新型微机保护硬件方案的研究与设计
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摘要
微电子和计算机技术的迅猛发展对微机继电保护设计产生了深远
的影响。本文在广泛收集和分析国内外微机继电保护资料基础之上，
探讨了新型微机继电保护装置硬件的研究与设计。本文的主要内容
包括以下几个方面：
1、本文广泛收集和分析国内外微机继电保护设计研究资料，阐
述了课题的研究意义。在综述了国内外微机继电保护之后，提出本
文研究的主要内容。
2、本文结合微机继电保护要求，比较分析了VFC型模数转换器
（A/D）和逐次逼近型A/D、A/D采样前置电路以及几种A/D与CPU
的接口方式，并设计了保护装置的数据采集系统。
3、在进行智能单元硬件设计时，比较了几种不同的实现方案。
结合课题要求设计了装置智能硬件部分。另外，本文灵活应用了存
储器技术和编译原理，实现了系统内可编程（ISP），其对自控系统
产品的样机研制、生产制造和现场升级等都有积极的意义。
4、在硬件设计研究方面，论文探讨了微机继电保护设计方案的
可靠性；针对变电站特殊的电磁场环境，研究了微机继电保护装置
的抗干扰问题。最后论文就硬件设计研究，提出改善微机继电保护
装置可靠性的若干措施。
There are innovations of Substation Automation due to the growth of the economy and the power supply industry. The novel innovation in microprocessor and communication technology has drastically boosted the development in power system protection. The paper probes into the design of microprocessor-based protection equipment’s hardware. The main contents of the paper are:
1. This paper has discussed the progress of microprocessor-based protection domestic and abroad. Based on discussion, the significance of the paper is summarized and the main contents of the paper are listed.
2. The characteristics of VFC-type Analog to Digital Converter (AID) and successive approximation Analog to Digital converter are analyzed. The paper has probed into the circuit front AID, the interface between AID and CPU. At last, the design of Data Acquisition System is completed.
3. Some schemes are compared in the design of microprocessorbased protection equipment’s control section. Additionally, this paper applies the technology of memory and realizes Inner System Programmable (ISP).
4. The reliability of the design of microprocessor-based protection equipment has also been discussed, according to the especial situation of substations.
的影响。本文在广泛收集和分析国内外微机继电保护资料基础之上，
探讨了新型微机继电保护装置硬件的研究与设计。本文的主要内容
包括以下几个方面：
1、本文广泛收集和分析国内外微机继电保护设计研究资料，阐
述了课题的研究意义。在综述了国内外微机继电保护之后，提出本
文研究的主要内容。
2、本文结合微机继电保护要求，比较分析了VFC型模数转换器
（A/D）和逐次逼近型A/D、A/D采样前置电路以及几种A/D与CPU
的接口方式，并设计了保护装置的数据采集系统。
3、在进行智能单元硬件设计时，比较了几种不同的实现方案。
结合课题要求设计了装置智能硬件部分。另外，本文灵活应用了存
储器技术和编译原理，实现了系统内可编程（ISP），其对自控系统
产品的样机研制、生产制造和现场升级等都有积极的意义。
4、在硬件设计研究方面，论文探讨了微机继电保护设计方案的
可靠性；针对变电站特殊的电磁场环境，研究了微机继电保护装置
的抗干扰问题。最后论文就硬件设计研究，提出改善微机继电保护
装置可靠性的若干措施。
There are innovations of Substation Automation due to the growth of the economy and the power supply industry. The novel innovation in microprocessor and communication technology has drastically boosted the development in power system protection. The paper probes into the design of microprocessor-based protection equipment’s hardware. The main contents of the paper are:
1. This paper has discussed the progress of microprocessor-based protection domestic and abroad. Based on discussion, the significance of the paper is summarized and the main contents of the paper are listed.
2. The characteristics of VFC-type Analog to Digital Converter (AID) and successive approximation Analog to Digital converter are analyzed. The paper has probed into the circuit front AID, the interface between AID and CPU. At last, the design of Data Acquisition System is completed.
3. Some schemes are compared in the design of microprocessorbased protection equipment’s control section. Additionally, this paper applies the technology of memory and realizes Inner System Programmable (ISP).
4. The reliability of the design of microprocessor-based protection equipment has also been discussed, according to the especial situation of substations.
引文
[1] 王梅义，电网继电保护应用，中国电力出版社，1999
[2] 朱声石，微机线路保护的特点、技术进步和新概念，继电器，1997，第2期
[3] 王梅义等，高压电网继电保护运行技术，电力工业出版社，1984
[4] 葛耀中、王安定、陶惠良，论利用故障分量的继电保护检测原理，中国电机工程学报，1991，第4期
[5] 杨其逊，变电站综合自动化技术发展趋势，中国电机工程学报，1996，第3期
[6] 黄益庄，变电站新型自动化系统设计，中国电机工程学报，1996．11
[7] 金午桥，变电站自动化系统的发展策略，电力系统自动化，1999，第23期
18] 余刃等，智能控制—维护—技术管理集成系统(ICMMS)及其在电力系统中的应用，电力系统自动化，1999，第23期
[9] 罗海云等，220 kV变电站的CSC2000综合自动化系统，电力系统自动化，1999，第9期
[10] 杨奇逊、张振华，Ⅱ型微机高压线路保护装置软件设计说明，1993
[11] 武汉联兴电力电子有限公司，超微型电流电压互感器
[12] 中华人民共和国电力行业标准DL/T630-1997，交流采样远动终端技术条件
[13] 张克诚，0.01级多功能交流功率／电能表，中国电机工程学报，1997，第1期
[14] 戚良娣、郭嘉琳、陈根永，感应型电能表在畸变波形下的数学模型，中国电机工程学报，1993，第5期
[15] 陈祥训，快速高精度频谱分析方法，中国电机工程学报，1991，第1期
[16] 张伏生、耿中行、葛耀中，电力系统谐波分析的高精度 FFT 算法，中国电机工程学报，1999，第3期
[17] 陆延昌，依靠技术创新，建设和改造城市电网，2000年中国国际供电会议
[18] 国家电力调度通信中心，电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点，电力系统继电保护规定汇编，中国水力出版社
[19] Wiggins C Metal, Tansient Electromagnetic Interference in Substations, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.9, No.4, October 1994
[20] 宋汉光等，电气实验技术与测量，中国计量出版社
[21] 国家质量技术监督局，GB/T 17624.1-1998 idt IEC 61000-1-1:1992，电磁兼容 综述 电磁兼容基本术语和定义的应用与解释
[22] 国家质量技术监督局，GB/T 6162-85 idt IEC 255-22-1:1996，电气继电器第22部分：度量继电器的电气干扰试验第1篇：1MHz脉冲干扰试验，报批稿
[23] 国家质量技术监督局，idt IEC 255-22-2:1996，电气继电器 第22部分：度量继电器的电气干扰试验 第2部分：静电放电试验，报批稿
[24] 国家质量技术监督局，GB/T 14598.9-1995 idt IEC 255-22-3:1996，电气继电器第22部分：度量继电器的电气干扰试验 第3部分：辐射电磁场干扰试验
[25] 国家质量技术监督局，GB/T 14598.10-1996 idt IEC 255-22-4:1996，电气继电器 第22部分：度量继电器的电气干扰试验第1篇：快速瞬变干扰试验
[26] 国家继电器质量监督检验中心，电磁兼容技术和电磁干扰的抑制方法，1998
[27] 杨奇逊，微型机继电保护基础，中国电力出版社，1988
[28] IEEE 电力工程委员会、电力系统继电保护委员会[美]编，孙军、陶惠良等 译，微处理机式继电器和保护系统，重庆大学出版社，1990
[29] 贺家李、宋从矩，电力系统继电保护原理，水利电力出版社，1994
[30] 陈德树，计算机继电保护原理与技术，中国电力出版社，1992
[31] 罗海云，WGL-12微机型故障录波及测距装置专题研究，华北电力学院硕士论文，1995
[32] 林知明，电子新品可靠性技术，电子测量技术，2000，第2期
[33] 江琳、沈有昌、杨奇逊，微机保护抗干扰研究，电力系统自动化，1998，第12期
[34] 蔡仁钢，电磁兼容原理、设计和预测技术，北京航空航天大学出版社，1997
[35] Schweitzer Engineering Laboratories, 10 Ways to Reduce Project Costs by Using
Microprocessor-based Relays for Power System Protection
[36] Marzio P. Pozzuoli, The Universal Relay-The Engine for Substation Automation, GE Power Management
[37] W. Wimmer, W.Fromm, P.Miler, F.Ilar, Fundermental Consideration On User-Configurable Multifunctional Numerical Protection, ABB NETWORK PARTNER LTD.
[38] GE Power Management, Line Differential Relay
[39] GE Power Management, Feeder Management Relay
[40] Jeff Roberts, Stanley E. Zocholl, Gabriel Benmouyal, Selecting Cts to Optimize Relay Performance, Schweitzer Engineering Laboratories, Inc., IREQ.
[2] 朱声石，微机线路保护的特点、技术进步和新概念，继电器，1997，第2期
[3] 王梅义等，高压电网继电保护运行技术，电力工业出版社，1984
[4] 葛耀中、王安定、陶惠良，论利用故障分量的继电保护检测原理，中国电机工程学报，1991，第4期
[5] 杨其逊，变电站综合自动化技术发展趋势，中国电机工程学报，1996，第3期
[6] 黄益庄，变电站新型自动化系统设计，中国电机工程学报，1996．11
[7] 金午桥，变电站自动化系统的发展策略，电力系统自动化，1999，第23期
18] 余刃等，智能控制—维护—技术管理集成系统(ICMMS)及其在电力系统中的应用，电力系统自动化，1999，第23期
[9] 罗海云等，220 kV变电站的CSC2000综合自动化系统，电力系统自动化，1999，第9期
[10] 杨奇逊、张振华，Ⅱ型微机高压线路保护装置软件设计说明，1993
[11] 武汉联兴电力电子有限公司，超微型电流电压互感器
[12] 中华人民共和国电力行业标准DL/T630-1997，交流采样远动终端技术条件
[13] 张克诚，0.01级多功能交流功率／电能表，中国电机工程学报，1997，第1期
[14] 戚良娣、郭嘉琳、陈根永，感应型电能表在畸变波形下的数学模型，中国电机工程学报，1993，第5期
[15] 陈祥训，快速高精度频谱分析方法，中国电机工程学报，1991，第1期
[16] 张伏生、耿中行、葛耀中，电力系统谐波分析的高精度 FFT 算法，中国电机工程学报，1999，第3期
[17] 陆延昌，依靠技术创新，建设和改造城市电网，2000年中国国际供电会议
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[19] Wiggins C Metal, Tansient Electromagnetic Interference in Substations, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.9, No.4, October 1994
[20] 宋汉光等，电气实验技术与测量，中国计量出版社
[21] 国家质量技术监督局，GB/T 17624.1-1998 idt IEC 61000-1-1:1992，电磁兼容 综述 电磁兼容基本术语和定义的应用与解释
[22] 国家质量技术监督局，GB/T 6162-85 idt IEC 255-22-1:1996，电气继电器第22部分：度量继电器的电气干扰试验第1篇：1MHz脉冲干扰试验，报批稿
[23] 国家质量技术监督局，idt IEC 255-22-2:1996，电气继电器 第22部分：度量继电器的电气干扰试验 第2部分：静电放电试验，报批稿
[24] 国家质量技术监督局，GB/T 14598.9-1995 idt IEC 255-22-3:1996，电气继电器第22部分：度量继电器的电气干扰试验 第3部分：辐射电磁场干扰试验
[25] 国家质量技术监督局，GB/T 14598.10-1996 idt IEC 255-22-4:1996，电气继电器 第22部分：度量继电器的电气干扰试验第1篇：快速瞬变干扰试验
[26] 国家继电器质量监督检验中心，电磁兼容技术和电磁干扰的抑制方法，1998
[27] 杨奇逊，微型机继电保护基础，中国电力出版社，1988
[28] IEEE 电力工程委员会、电力系统继电保护委员会[美]编，孙军、陶惠良等 译，微处理机式继电器和保护系统，重庆大学出版社，1990
[29] 贺家李、宋从矩，电力系统继电保护原理，水利电力出版社，1994
[30] 陈德树，计算机继电保护原理与技术，中国电力出版社，1992
[31] 罗海云，WGL-12微机型故障录波及测距装置专题研究，华北电力学院硕士论文，1995
[32] 林知明，电子新品可靠性技术，电子测量技术，2000，第2期
[33] 江琳、沈有昌、杨奇逊，微机保护抗干扰研究，电力系统自动化，1998，第12期
[34] 蔡仁钢，电磁兼容原理、设计和预测技术，北京航空航天大学出版社，1997
[35] Schweitzer Engineering Laboratories, 10 Ways to Reduce Project Costs by Using
Microprocessor-based Relays for Power System Protection
[36] Marzio P. Pozzuoli, The Universal Relay-The Engine for Substation Automation, GE Power Management
[37] W. Wimmer, W.Fromm, P.Miler, F.Ilar, Fundermental Consideration On User-Configurable Multifunctional Numerical Protection, ABB NETWORK PARTNER LTD.
[38] GE Power Management, Line Differential Relay
[39] GE Power Management, Feeder Management Relay
[40] Jeff Roberts, Stanley E. Zocholl, Gabriel Benmouyal, Selecting Cts to Optimize Relay Performance, Schweitzer Engineering Laboratories, Inc., IREQ.