一、微机保护装置的典型结构

    微机型保护装置实质上是一种依靠单片微机智能地实现保护功能的工业控制装置。一般典型的微机保护结构是由五个部分构成的，即信号输入电路、单片微机系统、人机接口部分、输出通道回路及电源部分，如图1－l所示。

                                             （一）信号输入电路

                                              微机保护装置输入信号主要有两类，即开关量和模拟量信号。信号输入电路部分就是妥善处理这二类信号，完成单片微机系统输入信号接口功能。

                                              通常输入的开关量信号不能满足单片微机的输入电平要求，因此需要信号电平转换。为了提高保护装置的抗干扰性能，通常还需要经整形、延时、光电隔离等处理。

    输入的电压和电流信号，是模拟量信号。由于计算机是一种数字电路设备，只能接受数字脉冲信号，所以就需要将这一类模拟信号转换为计算机能接受的数字脉冲信号。完成模拟量至数字脉冲的变换称为模数变换，输入模拟量信号的模数变换电路也称作输入信号调理电路。

   （二）单片微机系统

    微机保护装置的核心是单片微机系统，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，除了这些硬件之外，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任务是完成数值测量、计算、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。除此之外，现代的微机保护应具有各种远方功能，它包括发送保护信息并上传给变电所微机监控系统，接收集控站、调度所的控制和管理信息。关于单片机的结构和原理详见附录A。在附录A里简单扼要地概括了MCS－51系列单片机的构造和原理。

    这种单片微机系统可以是单CPU或多CPU系统。一般为了提高保护装置的容错水平，目前大多数保护装置已采用多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CPU或芯片损坏均不影响其他保护。除此之外，各保护的CPU总线均不引出，输入及输出的回路均经光隔处理，各保护具有自检与互检功能，能将故障定位到插件或芯片，从而大大地提高了保护装置运行的可靠性。但是对于比较简单的微机保护，由于保护功能较少，为了简化保护结构，多数还是采用单CPU系统。

   （三）人机接口部分

    在许多情况下，单片微机系统必须接受操作人员的干预，例如整定值的输入，工作方式的变更，对单片微机系统状态的检查等都需要人机对话。这部分工作在CPU控制之下完成，通常可以通过键盘、汉化液晶显示、打印及信号灯、音响或语言告警等来实现人机对话。

   （四）输出通道部分

    输出通道部分是对控制对象（例如断路器）实现控制操作的出口通道。通常这种通道主要任务是将小信号转换为大功率输出，满足驱动输出的功率要求。在出口通道里还要防止控制对象对微机系统的反馈干扰，因此出口通道也需要光隔离。总的说来输出通道仍然是一种被控对象与微机系统之间的接口电路。

     (五）电源部分

    最后一部分是电源。微机保护系统对电源要求较高，通常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的直流电压。它把变电所的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极强的抗干扰水平，对来自变电所中因断路器跳合闸等原因产生的强干扰可以完全消除掉。

    目前，微机保护装置均按模块化设计，也就是说对于成套的微机保护、各种线路和元件的保护，都是用上述五个部分的模块化电路组成的。所不同的是软件系统及硬件模块化的组合与数量不同。不同的保护用不同的软件来实现，不同的使用场合按不同的模块化组合方式构成。这样的成套微机保护装置，对于设计、运行及维护、调试人员都带来了极大方便。