微机继电保护装置的软件抗干扰措施

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摘要：微机继电保护装置是保证电力系统正常运行重要部分，它的工作可靠性如何，直接影响电力系统的运行安全，而干扰的产生是影响微机继电保护装置可靠性的重要因素，因此，本文深入探讨了微机继电保护装置的软件抗干扰措施，旨在提高微机继电保护装置的可靠性。

关键词：自动检测 EPROM芯片 数据采集系统

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0256-01

电力系统经常处于正常运行状况下，断电保护装置是不应该动作的。但由于自然和人为的原因可能导致故障。一旦发生故障，继电保护装置应迅速、有选择性地将故障设备从系统中切除。对于常规保护装置，它在不动作状态时除了测量元件在监视系统状态外，其逻辑部分是处于待命状态的情况下。逻辑电路是否存在隐患是无法知道的，只有在定期的检验中才能发现。由于存在隐患而未被发现和排除，故障时即可造成保护的误动或拒动。微机继电保护的出现，使得实时在线自检成为可能。利用软件实时检测微机继电保护装置的硬件电路各部分。一旦发现故障，立即闭锁出口跳闸回路，同时发出故障告警信号。因此，微机继电保护装置的可靠性较常规保护有了很大的提高。

1、自动检测

(1)EPROM芯片的检测。EPROM是紫外线擦除的可编程只读存储器芯片。其片内存放着微机继电保护的程序和参数。实际上就是一些0和1的二进制代码，若某位或某几位一旦发生变化，将会导致十分严重的后果。为此，应对EPROM中的内容进行检查。发现错误，立即闭锁保护，并给出告警信号。检查的方法目前有三种：1)补奇校验法。这种方法是事先求得一个校验字节(或字)并固化于EPROM的某个地址单元，运行过程中将EPROM的全部字节(或字)内容按位进行“异或”运算，当其结果各位全为1时，说明程序内容正确。否则，为错误。2)循环冗余码校验法。这种方法是对程序代码的每一字节的每一位逐个进行校验。根据该位为“0”或为“1”，改变一个寄存器中的内容。将全部程式序代码校验后。在该寄存器中产生的数据为“CRC码”。在程序完成后，将此代码写入EPROM的最末地址单元。用户在执行这个命令时，将校验的结果和原存于EPROM中的“CRC码”进行比较，若不一致，则说明程序代码有变化。此种校验方法误码检出率相当高，但耗时较长。3)求和校验法。这是一种最简便的校验方法。将程序代码从第一字(或字节)逐个相加，直到程序的最末一个字(或字节)，相加的和数保留16位，溢出内容丢掉。将程序完成时的求和结果存于EPROM的最后地址单元。运行时重新按求和校验方法，将求和结果与原存于EPROM中的内容比较，若不一致，说明程序发生代码变化或EPROM错误。

(2)SRAM芯片的检测。SRAM为静态随机存储器芯片。用于存放微机继电保护中的采样数据、中间结果、各种标志、各种报告等内容。在微机继电保护装置正常工作时，SRAM的每个单元应能正确读写。因此应对SRAM进行读写正确性的检查。这不仅可检查出RAM芯片的损坏，还可发现地址、数据线的错误。例如，两条地址线或数据线的粘连。检查的方法是选择一定的数据模式进行读写正确性检查。一般是用四个内型数据检查，即00H，0FFH，0AAH，55H。将数据写入某个RAM单元，然后再从RAM单元读出，比较读出的内容是否与刚才写入的内容一致，如不一致，则说明RAM出错。在微机继电保护装置刚上电的全面自检中，可对所有RAM单元检查一遍。在运行过程中对RAM进行自检时，应注意检查时必须保护RAM单元的内容，否则会由于读写检查破坏有用数据，产生不良后果。

(3)芯片的检测。是电擦除、电改写的只读存储器芯片，用于存放微机继电保护的定值。对其检查的方法与对EPROM的求和尾数校验法相同。

(4)开关量输出电路的检测。开关量输出电路的自检功能应当设置在最高优先级的中断服务程序中，或者先屏蔽中断再检测，否则，如在CPU发生检测驱动信号后被中断打断，就可能无法及时收回检测信号，从而导致继电器误吸合。检查的方法是送出驱动命令，

读自检反馈端的电位状态；送出闭锁命令，读自检反馈端的电位状态；无论是驱动命令或闭锁命令，如自检反馈的状态不正确，说明开关量输出电路有故障。

(5)开关量输入通道的检测。对开关量输入通道的检查主要是监视各开关量是否发生变位。由于保护动作(例如启动重合闸的开入量)或运行人员的操作(投退保护压板)时，会发生开关量输入的变化。所以，有开入变位不一定是开入回路有故障，因此，软件只是监视这种变化，发生变化时给出提示信息，不告警。

(6)CPU的工作状态检测。在多CPU(或多单片机)系统中，一般是采用相互检查的方法。例如在有一个管理单片机和N个保护功能单片机时，它们之间必然要通过串行口通信。因此，可用一个通信编码实现相互联系，一旦这种联系中断，说明单片机故障，或通信故障。

2、数据采集系统的检测

这部分的检测对象主要是采样保持器、模拟量多路开关、模数转换器和电流、电压回路。在对输入采样值的抗干扰纠错时，我们常利用各模拟量之间存在的规律进行自动检测。如果某一通道损坏，将破坏这种规律而被检测到。

3、其他软件抗干扰措施

(1)指令冗余技术。在单字节指令和三字节指令的后面插入两条空操作指令。可保证其后的指令不被拆散。由于干扰造成程序“出格”时，可能使取指令的第一个数据变为操作数，而不是指令代码。由于空操作指令的存在，避免了把操作数当作指令执行，从而可使程序正确运行。对重要的指令重复执行。

(2)软件陷阱技术。软件陷阱就是用引导指令强行使“飞掉”的程序进入复位地址，使程序能从开始执行。单片机一般可响应多个中断请求。但用户往往只使用了少部分的中断源。在未使用的中断相量地址单元设置软件陷阱，使系统复位。一旦干扰使未设置的中断得到响应，可执行软件复位或利用单片机的软件“看门狗”使系统复位。

(3)采用软件滤波技术。在微机继电保护装置中，可采用一些软件的手段消除或减少干扰对保护装置的影响。此外，根据软件的功能和要求，在不影响保护的性能指标的前提下，可采用中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法等都具有消除或减弱干扰的作用。

参考文献

[1]由欣.实用微机保护装置可靠性分析与研究[J].电力自动化设备,2002年03期.

作者简介

刘畅：女,1981.7.2,河北省,毕业于哈尔滨工业大学电气学院 硕士学位.

贾永超:男,1986.10.4,黑龙江省,毕业于黑龙江科技学院电气学院 学士学位.