10kV变配电站微机保护装置硬件与软件设计有关问题分析

10kV变配电站微机保护装置硬件与软件设计有关问题分析

1 变配电站微机保护的应用与推广
随着电子技术、计算机技术与通信技术的发展，以及电子元器件质量的提高；微机保护的功能不断增强，而价格却越来越低。需要三种以上保护并加就地监控时，微机保护的功能价格已经低于传统的继电器保护，何况有些保护功能传统的继电器保护是很难完成的。现在电力系统变配电站继电保护基本上都采用微机保护，工业与民用建筑变配电站继电保护也普遍应用与推广采用微机保护。变配电站综合自动化装置除具有微机保护功能外，还具有就地监控与远方调度功能。

2变配电站微机保护的特点

2.1 二次电路设计决定于硬件，保护功能决定于软件
2.1.1传统的继电器保护二次电路需要根据保护所选用的继电器来设计，二次电路设计比较复杂。微机保护的二次电路设计只需要按照其端子定义，进行测量、控制与保护以及信号回路设计就可以了。由于保护功能决定与软件，二次电路设计比较简单。但因为各厂家产品的端子定义不统一，微机保护的二次电路标准图设计比较困难。只能以端子定义有一定代表性的产品为基础，进行微机保护的二次电路标准图设计。
2.1.2 微机保护将需要的电流与电压通过硬件采集到之后，各种保护功能均由软件来实现。现在大都采用组态软件，而且按照保护种类进行组态，不再按照保护对象分为线路、变压器、高压电动机、高压电容器等保护装置。硬件只有一到两种，称为综合保护装置或通用保护装置。这样二次电路设计就更为简单。
2.2 保护试验、定值设置与维护简单方便
2.2.1 微机保护的保护试验可以在现场进行。通过键盘与液晶显示，定值设置方便而准确。
2.2.2 微机保护有自诊断功能，通过运行与通信指示灯可随时发现是否死机与通信中断。通过键盘与液晶显示可以观察到各种测量参数与保护定值，硬件故障可更换模块，维护简单方便。

3目前变配电站微机保护存在的一些问题

3.1 由于微机保护产品标准不统一，而变配电站综合自动化系（微机保护）统包括监控功能，它适用于电力系统变配电站。有些工业与民用变配电站采用电力系统变配电站综合自动化系统产品，在产品选型与系统调度等方面盲目追求高标准。
3.2 电气设计规范与电气设计手册不能根据新技术与新产品的发展及时进行修订，对微机保护的应用与推广带来一定影响，甚至成为其发展的瓶颈。变配电站综合自动化系统（微机保护）普遍推广后，进线与母线分段短路器以及计量柜设置、操作电源设计、备用电源互投判电压、低电压保护判电流、负序电流与电压保护等保护功能增加后，如何设置及整定等都有许多需要讨论的问题。
3.3 国外微机保护发展很快，已经向数字化发展，但国内在电流与电压互感器与断路器操动机构等方面的发展不配套，对微机保护的发展造成一定影响。
3.4 微机保护的发展对供配电系统继电保护整定有直接影响，例如保护选择性连锁技术可以有效防止变配电站越级跳闸，但供配电系统继电保护整定值要由供电部门来决定。要实现保护选择性连锁就必须经过供电部门的同意，在国家规范没有明确规定之前，这一先进技术很难普遍推广。又如将保护选择性连锁技术与方向保护用于环网式供电，可以更加提高环网式供电的可靠性，但也要通过供电部门的同意，在有关规范与设计规定中作出明确规定也非常困难的。

4变配电站微机保护装置开关量输入有关问题分析

4.1 开关量输入为微机保护的信号回路，它和控制回路与测量回路组成微机保护的三个外部接口电路。
4.2 变配电站微机保护装置开关量输入的种类
4.2.1 微机保护装置的开关量输入分为位置信号、报警信号与监视信号三种。
4.2.2 位置信号反映断路器、隔刀闸离与接地刀闸合分状态以及手车试验与运行位置等。这些信号传输到计算机后，值班人员可以随时观察到现场的运行状态。有些还利用开关量输入位置信号作为遥控允许合闸，以及重合闸等闭锁信号。对于没有计算机系统的变配电站遥控允许合闸信号就不再需要。
4.2.3 报警信号主要有变压器的瓦斯与温度信号，以及高压电动机故障与工艺跳闸等信号。
4,2,4 监视信号主要有合分闸回路断线监视、控制与合分闸电源监视等。合分闸回路断线与控制电源监视由设计在微机保护装置内部的开关量输入来实现，它与二次电路设计无关。
4.3 变配电站微机保护装置开关量输入的电源电压选择
4.3.1 微机保护装置的开关量输入的电源电压有直流24V、直流110V、直流220V与交流220V四种。微机保护装置内部开关量输入采用光电隔离。电源电压为直流24V时，开关量输入的直流24V电源由微机保护装置提供。电源电压为直流110V、直流220V与交流220V时，开关量输入的电源直接由直流110V、直流220V与交流220V操作电源提供。
4.3.2 直流24V、直流110V、直流220V比交流220V受线间电容的影响小。但直流24V不宜用于远距离的信号。交流220V容易受线间电容的影响。
4.4 变配电站微机保护开装置关量输入有关问题分析
4,4,1如果软件通过断路器的合分状态来监视合分闸回路断线与控制电源，就可以省掉微机保护装置内部的开关量输入。合分闸电源监视可以选用带报警辅助接点的断路器，其报警辅助接点接到微机保护的开关量输入报警信号上来实现监视。
4,4,2 电源电压为直流24V时，开关量输入的直流24V电源由微机保护装置提供，如果在微机保护装置内部的开关量输入每个回路加一个反向保护二极管，将直流24V电源的负极与直流操作电源的负极连接在一起，电源电压为直流24V电源时也可以利用软件通过断路器的合分状态来监视合分闸回路断线与控制电源，但不能用于交流操纵电源。
4,4,3 微机保护装置的开关量输入的路数一般为8～10路，有些多达12路。电力系统35kV以上的变电站开关量输入信号比较多，工业与民用建筑10kV变配电站开关量输入信号比较少，有8～10路完全可以满足要求。对于位置信号与报警信号可以通过软件组态来设置。看起来好象有利于设计选用，实际使用过程中会使每个变配电站开关量输入外部接线差别比较大，对维护不一定有利，也增加了软件的内容。变配电站开关量输入位置信号数量要大于报警信号数量，比较合理的方案是把前几位规定为位置信号，只把后4位规定为可设置位置与报警。
4.4.4 现在工业与民用建筑小型10kV变配电站也开始推广微机保护，一般都不设置计算机。信号报警需要采用中央信号分路报警。除采用断路器的合分状态来监视合分闸回路断线与控制电源外，隔离与接地刀闸合分状态以及手车试验与运行位置等采集后，基本上没有太大用途。微机保护装置减少几路开关量输入位置信号虽然没有太大意义，但有了这些开关量输入位置信号端子，二次电路设计时就会把它设计上，从而增加了开关柜的接线，造成浪费。从全国范围来讲造成的浪费就会很大。如果有关设计规范与规定能作出一些规定，还是有一定实际意义的。
4.4.5 微机保护装置保护出口的连接片设置一直是一个有争议的问题。设置保护出口的连接片主要是为了方便保护试验。在作电流速断试验时所加的试验电流要超过过电流保护定值，加速断试验电流需要一定时间，此时过电流保护等就要动作。因此必须将过电流保护等退出。虽然可以利用软件保护设置将过电流保护退出，电流速断试验结束后再利用软件保护设置将过电流保护投入。这样电流速断试验时软件保护设置麻烦，由于没有外部明显标志，电流速断试验结束后软件保护设置忘记将过电流等保护投入，不容易发现。
如果有过电流保护等出口连接片，电流速断试验时只需要将过电流保护出口连接片打开，电流速断试验结束后再将过电流保护出口连接片投入，就不需要通过软件来解除过流等保护。不仅操作非常方便，而且有外部明显标志。这也是用户要求有连接片的主要原因。
有些微机保护装置有多个保护出口继电器，连接片接在继电器线圈的电源上。如果将连接片接到微机保护的开关量输入上，来作为保护投入与退出的判据，可减少保护出口继电器，降低成本，并可缩短速断保护的动作时间。
4.4.6微机保护装置的开关量输入还可以用来传递保护选择性连锁与备用电源互投信号，这应可以减少外部控制电缆芯数。有利于调试与维护。
保护选择性连锁与备用电源互投的传递信号，可以利用通信来实现。计算机网络现场总线就是各单元之间可以相互交换信息，但通信都要求采用标准规约，不宜改动。利用开关量输入与输出传递保护选择性连锁与备用电源互投信号，也就是采用I/O通信技术，由于传递的信息量非常少，通信规约很简单。采用专用的I/O通信线，可靠性也高。
4.4.7 有些微机保护装置的开关量输入采用两级光电隔离，为了增强抗干扰性能，其必要性有待讨论。微机保护开关量输入光电隔离的电流比较小，离散性也很大。如何加大光电隔离的电流，提高抗干扰性能，也是一个有待讨论的问题。
4.4.8 采用交流操作时，线间电容对微机保护开关量输入光电隔离干扰比较大。对于户外变配电站，以及户内变配电站的变压器瓦斯与温度信号和高压电动机的故障信号等，微机保护开关量输入光电隔离干扰问题就更大。
4.4.9 采用交流操作时，微机保护装置内部合分闸回路断线与控制电源监视有时也不稳定。线间电容干扰是主要原因，解决起来比较困难。
4.4.10 微机保护装置的开关量输入硬件与软件虽然都很简单，早期微机保护的开关量输入处理的不太好，经常出现误报。现在硬件采用光电隔离技术，软件采用数字滤波，微机保护的开关量输入的误报问题基本解决。由于开关量输入报警信号对时间要求不严格，软件可以采集若干次以后，进行数字滤波后再报警或跳闸。
4.4.11 微机保护装置的开关量输入的信号公共端接操作电源的负电源或电源的中性线（N线），有些则接操作电源的正电源或电源的相线（L线），也给二次电路设计的标准化带来影响。
4.4.12 微机保护装置的开关量输入需要根据变配电站的使用要求，二次电路设计和微机保护装置硬件与软件设计，以及变配电站性质来统一考虑，才能够确定出比较合理的方案。这一工作涉及到产品开发、用户以及变配电站设计等多个单位，统一认识比较困难。

5变配电站微机保护装置开关量输出有关问题分析

5.1 开关量输出为微机保护装置的遥控合分闸、保护跳闸出口与报警输出回路，它和信号回路与测量回路组成微机保护的三个外部接口电路。
5.2 变配电站微机保护装置开关量输出的内容
微机保护装置开关量输出包括遥控合分闸出口、保护跳闸出口与报警出口，以及内部防跳继电器控制。
5.3 变配电站微机保护装置开关量输出有关问题分析
5.3.1 控制电源已经引入微机保护装置，合分闸出口通过两个端子为有源输出接点，电压与控制电源相同，接点容量为交流5～10A，直流一般达不到5～10A。微机保护装置没有合分闸自保持时，只能靠延长合分闸继电器吸合时间，由断路器辅助接点来断开合分闸控制。
5.3.2 报警出口应为继电器干接点，电压应为250V，接点容量为0.5～1A。报警应有事故跳闸与事故预告两个报警出口，三个端子中一个为公共端。有些微机保护装置有多个报警出口，通过软件可以设置为电流速断与过电流等多个报警，实际应用意义不大。有计算机系统的变配电站由通信将各种报警信号传输到计算机，计算机可以进行报警，并显示出各种报警内容与时间。事故跳闸与事故预告两个报警出口可以统一引到值办室集中报警信号箱，作为计算机报警的后备报警。
5.3.3 无计算机系统变配电站，各开关柜的事故跳闸与事故预告两个报警出口应分别引到值班室分路报警中央信号屏，进行分路报警。中央信号屏可按照常规中央信号屏来设计。微机保护装置的事故跳闸与事故预告报警出口时间可以设置，但最长只有99秒；所以中央信号屏应设计自保持电路，或微机保护装置的事故跳闸与事故预告报警出口时间增加可设置为自保持功能。
常规中央信号屏只有事故跳闸与事故预告分路报警，所以有些微机保护装置有多个报警出口，对于无计算机系统的变配电站更无必要，否则中央信号屏的设计就非常复杂。出现事故跳闸或事故预告报警报警后，值班人员可以从中央信号屏上观察到是那一个开关柜发生事故跳闸或事故预告报警，然后到发生报警的开关柜前，从液晶显示屏上可以观察到报警的内容与时间。
5.4 变配电站微机保护装置防跳回路有关问题分析
5.4.1 防跳回路是变配电站二次电路设计的一项必不可少的内容之一。如果不设计防跳回路，当合闸回路发生故障而处于接通状态时，手动分闸或事故跳闸后会马上又合闸。如果是事故跳闸，事故没有消除前又会马上多次合闸与跳闸。如此反复不仅会使事故扩大，断路器也会因此损坏。所以防跳回路是必不可少的，而且要可靠。
5.4.2 传统的防跳回路采用专用的有电流与电压两个线圈的防跳继电器。其电流线圈串接在分闸回路，电流线圈一对常开接点用于分闸自保持，一对常开将电压线圈并接在合闸回路，电压线圈一对常开接点接在合闸回路进行自保持，一对常闭串接在合闸回路。如果合闸回路发生故障而处于接通状态时，当手动分闸或事故跳闸时，防跳继电器电流线圈起动，一对常开将电压线圈起动，电压线圈一对常开接点自保持，串接在合闸回路的一对常闭断开合闸回路，就不能再合闸，起到防跳保护。
5.4.3 防跳继电器小型化后可直接焊接在微机保护装置线路板上，即内部带防跳。由于目前还没有定型的交流防跳继电器，微机保护装置用于交流操作时，要将防跳继电器取掉，因此就没有防跳功能。此时二次电路中应设计应设计防跳，或选用带防跳功能的操动机构。
5.4.4 防跳继电器电流线圈串接在分闸回路，二者额定电流必须匹配。防跳继电器电流线圈的额定电流最小为0.5A，永磁操动机构的分闸回路电流只有几十毫安，无法起动防跳继电器，选用永磁操动机构时，二次电路中应设计应设计防跳，或选用带防跳功能的永磁操动机构。
5.4.5 由于防跳继电器电流线圈串接在分闸回路，微机保护装置内部防跳与操动机构不宜同时采用，应优先采用操动机构内部的防跳，此时微机保护装置内部防跳继电器应取消。
5.4.6 为了解决交流操作的防跳问题，有些微机保护装置内部设计了防跳，电路比较复杂，需要经过实际运行考验后才可以推广应用。
5.4.7 可以进行采用软件防跳的研究。将微机保护装置内部分闸继电器的一对常闭接点串接在合闸回路，分闸继电器只要吸合，就将合闸回路断开。在有分闸时，软件判到合闸回路发生故障而处于接通状态后，将分闸继电器吸合并发出报警。由于它与分闸回路没有直接联系，所以可以用于交流操作，也可以与操动机构内部防跳同时采用。

6变配电站微机保护装置模拟量输入有关问题分析

6.1 模拟量输入为微机保护装置的测量回路，它和信号回路与控制回路组成微机保护的三个外部接口电路。
6.2 变配电站微机保护装置模拟量输入的内容
6.2.1 微机保护装置的模拟量输入包括电流与电压测量。然后由软件计算出有功与无功功率、功率因数以及有功与无功电能等参数。
6.2.2 电流测量根据现有电流互感器的特性有测量与保护电流测量、高压电力电容器不平衡电流，电源中性点接地的供配电系统零序电流和电源中性点不接地的供配电系统单相接地后的对地不平衡电容电流等。
6.2.3 电压测量有母线电压、线路电压、高压电力电容器不平衡电压和电源中性点不接地供配电系统单相接地后的对地不平衡电压。负序与零序电压由软件计算来取得。
6.2.4 变压器等温度测量为直流模拟量信号，工业与民用建筑变配电站一般不直接测量变压器温度，只采集变压器温度越限报警信号。
6.3 变配电站微机保护装置模拟量输入采集方式与采集输入最大值
6.3.1 微机保护装置模拟量输入采集方式为交流采样。电流测量采集电流互感器二次值，电压测量采集电压互感器二次值。
6.3 2 微机保护装置模拟量输入测量电流采集最大值为5A。有些微机保护装置扩大为10A，此时过负荷与过电流保护就可以用测量电流来判断。
6.3.3 微机保护装置模拟量输入保护电流采集最大值有50A与100A两种，可以根据供配电系统短路电流大小来选用。
6.3.4 现在开始生产二次侧额定电流为1A的电流互感器，可将电流互感器二次侧负载能力提高25倍，此时微机保护装置模拟量输入采集最大值应应为1A。主要用于高压电动机出线。
6.3.5微机保护装置模拟量输入零序电流采集，电源中性点接地的供配电系统零序电流与变压器低压侧零序电流采集最大值选用5A。电源中性点不接地的供配电系统零序电流采集最大值选用1A，最好选用0.5A。因为电源中性点不接地的供配电系统零序电流互感器一次侧额定电流为40A与20A ，二次侧额定电流为0.1A、0.2A与0.5A。微机保护装置内部测量零序电流的小互感器可选用1A穿芯式，一次侧绕两匝就为0.5A，绕四匝就为0.25A。

6.3.6微机保护装置模拟量输入母线与线路电压以及电源中性点不接地供配电系统单相接地后的采集最大值可选用150V。
6.4 变配电站微机保护装置模拟量输入采集路数
6.4.1微机保护装置模拟量输入需要测量三相或两相测量电流、三相或两相保护电流、差动保护一次侧与二次侧三相电流、零序电流、变压器低压侧零序电流、高压电力电容器不平衡电流与电压、三相母线电压、三相线路电压、以及电源中性点不接地供配电系统单相接地后的对地不平衡电压等。
6.4.2微机保护装置如果按照保护对象来分类，应根据保护对象的要求来确定模拟量输入采集路数，这样各种微机保护装置模拟量输入采集路数就不同，产品种类多不利于批量生产。
6.4.3微机保护装置如果为通用型，模拟量输入采集路数就要经过优化组合来确定出最佳路数。对于用于工业与民用建筑变配电站的微机保护装置还是有可能的。微机保护装置为通用型，不仅有利于批量生产，对变配电站二次电路设计和日后运行管理与维护都有好处。
6.4.4用于工业与民用建筑变配电站的通用型微机保护装置，微机保护模拟量输入路数可选择为11路。分别测量三相相测量电流、三相相保护电流、三相母线电压、两路零序电流。电源中性点不接地供配电系统单相接地后的对地不平衡电压，可以由电压互感器监测装置统一测量。
6.4.5电源进线有一路零序电流测量可改为测一相线路电压。两路零序电流测量可以测量变压器高低压侧零序电流，高压电力电容器出线有一路零序电流测量可改为测高压电力电容器不平衡电压，测不平衡电压需要单独安装电压互感器，工业与民用建筑变配电站高压电容器补偿容量不会太大，一般可以不测量不平衡电压。高压电动机一路零序电流测量可改为测差动零序电流，以实现高压电动机零序差动保护。
6.5 变配电站微机保护装置模拟量输入采集A/D转换的位数
微机保护装置模拟量输入采集A/D转换的位数，直接关系到测量精度。选用12位A/D，其分辨率为4096，测量精度可以达到2～5‰。对工业与民用建筑变配电站不一定需要选用12位以上的A/D。CPU内部的A/D转换为10位，10位A/D分辨率为1024，用来测量三相保护电流与电源中性点不接地供配电系统单相接地后的对地电压（零序电压）时，保护电流测量最大值为100A，电源中性点不接地供配电系统单相接地后的对地电压（零序电压）测量最大值为150V，可以满足保护电流测量精度3％的要求。

7变配电站电流与电压互感器二次侧接地及对地绝缘有关问题分析

7.1 变配电站电流与电压互感器二次侧中性点要求一点接地，多点接地各基地点电位变化，会影响到微机保护装置运行的稳定性。差动保护所有电流互感器二次侧中性点必须集中一点再接地。用于并网电压互感器二次侧中性点也必须集中一点再接地。变配电站采用等电位联结后，上述两个接地集中一点后可接到等电位联结线上，其他电流与电压互感器二次侧中性点可就地接到联结线上。
7.2 变配电站操作电源需要单独设置对地绝缘检测。电源中性点不直接接地供电系统的高压侧对地绝缘检测，还需要进行研究，

8变配电站微机保护装置内部电源有关问题分析

8.1 微机保护装置内部采用标准的开关电源为定型产品，其输入为交直两用，输入电压范围比较宽，可达80～260V。可以直接由变配电站直流110V与220V以及交流220V操作电源供电。开关电源的输出根据微机保护装置的要求有直流5V、±12V与24V。5V电源给CPU及外围芯片供电，经过DC5V / DC5V 隔离电源模块给通信芯片供电。24V电源给出口继电器供电。±12V电源给交流采样放大器供电，现在交流已经取消采样放大器，因此±12V电源就可取消。
8.2 微机保护装置采用嵌入式CPU与CMOS外围芯片，耗电量非常小。直流5V电源又称为系统电源，容量为0.5A。直流24V电源又称为现场电源，根据所选用的继电器线圈最大电流来决定其容量，继电器不会同时动作，一般容量为0.2A～0.3A，开关量输入电压为直流24V时，可选0.3A。
8.3 开关电源的输入与输出都有滤波电解电容器，其容量加大后，可延长微机保护装置允许断电时间，一般可达到断电0.5s不死机。这样就降低了对备用电源切换时间的要求，可以不再选用在线式UPS不间断电源。但备用电源切换时间应小于微机保护装置保护跳闸出口时间，一般为35ms。备用电源切换时间就应小30ms。
8.4 微机保护装置开关电源输入加光隔后给CPU一个开关量输入信号后，开关电源的供电电源断电后，0.5s内能发出断电报警信号，如果供电电源0.5s内恢复不了，发出的断电报警信号就消失。
8.5 微机微机保护装置用于交流操作时，微机保护装置供电电源一直是一个比较难处理的问题。国外有不需要外部供电电源的微机保护装置，微机保护装置电源由电流互感器提供。国内有些单位也开始开发。保护跳闸需要由断路器操动机构的电流脱扣器跳闸。这种方案只适用于交流操作无计算机系统的小型变配电站。
8.6 微机保护装置电源由电流互感器提供，技术上会有一定难度，电流互感器一次侧负荷比较小时，微机保护装置会失去电源而停止运行。建议微机保护装置电源由电压互感器提供，再由电流互感器给5V与24V电源滤波电解电容器充电，并加稳压管保护，技术上可能简单一些。

9变配电站微机保护装通信有关问题分析

9.1 微机保护装置的通信主要指各微机保护装置与计算机联网时的通信。电力系统变配电站与工业与民用建筑变配电站要求差别比较大。电力系统变配电站需要采用通信管理单元与电力系统上一级调度通信，通信规约必须选用电力系统规定的标准通信规约。
9.2 工业与民用建筑变配电站需要与工厂计内部的算机联网，有DCS系统的工业用户还要求与DCS系统联网。此时可以不经过通信管理单元，直接由变配电站管理计算机通过串行通信接口或网卡进行联网，由于只需要采集数据与信号，不需要遥控操作，可以采用RS－485标准接口与MODBUS标准通信协议。通信速率可为9600与19200波特，也可以采用以态网。
9.4 如果微机保护装置结构上分为采集与显示两个单元，二者之间的通信可以可以采用RS－485标准接口，通信速率可为19200或38400波特，可以不采用标准协议。各显示两个单元与通信管理单元或变配电站管理计算机之间的通信，可采用RS－485标准接口，也可CAN总线，但应采用标准协议。

10变配电站微机保护装置结构有关问题分析

10.1 现有微机保护装置结构为一个单元，国内均为户内型产品。
10.2 可以将微机保护装置结构分为两个单元，第一单元为数据采集、开关量输入与输出以及保护处理等，第二单元为显示、保护设置、功率与电能计算以及与通信管理单元或变配电站管理计算机通信等。
10.3 微机保护装置结构分为两个单元后，外壳结构可简化，成本可降低。第一单元为全封闭金属结构，安装于开关柜仪表室内，可缩短开关柜内部接线，安装时容易与开关柜柜体绝缘，可以提高抗干扰性能。第一单元还可以安装于户外操作箱内，可用于户外变配电站，可以节省大量测量与控制电缆，减少设计与施工工作量。还可以用作户外变配电站的后备保护。用于老变配电站改造，可以一路一路进行，改过程中停电时间短。
10.4 微机保护装置结构分为两个单元后，对软件编写有一定好处。第一单元可直接采用汇编语言，以提高软件的执行速度。开发定型后基本上不再改变。显示单元主要负责显示、保护设置、计算与通信，可以采用高级语言编程，可提高软件开发速度，也方便软件修改与升级。
10.5 微机保护装置结构分为两个单元后，可以改变变压器差动保护的结构方式。可以采用两个第一单元分别安装于变压器两侧，再和一个用于差动保护的显示单元通信，可以增加第一单元的通用性。当然变压器差动保护的计算方法要改变。

11工业与民用变配电站微机保护装置开发有关问题分析

11.1现在工业与民用变配电站微机保护装置，基本上是在电力系统微机保护装置基础进行开发的，有些直接推广电力系统变配电站微机保护装置。在保护配置等方面存在一定问题。根据工业与民用变配电站的特点，开发用于工业与民用变配电站微机的保护装置有一定的必要性。
11.2工业与民用变配电站微机保护装置的测量与信号输入，比电力系统变配电站要少一些。所以硬件应采用通用型，软件应按照保护性质来组态。
11.3工业与民用变配电站在没有计算机系统时，就不再需要通信接口，信号输入更少。用于交流操作时，微机保护装置及操作电源如何解决，存在一定问题。开发无需外部电源的用于工业与民用变配电站微机保护装置，需要进一步进行市场调查与技术经济论证。
11.4在工业与民用变配电站推广一些新技术，比电力系统变配电站要容易一些。保护选择性连锁、备用电源互投改进等，可以在工业与民用变配电站微机保护装置开发中进行。

12工业与民用建筑变配电站微机机保护装置软件设计有关问题分析

12.1 微机保护硬件确定后，保护功能由软件来完成。软件还可以改善与增加微机保护装置的功能。现在微机保护装置基本上都可以由软件来计算有功与无功电能，完全能够满足内部核算的要求。可以增加一个各微机保护装置之间的专用通信与I/O通信，各微机保护装置之间直接采用简单的通信协议相互通信，利用软件可以实现保护选择性连锁，改进备用电源互投，由电压互感器统一处理单相接地保护等。外部控制与信号电缆可以大量减少。
12.2 微机保护装置数据采集单元软件内容
12.2.1 微机保护装置数据采集单元软件包括：模拟量输入、开关量输入与输出、速断与过电流等基本保护处理、合分闸出口处理以及与显示单元通信等。用于后备保护时还包括与计算机通信。
12.2.2微机保护装置数据采集单元软件适时性要求比较高，宜采用汇编语言编程。
121.3 微机保护装置显示单元软件内容
12.3.1 微机保护装置显示单元软件包括：各种界面显示、参数组态、开关量输入组态、保护设置与定值组态、过负荷保护处理、高压电动机堵转与热保护等特殊保护处理，同数据采集单元通信以及与通信管理单元或变配电站管理计算机通信等。
12.3.2 微机保护装置显示集单元软件适时性要求不高，界面显示比较多，可采用高级语言编程。显示界面要尽量符合变配电站使用习惯与要求，达到不看使用说明书就可以进行操作。
12.4 微机保护装置断电报警有关问题分析
12.4.1 微机保护装置供电电源断电后，就失去保护应立即报警。有计算机时通信中断，所有信号也不显示，值班人员虽然可以发现，但由于没有报警，值班人员发现比较困难。有些微机保护装置采用继电器来进行报警，微机保护装置供电电源断电后继电器也断电，由其常闭接点来报警。这种方案一是继电器一直通电，另外由继电器常闭接点来报警，继电器断电后，常闭接点一直闭合，报警就一直存在，中央信号屏与计算机报警解除就比较特殊。
12.4.2 微机保护装置可以在电源板内增加一个光电隔离元件，再将电源板内滤波电解电容器容量加大，微机保护装置供电电源断电后，软件判到光电隔离元件提供的断电信号后，可以立即发出瞬时报警。
12.5 微机保护装置有功与无功电能计算软件有关问题分析
12.5.1 现在微机保护装置采用最新嵌入式CPU，运行速度很高，速断保护再采用突变量起动，CPU就有更多时间来计算有功与无功电能。有功与无功电能计算周期越短，计算精度越高。
12.5.2 有功与无功电能精度达到2～3％就可以满足内部核算的要求。所以由微机保护装置计算有功与无功电能完全可以满足内部核算的要求，可以不再设计脉冲有功与无功电能计数输入。开关柜也不需要安装有功与无功脉冲电能表。如果进行收费需要经过计量部门认证，微机保护装置计算有功与无功电能要取得计量部门认证比较困难，此时应设计计量柜。
12.5.3 微机保护装置计算有功与无功电能，除缩短计算周期提高计算精度外，还要设计好断电表底数保护。并应具有分时间段记录功能。
12.5.4 微机保护装置结构上分为两个单元后，有功与无功功率、功率因数、有功与无功电能由显示单元软件来计算，这样不仅软件编写简单，计算周期可以缩短到一个周波。
12.6 微机保护装置开关量输入软件有关问题分析
12.6.1 微机保护装置开关量输入，软件应加数字滤波，即采集若干次后再进行处理。微机保护装置开关量输入信号有位置信号与报警或跳闸信号三种。位置信号只反映状态，不报警。报警信号发生后进行报警不跳闸，跳闸发生后进行跳闸并报警。软件应能进行三种组态。
12.6.2 微机保护装置可以将开关量输入的断路器分闸与合闸位置，接在分闸与合闸回路。这样可以由软件来进行控制电源断电、分闸与合闸回路断线与软件防跳。
12.6.3 软件判到断路器分闸与合闸位置，都接通或都不通时，说明为控制电源断电或分闸与合闸回路断线，应发出报警。，
12.6.4 能否利用软件来进行防跳，需要进行讨论。将分闸继电器的吸合时间适当加长，分闸继电器的吸合时，其长闭接点将合闸回路断开，此时软件判到合闸回路有故障，将分闸继电器永久保持吸合，并报警，可以防止合闸回路有故障时再合闸。
12.6.5 手动分闸时分闸继电器不动作，只能在分闸继电器不动作时，软件判到断路器分闸时起动延时，如果在很短时间内断路器马上又合闸，说明合闸回路有故障，应立即由软件通过分闸继电器进行分闸，并永久保持吸合，同时报警，可以防止合闸回路有故障时再合闸。
12.7微机保护装置开关量输出软件有关问题分析
12.7.1 微机保护装置开关量输出软件包括合分闸继电器与报警继电器控制。
12.7.2根据遥控命令来控制合分闸继电器。根据保护处理来进行分闸输出。
12.7.3 利用软件通过控制合分闸继电器进行防跳。
12.7.4 微机保护装置采集单元开关量输出控制要绝对可靠，继电器电源最好也由软件控制。电缆截面选择等都有许多需要讨论的问题。
12.8 微机保护装置模拟输入软件有关问题分析
12.8.1 微机保护装置采集单元模拟量输入软件包括11路模拟量输入的采集与处理。
12.8.2 11路模拟量输入中CPU内部的四路10位A/D，用来采集三相保护电流与电源中性点不接地供配电系统单相接地后的对地电压（零序电压），其余8路由外部8路12位A/D芯片来采集。三相保护电流最大值为100A，电源中性点不接地供配电系统单相接地后的对地电压（零序电压）最大值为100V。
12.8.3 应开展瞬时起动保护以及最大值判据、保护选择性连锁以及备用电源互投的研究。
12.9 微机保护装置通信软件有关问题分析
12.9.1 微机保护装置结构上分为两部分后，就有两个通信。一个是采集单元与显示单元之间的通信，一个是显示单元与上一级计算机之间的通信。
12.9.2 采集单元与显示单元之间的通信采用RS－485，通信波特率可选19200或38400。通信规约采用非标准自编规约。
12.9.3 显示单元与上一级计算机之间的通信，可以采用RS－485，或以态网。工业与民用建筑变配电站采用RS－485后，可以采用MODBUS标准通信规约,以便于和DCS系统联网，通信波特率可选9600或19200。与电力系统调度通信必须采用电力系统最新标准规约。