4 提高微機(jī)保護(hù)可靠性的措施PPT課件

1、1第四章提高微機(jī)保護(hù)可靠性的措施241 概述一、微機(jī)保護(hù)可靠性的含義一、微機(jī)保護(hù)可靠性的含義（1）不誤動(dòng)；（2）不拒動(dòng)。二、影響微機(jī)保護(hù)可靠性的因素二、影響微機(jī)保護(hù)可靠性的因素（1）微機(jī)保護(hù)的抗干擾問題；（2）裝置內(nèi)部元件出現(xiàn)損壞時(shí)的對(duì)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(jī)保護(hù)有它的獨(dú)到之處，可以采取一系列常規(guī)保護(hù)所無法實(shí)現(xiàn)的抗干擾措施，國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐都已證明微機(jī)保護(hù)是高度可靠的。342 干擾來源和竄入微機(jī) 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(qiáng)電場(chǎng)或強(qiáng)磁場(chǎng)（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(hào)感應(yīng)（2）長(zhǎng)線傳輸造成電磁波的反射（3）多點(diǎn)接地造成的電位差干擾等4二、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(hào)源之中的干擾。原因：（1）長(zhǎng)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(hào)：)(1tuP5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(duì)地電位發(fā)生變化的干擾。可能傳播途徑及應(yīng)對(duì)措施：（1）裝置對(duì)外引線端子

3、和機(jī)殼之間的共模干擾硬件設(shè)計(jì)保證各外接端子同微機(jī)弱電系統(tǒng)之間沒有電的聯(lián)系；（2）電路的分布電容微機(jī)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(qiáng)電和弱電嚴(yán)格分開。（3）電源線和機(jī)殼之間的共模干擾共模干擾信號(hào)：)(2tuP6二、防止電磁干擾進(jìn)入微機(jī)保護(hù)弱電系統(tǒng)的措施二、防止電磁干擾進(jìn)入微機(jī)保護(hù)弱電系統(tǒng)的措施差模干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)的威脅一般不大，至于作用在裝置對(duì)外引線端子和機(jī)殼之間的共模干擾，可以通過微機(jī)保護(hù)各外接端子同微機(jī)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(diǎn)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

4、涌的幅度可能很大，微弱的耦合也可能足以造成微型機(jī)工作出錯(cuò)。 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(qiáng)電和弱電分開。7三、微機(jī)保護(hù)弱電系統(tǒng)電源零線的接地分析三、微機(jī)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(jī)的各個(gè)部分，所以它是一個(gè)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(jī)殼有關(guān)。（1）電源零線直接接機(jī)殼（2）電源零線浮空1、電源零線直接接機(jī)殼微機(jī)弱電系統(tǒng)在B點(diǎn)接機(jī)殼。 共模干擾引入時(shí)，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(diǎn)電位不相等。8微機(jī)保護(hù)弱電

5、系統(tǒng)電源零線的接地分析微機(jī)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(jī)電源的零線不連機(jī)殼，并且盡量減小電源線和機(jī)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(jī)弱電回路中其他部分同機(jī)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(jī)殼之間的分布電容。在高頻干擾作用下，電源零線相對(duì)于機(jī)殼的電位可能瞬時(shí)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。)(2tuP9四、電磁干擾進(jìn)入微機(jī)弱電系統(tǒng)的后果四、電磁干擾進(jìn)入微機(jī)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(jī)弱電系統(tǒng)。其引起的后果：

6、（1）“讀”或“寫”出錯(cuò)，使得計(jì)算或邏輯錯(cuò)誤（2）程序出格（3）元件損壞1043 抗干擾措施一、微機(jī)保護(hù)抗干擾的措施一、微機(jī)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(jī)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(jì)是采用帶屏蔽層的電纜，且屏蔽層可靠接入地網(wǎng)。2、微機(jī)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(jī)工作出錯(cuò)，也決不能允許它導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作或拒動(dòng)，而應(yīng)能自動(dòng)地糾正。11二、微機(jī)保護(hù)軟件上的抗干擾措施二、微機(jī)保護(hù)軟件上的抗干擾措施1、對(duì)輸入采樣值的抗干擾糾錯(cuò)

7、利用某些輸入量之間存在著的可以利用的規(guī)律2、運(yùn)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()(kxkxkx12微機(jī)保護(hù)軟件上的抗干擾措施微機(jī)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(duì)程序4、程序出格的自恢復(fù)用專用的硬件電路來檢測(cè)程序出格，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)正常。 看門狗（Watch Dog）電路1344 自動(dòng)檢測(cè)一、微機(jī)保護(hù)的自動(dòng)檢測(cè)一、微機(jī)保護(hù)的自動(dòng)檢測(cè) 提高微機(jī)保護(hù)可靠性的另一個(gè)重要課題是研究裝置內(nèi)部有元件損壞時(shí)的后果及對(duì)策。 從可靠性的角度希

8、望能做到： 任一元件損壞時(shí)都不會(huì)引起誤動(dòng)作，并且應(yīng)能立即自動(dòng)檢測(cè)到而發(fā)出警報(bào)，以便及時(shí)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(dòng)作時(shí)拒動(dòng)。1444 自動(dòng)檢測(cè)一、微機(jī)保護(hù)的自動(dòng)檢測(cè)一、微機(jī)保護(hù)的自動(dòng)檢測(cè) 實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，微型機(jī)在兩個(gè)相鄰采樣間隔時(shí)間內(nèi)總有一部分處于等待下一個(gè)采樣時(shí)刻到來的富裕時(shí)問。 因此可以利用這一段時(shí)間循環(huán)地執(zhí)行一個(gè)自檢程序，對(duì)裝置各部分進(jìn)行檢測(cè)。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(yùn)行人員、遠(yuǎn)傳到調(diào)度端。15二、微機(jī)保護(hù)中自動(dòng)檢測(cè)的方法二、微機(jī)保護(hù)中自動(dòng)檢測(cè)的方法1、RAM、FLASH的自動(dòng)檢測(cè)通過對(duì)該RAM地址寫入全“零”

9、（00H，這里假定是用8位機(jī)按字檢測(cè)）和全“1”檢測(cè)是否良好。RAM、FLASH（閃存）都是可寫可讀的存儲(chǔ)器件，自檢方法一樣。2、程序和定值的自動(dòng)檢測(cè)程序、定值和常數(shù)都是以“數(shù)”的形式出現(xiàn)的，且存儲(chǔ)在不易被改變的器件中，如EPROM、E2PROM、ROM。采用校驗(yàn)碼進(jìn)行校驗(yàn)：（1）求和（2）循環(huán)冗余碼（CRC）16微機(jī)保護(hù)中自動(dòng)檢測(cè)的方法微機(jī)保護(hù)中自動(dòng)檢測(cè)的方法3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)檢測(cè)對(duì)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(jī)系統(tǒng)。4、開關(guān)量輸入通道的自動(dòng)檢測(cè)主

10、要是指對(duì)各光電耦合器件及傳送開關(guān)量的并行接口的檢測(cè)。（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(dòng)裝置的接點(diǎn)：雙重化5、開關(guān)量輸出回路的自動(dòng)檢測(cè)應(yīng)設(shè)置在最高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序中，或者先屏蔽中斷再檢測(cè)，否則將導(dǎo)致出口繼電器誤吸合而誤動(dòng)。1745 多重化和容錯(cuò)技術(shù)一旦保護(hù)裝置由于有元件損壞而退出工作時(shí)，如果沒有多重化或容錯(cuò)能力，則被保護(hù)對(duì)象將失去保護(hù)，這也是不允許的。因此，對(duì)于重要的保護(hù)對(duì)象，通常采用雙重化配置的方案。容錯(cuò)機(jī)：硬件有冗余度 硬件的各部分都設(shè)有三套（三個(gè)微型機(jī)、三套R(shí)AM、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(jī)構(gòu)，自動(dòng)地對(duì)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(huì)通過表決機(jī)構(gòu)判別出損壞部分而報(bào)警，而整個(gè)系統(tǒng)仍可以不間斷工作。1846 電磁兼容電磁兼容（電磁兼容（EMC，Electromagnetic Compatibility）： 設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁