微機保護是由微型計算機和相應軟件（程序）來實現的新型保護，由硬件和軟件兩大部分構成。

一、微機保護硬件的構成

微機保護硬件的核心是微處理器，硬件系統按功能可分為數據采集單元、數據處理單元、開關量輸入/輸出接口、接口、電源五個部分。

1、數據采集單元

繼電保護裝置從電流、電壓互感器二次獲得的電流、電壓是模擬信號，微機保護能夠處理的信號是離散化的數字信號，將模擬量轉換成為數字量的過程就是通常所說的數據采集，也稱為模擬量輸入系統。主要包括電壓形成回路、前置模擬低通濾波器（ALF）、采樣保持電路（S/H）、多路轉換器（MPX）以及模數轉換（A/D）電路五個部分，完成將模擬輸入量準確地轉換為所需的數字量。

1）電壓形成回路

主要有電壓變換器、電流變換器和電抗變換器等。電壓、電流變換器一次側并聯電容，主要是為了吸收耦合到輸入導線上的干擾信號；電流變換器二次側并聯電阻的目的是通過電流在電阻上產生的電壓來實現電流量到電壓量的變換。電壓形成回路除變換電量外，還起電氣隔離和電磁屏蔽的作用，以保證弱電元件的安全，減少高壓設備對弱電元件的干擾。

2）前置模擬低通濾波器（ALF）

低通濾波器是一種能使工頻信號通過，同時抑致高頻信號的電路。通常分為無源濾波器和有源濾波器兩種。

3）采樣保持電路（S/H）

（1）采樣

模擬輸入信號經電壓形成回路和低通濾波后仍為連續的時間信號，把連續的時間信號變成離散的時間信號稱為采樣或離散化。采樣就是周期性抽取或測量連續信號的瞬時值，采樣器的輸出是離散化了的模擬量。

（2）保持

微機保護多路模擬通道共用一個模數轉換器（A/D），各通道的取樣信號必須依次通過A/D回路進行轉換，每轉換一路都需要一定的轉換時間，變化較快的模擬信號必須保持，否則將引起誤差。

4）多路轉換器

微機保護通常需對多個模擬量同時采樣，為了簡化電路和降低成本，一般采用多個模擬量通道通過多路轉換器共用一個A/D，通過多路轉換開關實現通道切換。

5）模數轉換器（A/D）

模數轉換器（A/D）的作用是將保存在S/H中已離散化的模擬信號轉換成微機所需的數字量。

2、數據處理單元

數據處理系統是微機保護的核心，中央處理器（CPU）系統包括微處理器(MPU)、只讀存儲器（EPROM）、隨機存取存儲器（RAM）以及定時器等。MPU執行存放在EPROM中的程序，對由數據采集系統輸入至RAM區的原始數據進行分析處理，以完成各種繼電保護的功能。

3、開關量（數字量）輸入/輸出接口

1）開關量輸入回路

由若干并行接口適配器、光電隔離器件及中間繼電器等組成，完成各種保護的出口跳閘、信號報警，外部接點輸入及人機對話等功能。

2）開關量輸出回路

開關量輸出回路主要包括跳閘出口、重合閘出口及就地和中央信號出口等，一般采用并行輸出端口來控制有觸點繼電器。

3）打印機并行接口回路

打印機作為微機保護裝置的輸出設備，可將執行結果通過打印機打印出來。在系統發生故障后，可將有關故障信息、保護動作、采樣報告打印出來。

4）人機對話接口回路

人機對話接口的作用是建立起微機保護裝置與使用者之間的信息聯系，以便對保護裝置進行人工操作、調試和得到反饋信息，并由硬件時鐘芯片提供日歷與自動計時。通常包括鍵盤、顯示屏、指示燈、按鈕、打印機接口和調試通訊接口。

4、通信接口

為形成集微機保護、監控、遠動和管理于一體的變電站綜合自動化系統，微機保護除完成自身的功能外，通過主機向本地或遠方傳送保護定值、故障報告的同時，遠方可通過主機對微機保護實行遠方控制，如修改定值、投切壓板等，這些都需要由通信接口來實現。

5、電源

微機保護裝置對電源的要求較高，通常采用逆變電源，即將直流逆變為交流，再將交流整流為直流電壓供微機保護使用。通過逆變后的直流電源，具有很強的抗干擾能力，可大大消除來自變電所中因斷路器跳合閘等原因產生的強干擾。

二、微機保護軟件的構成

軟件通常可分為監控程序和微機保護運行程序兩部分。監控程序包括人機對話接口，鍵盤命令處理程序，以及為插件調試、定值整定、報告顯示等所配置的程序。微機保護運行程序是指保護裝置在運行狀態下所需執行的程序，一般分為主程序和中斷服務程序兩個模塊。

1、主程序

包括初始化、全面自檢、開放及等待中斷等。主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進入采樣程序，在采樣過程中進行模擬量采樣與濾波、開關量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和啟動判據計算，根據是否滿足啟動條件而進入正常運行程序和故障計算程序。

2、中斷服務程序

在該程序中有正常運行程序模塊和故障程序模塊。正常運行程序模塊通常有采樣中斷，串行口中斷等，其中采樣中斷包括數據采集與處理、保護啟動判斷等；串行口中斷完成保護CPU與保護管理CPU之間的數據傳送、如保護的遠方整定、復歸等。故障處理程序模塊在保護啟動后才投用，用于進行保護特性計算、判定故障性質等。采樣中斷服務程序的主要任務是控制多路開關和模數轉換器，將各模擬輸入量的采樣值轉換成數字量，然后存入RAM區的循環寄存區，其次完成啟動判斷任務。

三、微機保護裝置的特點

1、維護調試方便

微機保護裝置具有自診斷功能，對硬件各部分和存放在EPROM中的程序不斷進行自動檢測，一旦發現異常，就會發出警報。只要給上電源，不發警報即可確認保護裝置完好，從而大大減輕了運行維護的工作量。

2、可靠性高

計算機有極強的綜合分析和判斷能力，可以實現常規保護很難辦到的自動糾錯，另外有自診斷能力，能夠自動檢測出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動，因此可靠性很高。

3、易于獲得附加功能

計算機如果配置打印機或其他顯示設備，可以在系統發生故障后提供多種信息，例如保護部分的動作順序和動作時間記錄、故障類型和相別及故障前后電壓、電流的波形記錄，有助于對事故的分析和處理。

4、靈活性大

微機保護的特性主要由軟件決定，因此只要改變軟件就可以改變保護的特性和功能，從而可靈活地適應電力系統各種運行方式的變化。

5、保護性能得到很好完善

微機保護的應用使很多原有繼電保護中存在的技術問題，找到了新的解決辦法，例如對接地距離保護允許過渡電阻的能力、距離保護如何區別震蕩和短路、大型變壓器差動保護如何識別勵磁涌流和內部故障等問題，都有了新的解決辦法。