微機(jī)保護(hù)是由微型計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件（程序）來(lái)實(shí)現(xiàn)的新型保護(hù)，由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。

一、微機(jī)保護(hù)硬件的構(gòu)成

微機(jī)保護(hù)硬件的核心是微處理器，硬件系統(tǒng)按功能可分為數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、開關(guān)量輸入/輸出接口、接口、電源五個(gè)部分。

1、數(shù)據(jù)采集單元

繼電保護(hù)裝置從電流、電壓互感器二次獲得的電流、電壓是模擬信號(hào)，微機(jī)保護(hù)能夠處理的信號(hào)是離散化的數(shù)字信號(hào)，將模擬量轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量的過(guò)程就是通常所說(shuō)的數(shù)據(jù)采集，也稱為模擬量輸入系統(tǒng)。主要包括電壓形成回路、前置模擬低通濾波器（ALF）、采樣保持電路（S/H）、多路轉(zhuǎn)換器（MPX）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）電路五個(gè)部分，完成將模擬輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量。

1）電壓形成回路

主要有電壓變換器、電流變換器和電抗變換器等。電壓、電流變換器一次側(cè)并聯(lián)電容，主要是為了吸收耦合到輸入導(dǎo)線上的干擾信號(hào)；電流變換器二次側(cè)并聯(lián)電阻的目的是通過(guò)電流在電阻上產(chǎn)生的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)電流量到電壓量的變換。電壓形成回路除變換電量外，還起電氣隔離和電磁屏蔽的作用，以保證弱電元件的安全，減少高壓設(shè)備對(duì)弱電元件的干擾。

2）前置模擬低通濾波器（ALF）

低通濾波器是一種能使工頻信號(hào)通過(guò)，同時(shí)抑致高頻信號(hào)的電路。通常分為無(wú)源濾波器和有源濾波器兩種。

3）采樣保持電路（S/H）

（1）采樣

模擬輸入信號(hào)經(jīng)電壓形成回路和低通濾波后仍為連續(xù)的時(shí)間信號(hào)，把連續(xù)的時(shí)間信號(hào)變成離散的時(shí)間信號(hào)稱為采樣或離散化。采樣就是周期性抽取或測(cè)量連續(xù)信號(hào)的瞬時(shí)值，采樣器的輸出是離散化了的模擬量。

（2）保持

微機(jī)保護(hù)多路模擬通道共用一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D），各通道的取樣信號(hào)必須依次通過(guò)A/D回路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，每轉(zhuǎn)換一路都需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，變化較快的模擬信號(hào)必須保持，否則將引起誤差。

4）多路轉(zhuǎn)換器

微機(jī)保護(hù)通常需對(duì)多個(gè)模擬量同時(shí)采樣，為了簡(jiǎn)化電路和降低成本，一般采用多個(gè)模擬量通道通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器共用一個(gè)A/D，通過(guò)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)通道切換。

5）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）的作用是將保存在S/H中已離散化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成微機(jī)所需的數(shù)字量。

2、數(shù)據(jù)處理單元

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)的核心，中央處理器（CPU）系統(tǒng)包括微處理器(MPU)、只讀存儲(chǔ)器（EPROM）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）以及定時(shí)器等。MPU執(zhí)行存放在EPROM中的程序，對(duì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以完成各種繼電保護(hù)的功能。

3、開關(guān)量（數(shù)字量）輸入/輸出接口

1）開關(guān)量輸入回路

由若干并行接口適配器、光電隔離器件及中間繼電器等組成，完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)報(bào)警，外部接點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話等功能。

2）開關(guān)量輸出回路

開關(guān)量輸出回路主要包括跳閘出口、重合閘出口及就地和中央信號(hào)出口等，一般采用并行輸出端口來(lái)控制有觸點(diǎn)繼電器。

3）打印機(jī)并行接口回路

打印機(jī)作為微機(jī)保護(hù)裝置的輸出設(shè)備，可將執(zhí)行結(jié)果通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，可將有關(guān)故障信息、保護(hù)動(dòng)作、采樣報(bào)告打印出來(lái)。

4）人機(jī)對(duì)話接口回路

人機(jī)對(duì)話接口的作用是建立起微機(jī)保護(hù)裝置與使用者之間的信息聯(lián)系，以便對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行人工操作、調(diào)試和得到反饋信息，并由硬件時(shí)鐘芯片提供日歷與自動(dòng)計(jì)時(shí)。通常包括鍵盤、顯示屏、指示燈、按鈕、打印機(jī)接口和調(diào)試通訊接口。

4、通信接口

為形成集微機(jī)保護(hù)、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)和管理于一體的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)除完成自身的功能外，通過(guò)主機(jī)向本地或遠(yuǎn)方傳送保護(hù)定值、故障報(bào)告的同時(shí)，遠(yuǎn)方可通過(guò)主機(jī)對(duì)微機(jī)保護(hù)實(shí)行遠(yuǎn)方控制，如修改定值、投切壓板等，這些都需要由通信接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5、電源

微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)電源的要求較高，通常采用逆變電源，即將直流逆變?yōu)榻涣鳎賹⒔涣髡鳛橹绷麟妷汗┪C(jī)保護(hù)使用。通過(guò)逆變后的直流電源，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可大大消除來(lái)自變電所中因斷路器跳合閘等原因產(chǎn)生的強(qiáng)干擾。

二、微機(jī)保護(hù)軟件的構(gòu)成

軟件通常可分為監(jiān)控程序和微機(jī)保護(hù)運(yùn)行程序兩部分。監(jiān)控程序包括人機(jī)對(duì)話接口，鍵盤命令處理程序，以及為插件調(diào)試、定值整定、報(bào)告顯示等所配置的程序。微機(jī)保護(hù)運(yùn)行程序是指保護(hù)裝置在運(yùn)行狀態(tài)下所需執(zhí)行的程序，一般分為主程序和中斷服務(wù)程序兩個(gè)模塊。

1、主程序

包括初始化、全面自檢、開放及等待中斷等。主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣過(guò)程中進(jìn)行模擬量采樣與濾波、開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算，根據(jù)是否滿足啟動(dòng)條件而進(jìn)入正常運(yùn)行程序和故障計(jì)算程序。

2、中斷服務(wù)程序

在該程序中有正常運(yùn)行程序模塊和故障程序模塊。正常運(yùn)行程序模塊通常有采樣中斷，串行口中斷等，其中采樣中斷包括數(shù)據(jù)采集與處理、保護(hù)啟動(dòng)判斷等；串行口中斷完成保護(hù)CPU與保護(hù)管理CPU之間的數(shù)據(jù)傳送、如保護(hù)的遠(yuǎn)方整定、復(fù)歸等。故障處理程序模塊在保護(hù)啟動(dòng)后才投用，用于進(jìn)行保護(hù)特性計(jì)算、判定故障性質(zhì)等。采樣中斷服務(wù)程序的主要任務(wù)是控制多路開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將各模擬輸入量的采樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后存入RAM區(qū)的循環(huán)寄存區(qū)，其次完成啟動(dòng)判斷任務(wù)。

三、微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn)

1、維護(hù)調(diào)試方便

微機(jī)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)發(fā)出警報(bào)。只要給上電源，不發(fā)警報(bào)即可確認(rèn)保護(hù)裝置完好，從而大大減輕了運(yùn)行維護(hù)的工作量。

2、可靠性高

計(jì)算機(jī)有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力，可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，另外有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測(cè)出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。

3、易于獲得附加功能

計(jì)算機(jī)如果配置打印機(jī)或其他顯示設(shè)備，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息，例如保護(hù)部分的動(dòng)作順序和動(dòng)作時(shí)間記錄、故障類型和相別及故障前后電壓、電流的波形記錄，有助于對(duì)事故的分析和處理。

4、靈活性大

微機(jī)保護(hù)的特性主要由軟件決定，因此只要改變軟件就可以改變保護(hù)的特性和功能，從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)各種運(yùn)行方式的變化。

5、保護(hù)性能得到很好完善

微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用使很多原有繼電保護(hù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，找到了新的解決辦法，例如對(duì)接地距離保護(hù)允許過(guò)渡電阻的能力、距離保護(hù)如何區(qū)別震蕩和短路、大型變壓器差動(dòng)保護(hù)如何識(shí)別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障等問(wèn)題，都有了新的解決辦法。