微机保护装置的硬件结构及其功能简介

微机保护装置是一个具有继电保护功能的微机系统，它的硬件结构如图21所示，主要包括以下五个部分：

图21　微机保护装置硬件结构

（1）数据采集单元，即模拟量输入系统，它将模拟量准确地转换为微机能够识别的数字量，包括电压形成器、低通滤波器（ALF）、采样保持器（S/H）、多路转换开关（MPX）以及模数转换器（A/D）等器件。

（2）数据处理单元，即微机主系统，它将数据采集单元输出的数据进行分析处理，完成各种继电保护的测量、逻辑和控制功能，包括微处理器（CPU）、只读存储器（ROM）或闪存（FLASH）、随机存取存储器（RAM）、时钟（CLOCK）等器件。

（3）开入/开出系统，完成各种外部开关量输入以及人机对话功能；保护的出口跳闸、信号显示、打印、报警等功能。它由多种输入/输出接口芯片、光电隔离器、有触点中间继电器等组成。

（4）通信接口，负责与外部设备的通信联系。与后台系统（如保护管理机、保护信息子站等）通信时，将保护的各种信息传送到后台，或接受后台的查询及远方定值修改。在纵联保护中，与对端保护交换各种信息。(www.xing528.com)

（5）电源模块，微机保护系统对电源要求较高，统称这种电源是逆变电源，即将直流逆变为交流，再把交流整流为微机系统所需要的直流电压。这样可以把强电系统的直流电源与微机的弱电系统电源完全隔离开。通过逆变后的直流电源具有很强的抗干扰能力。

目前，随着集成电路技术的不断发展，已有许多单一芯片将微处理器、只读存储器、随机存取存储器、时钟、模数转换器、并行接口、闪存、数字信号处理单元（DSP）、通信接口等多种功能集成于一个芯片内，构成了功能齐全的单片微机系统，为微机保护的硬件设计提供了更多选择。其中，还出现了芯片对外连线没有了任何数据总线、地址总线和控制总线的微型机，实现了“总线不出芯片”的设计，有利于提高微机保护设备的可靠性和抗干扰能力。

图22为某高压线路微机保护的硬件结构图，其中光端机仅用于纵联差动保护，它采用单片机＋DSP（高速数字信号处理芯片）的模块化设计，由DSP完成所有的数字滤波、保护算法和出口逻辑，单片机独立采样，完成装置的总启动和人机界面、后台通信及打印功能。DSP具有运算速度快、内存大的特点，单片DSP就完成了所有的主后备保护功能，并有较大的冗余，不需扩展外部内存，设计简洁、可靠。它采用独立的数据采集系统，启动单元与保护测量单元的数据采样系统在电子电路上完全独立，只有总启动组件动作才能开放出口继电器正电源，从而保证了任一器件损坏不至于引起保护误动。

图22　高压线路微机保护硬件结构