本章介紹了微機在繼電保護方麵的應用、計算機控製係統的組成以及微機控製在電力係統應用的主要方式等內容。
本章學習要點：
了解微機應用在繼電保護方麵的原理及具體方式，了解微機應用在監控方麵的工作過程，了解控製係統的一般組成。
7．1微機在繼電保護方麵的應用
一、微機繼電保護裝置的特點
1．維護調試方便
傳統的整流型或晶體管型繼電保護裝置都是布線邏輯的，保護的每一種功能都由相應的硬件器件和連線來實現。為確認保護裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能都通過模擬試驗來校核一遍。因此，它的調試工作量很大，調試時間長。而微機保護的硬件設備是一台計算機，各種複雜的功能是由相應的軟件（程序）來實現的，也就是說使用適當的硬件，配以軟件，就可以完成各種複雜功能。而且隻要使用幾個簡單的操作就可以檢驗微機的硬件是否完好。或者說如果微機硬件有故障，將會立即表現出來。如果硬件完好，對於已成熟的軟件，隻要程序和設計時一樣（這應該可以保證），就必然會達到設計的要求，用不著逐台做各種模擬試驗來檢驗每一種功能是否正確。實際上如果經檢查，程序和設計時的完全一樣，就相當於布線邏輯的保護裝置的各種功能已被檢查完畢。由於微機保護裝置具有自診斷功能，對硬件各部分和存放在EPROM中的程序不斷地進行自動檢測，一旦發現異常就會發出警報。通常隻要通上電源後沒有警報，就可以確認裝置是完好的，所以對微機保護裝置可以說幾乎不用調試，從而可大大減輕運行維護的工作量。
2．可靠性高
在計算機的程序中隻要有相應的功能模塊，計算機就可以在軟件的指揮下，做出較強的綜合分析和判斷，因而它可以實現常規保護很難辦到的自動糾錯功能，即自動地識別和排除幹擾，防止由於幹擾而造成的誤動作。另外它有很全麵的硬件自診斷能力，能夠自動檢測出本身硬件的異常部分，再配合其它的手段可以有效地防止誤操作，因此可靠性很高。
3．易於獲得附加功能
應用微型機後，再連接適當的外部設備，如配置一個打印機，或者其它顯示設備，可以在係統發生故障後提供多種信息。例如保護裝置各部分的動作順序和動作時間記錄，故障類型和相別及故障前後電壓和電流的波形記錄等。對於線路保護，還可以提供故障點的位置（測距）。這對於運行部門對事故的分析和處理是很有幫助的。
4，靈活性大
由於計算機保護的特性主要由應用軟件決定（不同原理的保護可以采用通用的硬件），因此對於不同的應用環境，隻要選用合適的軟件就可以適應所需的保護的特性和功能。從而可靈活地適應電力係統運行方式的變化。
5．保護性能得到很好改善
由於計算機的應用，使很多原有形式的繼電保護中存在的技術問題，可找到新的解決辦法。
二、微型機保護的硬件原理
微型機保護係統的硬件一般包括以下三大部分：模擬量輸入係統、單片機主係統、開關量輸入／輸出係統。下麵分別介紹各子係統的工作原理。
1．模擬量輸入係統（或稱數據采集係統）
模擬量輸入係統包括電壓形成、模擬濾波（ALF）、采樣保持（S／F）、多路轉換（MPX）以及模數轉換（A／D）等功能塊，完成將模擬輸入量準確地轉換為所需的數值量。
電壓形成回路：微機保護要從被保護的電力線路或設備的電流互感器、電壓互感器或其他變換器上取得信息，但這些互感器的二次數值、輸入範圍對典型的微機電路卻不適用，故需要降低和變換為微機可以接收的信號，在微機保護中通常要求輸入信號為±5V或±IOV的電壓信號，具體決定於所用的模數轉換器的類型。因此一般采用中間變換器來實現以上的變換，它還起到屏蔽和隔離的作用，可提高保護的可靠性。交流電流的變換一般采用電流中間變換器並在其二次側並電阻以取得所需電壓的方式。此外，也有采用電抗變換器的。兩者各有優缺點。
采樣保持（S／H）電路和模擬低通濾波器（ALF）：由於模擬量是隨時間不斷變化的，采樣保持電路的作用就是在一個極短的時間內測量模擬輸入量在該時刻的瞬時值，並在模擬一數值轉換器進行轉換的期間內保持其輸出不變，以便於微機進行分析處理。對微機保護係統來說，在故障初瞬，電壓、電流中可能含有相當高的頻率分量，采樣前用一個低通模擬濾波器將高頻分量濾掉，可以降低對硬件提出的要求。
模擬量多路轉換開關（MPX）：由於一個實際的係統有多個不同通道的參數需要輸入，也就是需要有多路的轉換器，通常對於兩路或多路的模數轉換口，不是每個模擬量輸入通道設置一個A／D，而是公用一個，中問經MPX切換輪流由公用的A／D轉換成數值量輸入給微機。
模數轉換器（A／D）：由於計算機隻能對數值量進行運算，而電力係統中的電流、電壓信號均為模擬量，因此必須采用模數轉換器將連續的模擬量變為離散的數值量，才能被計算機處理。
2．單片機主係統
單片機係統包括微處理器（CPU）、隻讀存儲器（一般用EPROM）、隨機存取存儲器（RAM）以及定時器等。CPU執行相應的程序，對由數據采集係統輸入至RAM區的原始數據進行分析處理，以完成各種繼電保護的功能。
數據采集係統與CPU的接口方式有如下三種：程序查詢方式、中斷方式、直接內存存取方式（DMA），下麵就對中斷方式作詳細的說明。
中斷方式：中斷方式的基本思想是要設法利用A／D轉換過程的時間，讓CPU此時去處理其他事務而不處於等待狀態。每當定時器發出采樣脈衝後，定時器請求中斷，請求CPU執行中斷服務程序對此進行處理。在定時器中斷服務程序中CPU發出零通道的轉換命令後，不等待轉換完成而是立即開始執行其他程序（數據處理）。不過這時它所處理的采樣數據是前一次采樣的數據，因為本次請求中斷時的采樣值尚未存入循環寄存區。這種順延一個采樣間隔的時延是完全允許的。