数据处理单元：微机主系统及保护功能选择

数据处理单元即微机主系统，是微机保护装置的核心部分，包括CPU、存储器、时钟、人机接口等。

1.CPU

微机保护的核心是单片机系统，它是由单片微机和扩展芯片构成的一台小型工业控制微机系统，除了硬件之外，还有存储在存储器里的软件系统。这些硬件和软件构成的整个单片微机系统，主要是完成数值测量、逻辑运算及控制和记录等任务。除此之外，现代的微机保护还具备各种远方监控功能，例如发送保护信息给后台，或从后台接受控制和管理信息。

一般地，主要是根据保护功能选择CPU类型。原理复杂，动作速度快的保护选择比较高档的CPU。这个单片微机系统可以是单CPU或多CPU。一般为了提高保护装置的容错能力，目前大多数保护装置都采用多CPU系统，尤其是较复杂的保护装置，其主保护和后备保护都是相互独立的微机保护系统。它们的CPU是相互独立的，任何一个保护的CPU或芯片损坏均不影响其他保护，而且整个保护的CPU总线均不引出，从而大大提高了保护装置运行的可靠性。但是对于比较简单的保护装置，由于保护功能较少，为了简化硬件结构，多数还是采用单CPU系统。

例如，图22所示的数据处理单元，是由单片机（CPU）和数字信号处理器（DSP）组成，CPU完成装置的总启动元件和人机界面及后台通信功能，DSP完成所有的保护算法和逻辑功能。装置采样率为每周波24点，在每个采样点对所有保护算法和逻辑进行并行实时计算，使得装置具有很高的固有可靠性及安全性。

2.存储器

存储器用来存放程序、数据和中间运算的结果。存储器的种类很多，微机保护常用的存储器有EPROM、E2 PROM、FLASH和RAM。

EPROM一般用于存放保护装置的程序。采用EPROM改写时，必须将原来的内容取出，用紫外线照射擦去原来写入的内容，才能重新写入。为了减少EPROM芯片的插拔次数，通常需要装设专用写入电路，这将给运行带来很大的不便，故一般用于存放不常改动的程序。

E2 PROM一般用于存放保护的定值。它可在5V单电源下反复读写，无需特殊读写电路。在写入时它可同时将原来的内容擦去，写入成功后即使断电也不会丢失数据。读出数据时速度与EPROM、RAM相似；写入时，则要求速度较慢。因此E2PROM适合用来存放定值。(www.xing528.com)

许多新开发的保护装置采用闪烁存储器（Flash Memory）作为程序存储器。相对于EPROM和E2PROM，其优点在于存储容量巨大，并可现场编程。

RAM中的内容可根据需要随时写入或读出。写入时，原内容即被擦掉，断电后，RAM的内容也随之丢失。因此，RAM中的内容是暂存的，包括待打印的内容、循环存入的采样报告、由E2PROM中读出的定值、程序执行中的标志和中间结果等。

3.时钟

时钟模块为保护装置的各种事件记录提供时间基准，是微机保护装置本身工作、采样以及与电力系统联系的时间标准。它具有独立的振荡器，由专用的电池供电，故装置停电时，时钟电路仍能运行。整个微机保护装置的时钟必须是统一的，其标准是硬件时钟。在微机系统中，一般每隔一定时间，要通过串行口，由标准时钟统一各CPU插件的时钟。

4.键盘、显示器、串行口

它们主要作为本地的人机接口，如修改和显示定值等，它们都有标准的接口电路。

5.打印机

打印机主要是用来打印定值、故障报告等，一般都使用并行打印机。为了避免打印机带来的干扰，通常用光耦将保护装置与打印机隔离。随着变电站自动化和网络技术的发展，很多站内只设后台打印机或者不设打印机。