第5章 微机继电保护的软件《电力系统微机保护》课件

微机保护原理
第五章 微机继电 保护的软件
主要内容
5.1 微机保护软件概述 5.2 微机保护装置的软件配置 5.3 程序流程的基本结构 5.4 电流保护流程图
2020/11/6
5.1 微机保护软件概述
(1)一套完整的微机继电保护装置实现需要选择合理的继电 保护原理、数字滤波和算法，设计可靠的硬件电路等等。而微 机继电保护软件的开发过程是对继电保护的原理、数字滤波以 及算法的实现过程。
人机接口
保护
接口软件
其软件相应的有
保护软件
1.接口软件
接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程 序和运行程序。
5.2 微机保护装置的软件配置
2. 保护软件
保护软件配置有主程序和中断服务程序。
（1）主程序通常都有三个基本模块：初始化和自检循环模 块、保护逻辑判断模块和跳闸处理模块。 （2）中断服务程序有定时采样中断服务程序和串行口通信 中断服务程序。
在图5-3（a）所示的一次中断服务流程中，将功能1， 2，…，完全按顺序执行一遍。当微型机的运行速度较快，在 结合DSP技术后，完全可以采取顺序结构的方法来实现继电 保护的功能。
5.3 程序流程的基本结构
2 切换结构
采用图5-3（b）所示的分时切换的方法，每一次的中断流程 只执行1，2，…，功能模块中的一个功能。
（3）保护软件有三种工作状态：运行、调试和不对应状态。
5.2 微机保护装置的软件配置
3. 中断服务程序及微机保护的中断
绝大多数的工控计算机应用软件都采用了中断技术，微机保护 装置是实时性要求较强的工控计算机设备，更是离不开中断的工 作方式。
所谓实时性就是指在限定的时间内，对外来事件能够及时做出 迅速反应的特性。
5.4 电流保护流程图
5.4.1电流保护流程 1.系统主程序流程
在微机电流保护中，一种电流保护的流程如图5-4所示。 图中只画出了系统主程序流程和定时中断服务流程。 （1）初始化过程 从图5-4（a）可见，该模块主要完成如下工作：
首先，对硬件电路所设计的可编程并行接。 其次，是读取所有开关量输入的状态。 还有，要对装置的软硬件进行一次全面的自检。
Y 改定值
Y 发送报告
TN2=0
TN3=0，收 回跳闸命令
N
Im I I ?
Y
发跳闸命令，报告I段动作
N
Im IⅡ ?
Y
TN2+1
N
TN 2 *TS tⅡ ?
Y
发跳闸命令，报告Ⅱ段动作
N
Im3 I Ⅲ ?
Y
TN3+1
N
TN 3 * TS t Ⅲ ?
Y
发跳闸命令，报告Ⅲ段动作
图 5-4 电流保护流程图
（a）系统主程序；（b）中断服务程序
定时中断结束 （b）
5.4 电流保护流程图
这种方法的采样间隔时间小于顺序结构的采样间隔。如图6-3（b）
3 混合结构
图5-3（c）所示的混合结构方法介于顺序结构和切换结构之 间，突出了1功能的实时执行，而2，…的个功能采用分时切换 执行的方法。仅就中断流程的执行时间来说，具体的采样间
5.3 程序流程的基本结构
（1）顺序法 （2）切换法 （3）混合法
故障处理程序
上电或复位 系统初始化
初始化自检
调试方式 工作方式？
监控程序
运行 方式
数据采集初始化 开中断
N
故障启动？
Y
自检循环程序
故障处理程序 整组复归
图5-1 微机保护的主程序框图
5.2 微机保护装置的软件配置
（2）初始化自检就是对系统硬件进行全面自检。通过自检， 可以迅速发现保护装置的软、硬件故障，发出警告信号并闭锁 保护出口。
自检的内容和方式包括： （1）RAM读写检查。 （2）定值检查。 （3）EPROM求和自检。 （4）输出通道（出口跳闸回路）自检。
5.2 微机保护装置的软件配置
（1）运行状态自检包括保护定值监测、开关位置监测（线 路微机保护还包含重合闸充电、通道检查、手动合闸判别等） 和交流电流、电压回路监测等。
（2）在自检循环程序中，如果检测到故障启动标志，则进入 故障处理程序。
（3）保护的算法计算是完成微机保护功能的核心模块。其主 要内容有：采样数据的数字滤波、故障特征量计算、保护的动作 判据计算等。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.3采样中断程序
采样中断程序
（1）在自检循环程序中，。
5.4 电流保护流程图
定时中断开始
控制数据采集系统 存储采样值
程序入口 （上电或RESET后）
初始化 开中断
修改定值？ N
有报告？ N
自检时间到？ Y
自检 装置有问题？
Y 报警，存报告
（a）
时钟
计算：I a 、I c和 ( I a + I c )
求：I m max Ia , Ic , I m3 max{I a , Ic│ , I a I c│}
启动标志 置位？
N
（2）采样中断程序中主要进
启动判据计算
行功能 模拟量采集 启动判据的计算
启动 元件动作？
Y
Y
N
启动标志置位
中断返回
图5-2 采样中断服务程序框图
5.3 程序流程的基本结构
在微机保护中，定时中断通常是最主要的中断方式，下面 仅以定时中断服务程序为例，介绍三种典型的流程机构。
1. 顺序结构
保护装置为了满足实时性的要求，必须采用带层次要求的 中断工作方式，在这里中断成为保护装置软件的一个重要概念。
总之，由于外事件是随机产生的，凡需要CPU立即响应并 及时处理的事件，必须用中断的方式实现。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.2 主程序流程
一种微机保护的主程序流程 如图5-1所示。
自检循环程序 （1）主程序
TS t1 t2 tN tY
TS max t1, t2 ,, tN tY
TS t1 maxt2 ,, tN tY
1 2
N （a）
P按模N加1
P=0 P=1
P=N-1
1
2
N
1 P按模（N-1）加1
2
N
（b）
图 5-3 典型流程结构
（a）顺序法；（b）切换法；（c）混合法
（c）
(2)不论什么原理和功能的保护，微机保护装置的硬件原理 基本相同，主要由数据采集系统、微型机主系统和开关量输入 /输出回路组成。
(3)微机继电保护软件开发完成由需求分析、功能定义、软件 设计、软件代码编写和测试、整机测试五个阶段组成。
5.2 微机保护装置的软件配置
5.2.1软件设置
微机保护的硬件从结构功能的角度