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微机继电保护装置一般采用插件式结构，通常包含交流变换插件、模数转换和微处理器插件、人机管理插件、开关量输入插件、电源插件和继电器插件等。尽管不同厂家的产品采用的微处理器和模数转换方式可能不同，但微机保护装置的结构却基本相同。其中模数转换包括A/D和VFC两种不同方式。开关量输入和开关量输出一般都经过光电隔离，以增强抗干扰能力。
随着微处理器技术的发展，内部集成的资源越来越多，一个处理器芯片往往就是一个完整的微处理器系统，使得硬件设计变的非常简单。较复杂的微机保护装置通常采用多CPU结构。多个保护CPU通过串行通讯总线与人机管理CPU相连。通过装置面板上的键盘和液晶显示实现对保护CPU的调试与定值设置。人机管理CPU设计通过现场通信总线与调度直接连接，便于实现变电站无人值守和综合自动化。