保护选用的是16位增强型单
片机INTEL80C196控制单元。
8031芯片是INTEL公司生产的MCS—51系列，采用HMOS工艺，有5个中断源，其中内部有三个中断源，两个外部中断源，无片内ROM，但具有片外64KB的程序存贮器地址空间，256B内部数据存贮器地址空间及64K的外部数据存贮器地址空间，所以其必须外接EPROM程序存贮器。80C196芯片是INTEL公司推出的十六位高性能MCS—96系列单片机，运算速度快，精度高，主要特点是16位CPU，232字节寄存器文件，具有采样保持的10位A/D转换器，20个中断源，五个开入I/O口等。
微机保护虽有众多优点，但也并不是很完美。可靠性是对继电保护装置的基本要求之一。它包括两个方面：不误动和不拒动。由于微机本身独有的显著优点：
自诊断以及自适应特点，所以其误动的可能性很少，但是，各种干扰对微机保护造成的主要表现“读”或“写”出错，虽有纠错程序安排的自动纠正措施，但严重的是程序隐入死锁即程序出格，CPU停止了执行保护的任务还有微机直流电源消失等，这些都将使微机保护在被保护对象发生故障时拒动，应及时发现并采取相应措施。微机保护在运行时严禁复位，因为复位时CPU的读、写、信号和数据，地址都出现非稳定状态，容易造成数据错误、丢失及保护的误动。 微机保护所需直流电源一般由本身装置的逆变电源插件供给三组稳压电源24V，±15，及5V，三组电源均不共地，且均采用浮空方式，同外壳不相连。24V电源常用于驱动出口跳闸及其信号继电器及所开入量，±15V常用于各VFC芯片，+5V用于CPU和MMI(人机对话)。
微机保护投入运行一般需对保护装置作位合直流电源试验，直流电压缓慢地大幅度地变化(升或是降)试验，保护在此过程中不得出现有误动作或信号误表示
14
郑州职业技术学院 毕业设计（论文）
的情况。
微机保护总告警灯亮，同时4个保护(高频，距离、零序和综重)之一告警灯亮时，退出相应保护；如果两个CPU故障，应退出该装置所有保护，告警插件所有信号灯不亮。如果电源指示灯熄灭说明直流消失，应退出出口压板，在恢复直流电源后再投入。总告警灯及呼唤灯亮且打印显示CPUXERR信号，如CPU正常，说明保护与接口CPU间通讯回路异常，退出CPU巡检开关处理；若信号无法复归，说明CPU有致命缺陷，应退出保护出口板并断开巡检开关处理。 信息来源:www.tede.cn
微机保护对工作环境及对温度要求比较严格，不允许有超过发电厂变电站范围内的可能遇到的强电磁场存在，相对湿度为5％～95％，环境温度为－5～+40℃，超此范围应装空调。微机保护采用CPU芯片，极限工作温度也只有75℃左右，长时间超高温，使用时间长，死机也成必然。同时，如温度过高，CPU芯片也将采用降频技术实现散热的自保护措施，而这将大大降低CPU的运算速度以及数据处理能力，而这有可能使微机保护产生严重错误，保护有可能失去作用，所以微机保护工作环境温度也必须引起极大重视。
15