01、微機(jī)繼電保護(hù)的組成

微機(jī)繼電保護(hù)的硬件是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，由硬件、軟件組成，各種復(fù)雜的功能是由相應(yīng)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。用簡(jiǎn)單的操作就可以檢驗(yàn)微機(jī)的硬件是否完好。同時(shí)，微機(jī)繼電保護(hù)裝置具有自診斷功能，對(duì)硬件各部分和存放在EPROM中的程序不斷進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)報(bào)警。通常只要接通電源后沒(méi)有報(bào)警，就可確認(rèn)裝置是完好的，從而大大減輕運(yùn)行維護(hù)的工作量。

計(jì)算機(jī)在程序指揮下，有綜合分析和判斷能力，而微機(jī)繼電保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，自動(dòng)識(shí)別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動(dòng)作。另外，微機(jī)繼電保護(hù)裝置有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測(cè)出計(jì)算機(jī)本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動(dòng)，因此可靠性很高。

使用微型計(jì)算機(jī)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。如保護(hù)各個(gè)部分的動(dòng)作順序和動(dòng)作記錄，故障類(lèi)型和相別及故障前后電壓和電流的波形記錄等，還可以提供故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離。這樣有助于運(yùn)行部門(mén)對(duì)事故的分析處理。

由于微機(jī)繼電保護(hù)的特性主要由程序決定，所以不同原理的保護(hù)可以采用通用的硬件，只要改變程序就可以改變保護(hù)的特性和功能，因此可靈活地適應(yīng)于電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化。

02、微機(jī)繼電保護(hù)的特點(diǎn)

1）用于可根椐實(shí)際運(yùn)行的需要配制相應(yīng)保護(hù)，真正實(shí)現(xiàn)用戶(hù)“量身定制”。

2）各種保護(hù)功能相對(duì)獨(dú)立，保護(hù)定值、實(shí)現(xiàn)閉鎖條件和保護(hù)投退可獨(dú)立整定和配制。

3）可以滿(mǎn)足庫(kù)存配制有二十幾種保護(hù)，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)不同電器設(shè)備或線路保護(hù)要求。

4）自定義保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)庫(kù)中未提供的特殊保護(hù)，最大限度滿(mǎn)足用戶(hù)要求。

5）保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)不依賴(lài)于通訊網(wǎng)絡(luò)，滿(mǎn)足電力系統(tǒng)保護(hù)的可靠性。

03、微機(jī)繼電保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)

1）集保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視、控制、人機(jī)接口、通信等多種功能于一體；代替了各種常規(guī)繼電器和測(cè)量?jī)x表，節(jié)省了大量的安裝空間和控制電纜。

2）采用32位ARM Cortex-M3 MCU，具有先進(jìn)內(nèi)核結(jié)構(gòu)、高速運(yùn)算能力和實(shí)時(shí)信號(hào)處理等優(yōu)良特性。

3）支持常規(guī)的RS485總線及DeviceNet（CAN）現(xiàn)場(chǎng)總線通信，CAN總線具有出錯(cuò)幀自動(dòng)重發(fā)和故障節(jié)點(diǎn)自動(dòng)脫離等糾錯(cuò)機(jī)制，保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。最高速率1Mbps，最長(zhǎng)距離10km，一條總線最多允許掛接110個(gè)設(shè)備。

4）全封閉金屬機(jī)箱，超薄型設(shè)計(jì)，機(jī)箱凈深僅100mm，可適用安裝于任何柜型，特別是環(huán)網(wǎng)柜。

5）表面貼工藝，重要器件（如芯片、電源模塊、互感器、繼電器、電容、液晶顯示屏、接線端子等）均采用國(guó)外知名企業(yè)的成熟產(chǎn)品，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)100,000小時(shí)。

6）完善的自檢能力，發(fā)現(xiàn)裝置異常能自動(dòng)告警；具有自保護(hù)能力，有效防止接線錯(cuò)誤或非正常運(yùn)行引起的裝置永久性損壞；免維護(hù)設(shè)計(jì)，無(wú)需在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整采樣精度，測(cè)量精度不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境改變和長(zhǎng)期運(yùn)行引起誤差增大。

7）國(guó)際通用輸入電源模塊，兼容85～264V交流或直流工作電源，更在電源跌落和電壓突變方面有出色表現(xiàn)。

9）斷路器操作回路具有交直流通用的硬件防跳閉鎖模塊，分/合閘操作回路的電流大小不影響模塊正常工作。強(qiáng)化的斷路器操作管理功能，對(duì)各種運(yùn)行方式的變電站、配電站均能適用。

10）開(kāi)關(guān)量輸入支持直接跳閘或告警，用于瓦斯、溫度等重要保護(hù)或聯(lián)鎖跳閘。采用可設(shè)置變位確認(rèn)時(shí)間窗技術(shù)， 有效消除開(kāi)關(guān)接點(diǎn)抖動(dòng)和電磁干擾，保證遙信正確率達(dá)100%。

11）人機(jī)接口符合人機(jī)工程設(shè)計(jì)要求，帶背光圖形液晶，菜單化設(shè)計(jì)，全中文顯示，合理化屏幕保護(hù)控制。顯示內(nèi)容包括測(cè)量數(shù)據(jù)、開(kāi)關(guān)量狀態(tài)、實(shí)時(shí)波形、事件記錄、故障錄波、保護(hù)定值和系統(tǒng)參數(shù)等。

12）具有事件記錄功能，可記錄與電力系統(tǒng)安全運(yùn)行相關(guān)的所有事件，時(shí)間分辨率小于1ms，可在線記錄事件100 條，掉電不丟失，便于分析故障原因和診斷設(shè)備缺陷。

13）具有故障錄波功能，可真實(shí)記錄故障前后的電流、電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息，記錄密度每周波24點(diǎn)，記錄長(zhǎng)度為故障前2周波，故障后7周波，掉電不丟失。

14）具有多套保護(hù)定值手動(dòng)切換功能。

南瑞微機(jī)繼電保護(hù)器實(shí)物圖

產(chǎn)品系統(tǒng)框圖

產(chǎn)品主要參數(shù)

◆產(chǎn)品名稱(chēng)：FEJ-810/L線路保護(hù)器* MCU 型號(hào)：HK32F103VET6

◆工作電壓：85~265V(AC/DC)

◆控制電源：220V(AC/DC)

◆通信接口：RS485

◆測(cè)量電流：5A(額定)，過(guò)載倍數(shù)120%

◆保護(hù)電流：5A(額定)，過(guò)載倍數(shù)2000%

◆零序電流：5A(額定)，過(guò)載倍數(shù)120%

◆相電壓：57.74V(額定)，過(guò)載倍數(shù)173.2%

◆零序電壓：100V(額定)，過(guò)載倍數(shù)200%

HK32F103VET6產(chǎn)品特點(diǎn)

?CPU

●ARM Cortex-M3內(nèi)核

●最高時(shí)鐘頻率：120MHz

●24位System Tick定時(shí)器

●支持CPU Event信號(hào)輸入至MCU引腳，實(shí)現(xiàn)與板級(jí)其它SOC CPU的聯(lián)動(dòng)

?工作電壓范圍

●雙電源域：主電源VDD為1.8 V ~ 3.6V、備份電源Vbat為1.8 V ~ 3.6V

?工作溫度范圍：-40℃ ~ +105℃

?VDD典型工作電流

●運(yùn)行(Run)模式：16 mA/120MHz@3.3V（133.3uA/MHz）

●睡眠(Sleep)模式：7mA/120MHz@3.3V(58.3uA/MHz)

●停機(jī)(Stop)模式：30μA@3.3V

●待機(jī)（Standby）模式：2μA@3.3V

●關(guān)機(jī)（Shutdown）模式：100nA@3.3V

?存儲(chǔ)器

●最高527 Kbyte的Flash存儲(chǔ)器

●CPU主頻不高于24 MHz時(shí)，支持零等待總線周期

●具有代碼安全保護(hù)功能，可分別設(shè)置讀保護(hù)和寫(xiě)保護(hù)

●支持存儲(chǔ)于Flash的指令和數(shù)據(jù)加密，以防止Flash內(nèi)容被物理攻擊

●97 Kbyte SRAM

?時(shí)鐘

●外部HSE：4~32 MHz，典型頻率為8 MHz

●外部LSE：32.768 kHz

●片內(nèi)HSI：8 MHz/56 MHz

●片內(nèi)LSI：40 kHz

●PLL時(shí)鐘

●芯片管腳輸入時(shí)鐘

?DMA

●2個(gè)獨(dú)立DMA控制器：DMA1和DMA2

●DMA1提供7路通道

●DMA2提供5路通道

●支持Timer、ADC、SPI、I2C、USART等多種外設(shè)觸發(fā)

?安全加密: CRC計(jì)算單元

?數(shù)據(jù)通信接口

●6個(gè)USART：支持主同步SPI和調(diào)制解調(diào)器控制，具有ISO7816接口、LIN、IrDA能力、自動(dòng)波特率檢測(cè)和喚醒特性

●3個(gè)高速SPI：支持4至16個(gè)可編程比特幀和復(fù)用的I2S接口

●2個(gè)I2C：支持極速模式（1 Mbit/s）、SMBus和PMBus，可從停機(jī)模式喚醒

?定時(shí)器

●1個(gè)高級(jí)控制定時(shí)器（TIM1/TIM8）

●5個(gè)通用定時(shí)器（TIM2/TIM3/TIM4/TIM5/TIM17）

●1個(gè)基本定時(shí)器（TIM6/TIM7）

?日歷 RTC，具有鬧鐘功能，可從停機(jī) /待機(jī)模式周期喚醒

?片內(nèi)模擬電路

●3個(gè)12位的ADC：25個(gè)外部模擬信號(hào)輸入通道，支持最高1 MSPS采樣頻率的自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換和掃描轉(zhuǎn)換

●1個(gè)溫度傳感器：模擬輸出在內(nèi)部連接到A/D轉(zhuǎn)換器獨(dú)立通道

?定點(diǎn)數(shù)除法/開(kāi)方運(yùn)算單元

●RM Cortex-M4內(nèi)核支持的絕大部分算術(shù)指令

●實(shí)現(xiàn)支持32單精度浮點(diǎn)運(yùn)算

●支持多種自定義的32位及64位算術(shù)運(yùn)算

?可靠性

●通過(guò)HBM2000V/CDM500V/MM200V/LU等級(jí)測(cè)試

來(lái)源：航順芯片
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審核編輯 黃宇