提高微機保護(hù)可靠性的措施

1、第四章提高微機保護(hù)可靠性的措施41 概述一、微機保護(hù)可靠性的含義一、微機保護(hù)可靠性的含義（1）不誤動；（2）不拒動。二、影響微機保護(hù)可靠性的因素二、影響微機保護(hù)可靠性的因素（1）微機保護(hù)的抗干擾問題；（2）裝置內(nèi)部元件出現(xiàn)損壞時的對策。三、電磁干擾三、電磁干擾由于繼電保護(hù)裝置的工作環(huán)境，電磁干擾是嚴(yán)重的。在抗干擾方面，微機保護(hù)有它的獨到之處，可以采取一系列常規(guī)保護(hù)所無法實現(xiàn)的抗干擾措施，國內(nèi)外的實踐都已證明微機保護(hù)是高度可靠的。42 干擾來源和竄入微機 弱電系統(tǒng)的途徑一、干擾源一、干擾源1、外部干擾：與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)而是由使用條件和外部環(huán)境因素所決定的干擾（1）由其它物體和設(shè)備輻射的電磁波（2）

2、由其它物體和設(shè)備產(chǎn)生的強電場或強磁場（3）來自電源的工頻干擾2、內(nèi)部干擾：由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元件布局和生產(chǎn)工藝等所決定的干擾（1）雜散電感和電容的結(jié)合引起的不同信號感應(yīng)（2）長線傳輸造成電磁波的反射（3）多點接地造成的電位差干擾等二、干擾形式及耦合途徑二、干擾形式及耦合途徑1、差模干擾定義：是串聯(lián)于信號源之中的干擾。原因：（1）長線傳輸?shù)幕ジ校?）分布電容的相互干擾（3）工頻干擾措施：防頻率混疊的模擬低通濾波 能很好地吸收差模浪涌。差模干擾信號：)(1tuP干擾形式及耦合途徑干擾形式及耦合途徑2、共模干擾定義：是引起回路對地電位發(fā)生變化的干擾?？赡軅鞑ネ緩郊皯?yīng)對措施：（1）裝置對外引線端子和機殼之間

3、的共模干擾硬件設(shè)計保證各外接端子同微機弱電系統(tǒng)之間沒有電的聯(lián)系；（2）電路的分布電容微機保護(hù)的結(jié)構(gòu)布局必須謹(jǐn)慎： 弱電系統(tǒng)的插件遠(yuǎn)離同外界端子有直接聯(lián)系的各插件； 裝置后底板的配線也應(yīng)當(dāng)使強電和弱電嚴(yán)格分開。（3）電源線和機殼之間的共模干擾共模干擾信號：)(2tuP二、防止電磁干擾進(jìn)入微機保護(hù)弱電系統(tǒng)的措施二、防止電磁干擾進(jìn)入微機保護(hù)弱電系統(tǒng)的措施差模干擾對微機保護(hù)的威脅一般不大，至于作用在裝置對外引線端子和機殼之間的共模干擾，可以通過微機保護(hù)各外接端子同微機弱電系統(tǒng)之間增加隔離隔離來進(jìn)行抑制。由于共模浪涌頻率高、前沿很陡的特點使它可以順利通過電路的各種分布電容而竄入弱電系統(tǒng)，而浪涌的幅度可能

4、很大，微弱的耦合也可能足以造成微型機工作出錯。 應(yīng)當(dāng)將弱電系統(tǒng)的插件遠(yuǎn)離同外接端子有直接聯(lián)系的各插件（電壓形成回路、開關(guān)量輸入和輸出回路等），嚴(yán)格使強電和弱電分開。三、微機保護(hù)弱電系統(tǒng)電源零線的接地分析三、微機保護(hù)弱電系統(tǒng)電源零線的接地分析弱電電源線和干擾源之間總有一定的耦合，而它又直接連到微型機的各個部分，所以它是一個傳遞干擾的主要途徑。電源線傳遞共模干擾的方式和其零線是否接機殼有關(guān)。（1）電源零線直接接機殼（2）電源零線浮空1、電源零線直接接機殼微機弱電系統(tǒng)在B點接機殼。 共模干擾引入時，浪涌電流流過電源零線AB段、BC段，將造成電源零線A、B、C點電位不相等。微機保護(hù)弱電系統(tǒng)電源零線的接

5、地分析微機保護(hù)弱電系統(tǒng)電源零線的接地分析2、電源零線浮空微型機電源的零線不連機殼，并且盡量減小電源線和機殼之間的分布電容，則由于干擾造成的流過電源線的浪涌電流可以大大減小。但是，微型機弱電回路中其他部分同機殼之間的分布電容總是存在的。 是共模干擾。C3、C4是電源線與機殼之間的分布電容。在高頻干擾作用下，電源零線相對于機殼的電位可能瞬時發(fā)生變化。 將印制板周圍都用電源零線或+5V線封閉起來，更好的辦法是采用多層印制板。)(2tuP四、電磁干擾進(jìn)入微機弱電系統(tǒng)的后果四、電磁干擾進(jìn)入微機弱電系統(tǒng)的后果雖然采用了硬件上的隔離等措施，電磁干擾還是有可能進(jìn)入微機弱電系統(tǒng)。其引起的后果：（1）“讀”或“寫

6、”出錯，使得計算或邏輯錯誤（2）程序出格（3）元件損壞43 抗干擾措施一、微機保護(hù)抗干擾的措施一、微機保護(hù)抗干擾的措施1、硬件采取的措施（第一道防線）最重要的抗干擾措施是防止干擾進(jìn)入微型機弱電系統(tǒng)，也就是前面介紹過的各種隔離、屏蔽、合理布局和配線以及減弱電源線傳遞干擾等方法。裝置外部連接電纜的典型設(shè)計是采用帶屏蔽層的電纜，且屏蔽層可靠接入地網(wǎng)。2、微機軟件上采取的措施（第二道防線）電磁干擾突破了第一道防線，造成了微型機工作出錯，也決不能允許它導(dǎo)致保護(hù)誤動作或拒動，而應(yīng)能自動地糾正。二、微機保護(hù)軟件上的抗干擾措施二、微機保護(hù)軟件上的抗干擾措施1、對輸入采樣值的抗干擾糾錯利用某些輸入量之間存在著的

7、可以利用的規(guī)律2、運算過程的校核糾偏 復(fù)算 數(shù)據(jù)窗移位后復(fù)算03iiiicba)(3)()()(0kikikikicba)1(2)2()(kxkxkx微機保護(hù)軟件上的抗干擾措施微機保護(hù)軟件上的抗干擾措施3、出口的閉鎖（1）不允許一條指令就出口，跳閘回路必須在連續(xù)執(zhí)行幾條指令后才能出口。（2）中間加入核對程序4、程序出格的自恢復(fù)用專用的硬件電路來檢測程序出格，并實現(xiàn)自動恢復(fù)正常。 看門狗（Watch Dog）電路44 自動檢測一、微機保護(hù)的自動檢測一、微機保護(hù)的自動檢測 提高微機保護(hù)可靠性的另一個重要課題是研究裝置內(nèi)部有元件損壞時的后果及對策。 從可靠性的角度希望能做到： 任一元件損壞時都不會引

8、起誤動作，并且應(yīng)能立即自動檢測到而發(fā)出警報，以便及時得到相應(yīng)的處理，防止由于元件損壞未被發(fā)現(xiàn)，使保護(hù)在應(yīng)該動作時拒動。44 自動檢測一、微機保護(hù)的自動檢測一、微機保護(hù)的自動檢測 實際上，在正常運行時，微型機在兩個相鄰采樣間隔時間內(nèi)總有一部分處于等待下一個采樣時刻到來的富裕時問。 因此可以利用這一段時間循環(huán)地執(zhí)行一個自檢程序，對裝置各部分進(jìn)行檢測。通常可以準(zhǔn)確地查出損壞元件的部位，打印或顯示出相應(yīng)的信息，并可以通知運行人員、遠(yuǎn)傳到調(diào)度端。二、微機保護(hù)中自動檢測的方法二、微機保護(hù)中自動檢測的方法1、RAM、FLASH的自動檢測通過對該RAM地址寫入全“零”（00H，這里假定是用8位機按字檢測）和全

9、“1”檢測是否良好。RAM、FLASH（閃存）都是可寫可讀的存儲器件，自檢方法一樣。2、程序和定值的自動檢測程序、定值和常數(shù)都是以“數(shù)”的形式出現(xiàn)的，且存儲在不易被改變的器件中，如EPROM、E2PROM、ROM。采用校驗碼進(jìn)行校驗：（1）求和（2）循環(huán)冗余碼（CRC）微機保護(hù)中自動檢測的方法微機保護(hù)中自動檢測的方法3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的自動檢測檢測對象主要是采樣保持器、模擬量多路開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器?？梢詫ＴO(shè)一路采樣通道用作自檢。常用的方法是將裝置的+5V穩(wěn)壓電源接至這一路采樣通道，經(jīng)過多路開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入微型機系統(tǒng)。4、開關(guān)量輸入通道的自動檢測主要是指對各光電耦合器件及傳送開關(guān)量的并行接口的

10、檢測。（1）人工操作的各種轉(zhuǎn)換開關(guān)：監(jiān)視（2）外部繼電器或自動裝置的接點：雙重化5、開關(guān)量輸出回路的自動檢測應(yīng)設(shè)置在最高優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序中，或者先屏蔽中斷再檢測，否則將導(dǎo)致出口繼電器誤吸合而誤動。45 多重化和容錯技術(shù)一旦保護(hù)裝置由于有元件損壞而退出工作時，如果沒有多重化或容錯能力，則被保護(hù)對象將失去保護(hù)，這也是不允許的。因此，對于重要的保護(hù)對象，通常采用雙重化配置的方案。容錯機：硬件有冗余度 硬件的各部分都設(shè)有三套（三個微型機、三套RAM、三套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等），它們同步工作，并設(shè)有邏輯表決機構(gòu)，自動地對三套硬件的每一步操作進(jìn)行比較，按三取二表決。如果任一部分硬件發(fā)生損壞，就會通過表決機構(gòu)判別出損壞部分而報警，而整個系統(tǒng)仍可以不間斷工作。46 電磁兼容電磁兼容（電磁兼容（EMC，Electromagne