微机保护装置的核心是单片机系统，它是由单片微机和扩展芯片构成的一台小型工业控制微机系统，除了硬件之外，还有存储在存储器里的软件系统。这些硬件和软件构成的整个单片微机系统主要任务是完成数值测量、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。除此之外，现代的微机保护应具备各种远方功能，它包括发送保护信息并上传给变电站微机监控系统，接收集控站、调度所的控制和管理信息。
这种单片微机系统可以是单cpu或采用多cpu系统。一般为了提高保护装置的容错水平，目前大多数保护装置已采用多cpu系统，尤其是较复杂的保护装置，其主要保护和后备保护都是相互独立的微机保护系统。它们的cpu是相互独立的，任何一个保护的cpu或芯片损坏均不影响其他保护。除此之外，各保护的cpu总线均不引出，输入及输出的回路均经光隔离处理，能将故障定位到插件或芯片，从而大大地提高了保护装置运行的可靠性。但是对于比较简单的微机保护，由于保护功能较少，为了简化保护结构，多数还是采用单cpu系统。
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