MiCOM P141/P142&P143第三章继电保护装置简介MiCOM P141/P142&P143第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 1/16 目录1.继电保护系统概述3 1.1硬件概述3 1.1.1处理器板3 1.1.2输入模块3 1.1.3电源模块3 1.1.4IRIG-B 板31.2软件概述3 1.2.1实时操作系统3 1.2.2系统服务软件4 1.2.3操作平台软件5 1.2.4保护与控制软件5 1.2.5故障录波器52.硬件模块5 2.1处理器板5 2.2内部通信总线5 2.3输入模块6 2.3.1互感器板6 2.3.2多路转换开关6 2.4电源模块 (包括输出继电器)9 2.4.1电源板 (包括RS485 通讯接口) 9 2.4.2输出继电器板9 2.5IRIG-B板9 2.6机械布置103.继电保护装置软件10 3.1实时操作系统11 3.2系统服务软件11 3.3操作平台软件11 3.3.1记录日志12 3.3.2整定值数据库12 3.3.3数据库接口12 3.4保护与控制软件12继电器保护装置简介第三章页码 2/16 MiCOM P141/P142&P1433.4.1概述–保护与控制时序安排12 3.4.2信号处理12 3.4.3可编程方案逻辑13 3.4.4事件和故障记录13 3.4.5故障录波器13 3.4.6故障定位144.自检和诊断15 4.1启动自检15 4.1.1系统导入15 4.1.2初始化软件15 4.1.3平台软件的初始化和监视15 4.2连续自检16图 1: 继电保护装置模块结构和信息流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 图 2: 主输入板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 图 3: 保护装置软件结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 3/16 1.继电保护系统概述1.1硬件概述继电保护装置硬件是基于标准化设计的，这也是为何继电保护装置都是由标准范围内抽出的一些模块装配而成的。
一些模块是必需的，而另一些则是可以根据用户的要求来选择的。
下面是可用于继电保护装置中的不同模块：1.1.1处理器板处理器板完成继电保护装置的所有计算，并在继电保护装置中控制所有其他模块的操作。
同时它还包含和控制用户界面（液晶显示屏、发光二级管、键盘和通讯接口）。
1.1.2输入模块输入模块把模拟和数字输入信号中包含的信息进行格式转换，使之适合处理器板处理。
标准的输入模块包含两块板：一块互感器板提供电气隔离，另一块是主输入板，提供模拟到数字的转换以及隔离的数字输入。
1.1.3电源模块电源模块以三种不同的电压为继电保护装置中所有其他模块供电。
电源板还提供RS485 电气连接给后面的通讯端口。
在另一块板上，电源模块包含了提供输出接点的继电器。
1.1.4IRIG-B 板这块板是可选择的，适用于IRIG-B 信号有效，并为继电保护装置提供准确的时钟参考的情况下。
该板上还有一个可选件，用于指定后置光纤通信端口（只适用IEC 60870通信）。
所有的模块都通过并行的数据和地址总线相连，这允许处理器板发送给其他模块和从其他模块接收所需的信息。
同时还有一个单独的串行数据总线将采样数据从输入模块传输到处理器。
图1显示了继电保护装置的各个模块以及模块间信息的流程。
1.2软件概述继电保护装置软件可以在理论上划分成四部分：实时操作系统、系统服务软件、平台软件和保护与控制软件。
这四部分对用户来说是无法区分的，而且都是同一块处理器板来处理的。
将软件分为这四部分纯粹是为了在这里便于解释。
1.2.1实时操作系统实时操作系统用来为继电保护装置软件的不同部分提供一个在其中操作的框架。
在这种意义上，实时操作系统被划分成为不同的任务。
实时操作系统负责对这些任务的处理进行时序安排，使它们按照期望的优先级顺序在能利用的时间段被执行。
实时操作系统还负责以消息的形式在不同的任务间来交换信息。
继电器保护装置简介 第三章页码 4/16 MiCOM P141/P142&P143图 1: 继电保护装置模块结构和信息流程1.2.2系统服务软件系统服务软件提供继电保护装置硬件的初级控制。
例如，系统服务软件控制继电保护装置软件在接通电源时从不掉电可编程只读存储器中的导入过程，并且通过液晶显示屏和键盘以及串行通讯端口为用户界面提供驱动程序。
系统服务软件提供了一个介于继电保护装置硬件控制与其余继电保护装置软件之间的中间层。
告警，事件， 故障和维护 记录有电池作为后备电源的静态存储器所有整定的 当前值可执行软件代码 和数据，整定 数据库数据默认整定值 和参数，语言文本软件代码前面板的液晶 显示屏发光二极管RS232前置通信端口 并行测试端口主处理器板 IRIG-B 板 可选择的后置光纤通信端口IRIG-B 板块可选的定时数据串行数据总线 （采样数据）电源，后端通讯数 据，输出继电器状态并行数据总线数字信号输入值保护板块 输入板块互感器板块电源板块 电源（三种电压等级）后台通讯数据模拟输入信号电源看门狗 电路接点 励磁 电压 后台RS485 通讯端口共9个电流和电压输入（馈电线）输出继电器接点（x 7）数字输入光隔离输入输出继电器第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 5/16 1.2.3操作平台软件平台软件处理继电保护装置整定值的管理、用户界面和事件、警报、故障与维护记录日志。
所有的继电保护装置整定值都存储在继电保护装置中的一个数据库中，该继电保护装置对Courier规约通信提供直接的兼容性。
对于所有其他界面（例如面板键区和液晶显示屏界面、Modbus 和IEC60870-5-103 以及DNP3.0），平台软件将数据库中的信息转换成所需要的格式。
当有设置变化时，平台软件将通知保护与控制软件并且记录保护与控制软件指定的数据。
1.2.4保护与控制软件保护与控制软件完成继电保护装置所有的保护算法的计算。
这包括了数字信号处理，如傅立叶滤波和辅助任务如测量等。
保护与控制软件通过与平台软件相互联系来获得设置的改变和记录日志，通过与系统服务软件联系得到采样数据并访问输出继电器和数字光隔离输入信号。
1.2.5故障录波器模拟量和数字信号从保护与控制软件发送到故障录波软件。
该软件将这些数据压缩，这样就可以允许存储大量的记录。
平台软件与故障录波器联系，从而将这些存储的记录解压缩。
2.硬件模块继电保护装置是基于标准化硬件模块设计的，每一部分模块都在继电保护装置操作中完成一个独立的功能。
这一节描述了不同硬件模块的功能作用。
2.1处理器板继电保护装置是基于TMS320C32浮点，运行时钟频率为20MHz的32位数字信号处理器（DSP）的。
该处理器完成继电保护装置的所有运算，包括保护功能、数据通信控制和包括液晶显示屏、键区和发光二级管操作在内的用户界面。
处理器板位于继电保护装置面板的正后方，该面板允许液晶显示屏和发光二级管与面板通信端口一起安装在处理器板上。
这些端口包含用于RS232串行通信(例如用MiCOM S1 和Courier规约通信)的9管脚D型连接器和用于并行通信的25管脚D 型继电保护装置测试端口连接器。
所有的串行通信都使用一个双通道的85C30 串行通信控制器。
（SCC）。
在主处理器板上提供的内存可分为两类：掉电丢失信息类和掉电不丢失信息类。
掉电丢失信息类内存是一种快速访问（零等待状态）静态存储器，用于存储和执行处理器软件以及存储处理器运算过程中所需的数据。
而掉电不丢失信息类内存还能细分成三组：2MB的闪存用于永久性的保存软件代码和缺省设置文本，256kB 电池支持的静态存储器用于存储干扰、事件、故障和维护记录资料，32kB 电擦除可编程只读存储器存储包含当前整定值在内的配置数据。
2.2内部通信总线继电保护装置有2条内部总线用于实现不同模块之间的数据通信。
主干总线是部分64路带状扁平线的并行连接。
带状扁平线传输除控制信号和所有的电源信号外的所有数据和地址总线信号。
总线操作是由主处理器板处理为主，继电保护装置中其他模块为辅来驱动的。
第二条总线是一条串行连接，专门用于数字采样值在输入模块到主处理器板之间的通信。
数字信号处理器有一个内建的串行端口用于从串行总线读取这些采样数据。
串行总线也是在64路带状扁平线上传输。
继电器保护装置简介第三章页码 6/16 MiCOM P141/P142&P1432.3输入模块输入模块提供继电保护装置处理器板与输入继电保护装置的模拟和数字信号之间的接口。
输入模块包含两块电路板：主输入板和互感器板。
P141和 P142 继电保护装置提供三组电压输入和四组电流输入。
P143继电保护装置提供一组附加的电压输入来实现检查同步的功能。
2.3.1互感器板互感器板支持四组电压互感器(VTs)和五组电流互感器(CTs)。
输入电流支持1A或是5A的额定电流（菜单和配线选项），输入电压可以指定为110V或是440V额定电压（定购选项）。
变压器用于降低电流和电压到适合继电保护装置电子电路的适当大小，并且提供继电保护装置和电力系统之间的有效隔离。
电流互感器和电压互感器两者的二次侧接线安排提供差分输入信号给主输入板以减小噪声。
2.3.2多路转换开关主多路转换开关如图2所示的方框图。
它为电路提供数字输入信号，当输入为模拟信号时进行模拟－数字转换。
因此它从互感器板上的电压互感器和电流互感器得到微分模拟信号，再将它们转换成数字采样值通过串行数据总线传送给处理器板。
在多路转换开关上，模拟信号在多路传输给单模拟－数字转换芯片之前先通过一反伪信号过滤器。
模拟/数字转换器则提供16位分辨率和串行数据流输出。
该转换开关上的数字输入信号采用了光电隔离来防止过多的输入电压对继电保护装置内部电路的损害。
第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 7/16图 2: 主输入板信号多路排列技术提供了16路模拟通道进行采样。
P140 系列产品提供5路电流输入和3到4路电压输入。
3路剩余通道用来采样3个不同的参考电压值，以不断地检查多路复用器的操作和模拟/数字转换器的精确度。
采样率由一个逻辑控制电路维持在每个功率波形周期24个采样点，该电路是由主处理器板上的频率跟踪功能驱动的。
校准可编程只读存储器保存着校准系数，用于处理器板校正互感器和模拟电路引入的振幅或相位偏差。
多路转换开关的另一功能是读取数字输入的信号状态，并提交给并行数据总线处理。
输入板为最多达到八路数字输入信号提供8路光隔离 。