【正文】 30V，相電流差突變量小于 。 ③經(jīng)過上述 TV斷線以及采樣通道自檢后，若互感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均無異常，再次判斷啟動(dòng)繼電器是否動(dòng)作。 ④在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，若啟動(dòng)元件動(dòng)作，則裝置閉鎖掉采樣通道檢查，TV斷線檢測環(huán)節(jié)，直接跳轉(zhuǎn)至修改中斷返回地址和修改中斷返回參數(shù)環(huán)節(jié)，從而進(jìn)入故障處理程序中。這 一步必須首先執(zhí)行，否則無法通過并行口讀取各開關(guān)量輸入的狀態(tài)。對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的檢測安排在中斷服務(wù)程序中。反應(yīng)工頻變化量的起動(dòng)元件采用浮動(dòng)門坎，正常運(yùn)行及系統(tǒng)振蕩時(shí)變化量的不平衡輸出均自動(dòng)構(gòu)成自適應(yīng)式的門坎，浮動(dòng)門坎始終略高于不平衡輸出，在正常運(yùn)行時(shí)由于不平衡分量很小，而裝置有很高的靈敏度。完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化后，即可開放中斷，程序轉(zhuǎn)入振蕩閉鎖模塊。接著是對(duì)裝置的硬件進(jìn)行一次全面的自檢，包括 RAM， EPROM、各開關(guān)量輸出通道等。在執(zhí)行故障處理程序時(shí)，定時(shí)器仍將每隔一個(gè) TS發(fā)出中斷請(qǐng)求，以保證采樣不中斷。若啟動(dòng)繼電器動(dòng)作，則設(shè)置保護(hù)計(jì)數(shù)器的初始值，并通過保護(hù)計(jì)數(shù)器每次循環(huán)自減“ l”來實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)元件動(dòng)作后自保持 6s的時(shí)間。在TV斷線期間，相應(yīng)的 TV斷線標(biāo)志位置“ 1”，并通過程序安排閉鎖自動(dòng)重合閘。首先對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)都檢查三相電流之和是否與變壓器中性點(diǎn)側(cè) TA引入的零序電流 3Io相等，如果不相等，則判定為采樣回路出錯(cuò)，進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)請(qǐng)求置位，將相應(yīng)的報(bào)警信息上傳給 ARM。采用全波傅氏算法等微型機(jī)保護(hù)算法對(duì)各數(shù) 字量采樣值進(jìn)行計(jì)算。 xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 微機(jī)保護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)分析 27 中斷程序模塊 在保護(hù)裝置開中斷后，每隔一個(gè) Ts，定時(shí)器就會(huì)發(fā)出一個(gè)采樣脈沖，隨即產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。對(duì)保護(hù)計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行判斷，該計(jì)數(shù)器用于保護(hù)起動(dòng)元件動(dòng)作后的 6s延時(shí)計(jì)算。若發(fā)現(xiàn)只讀存儲(chǔ)器EEPROM定值求和碼與事先存入的定值和不一 致，說明 EEPROM有故障，轉(zhuǎn)至告警模塊，并將告警信息顯示在顯示器上。并將告警信息顯示在液晶顯示屏上。首先F2812 對(duì)自身的工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，初始化各種寄存器，按照電路設(shè)計(jì)的輸入輸出要求，設(shè)置每一個(gè)端口用作輸入還是輸出，初始化保護(hù)輸出的開關(guān)量，以保證出口繼電器均不動(dòng)作；初始化 DSP采樣定時(shí)器，控制采樣間隔時(shí)間等。 程序總框圖 如圖 4． 1 所示軟件整 體流程圖?？捎煽刂谱挚刂剖欠窦铀?II、 III 段。xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 微機(jī)保護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)分析 24 4 微型機(jī)保護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)分析 軟件結(jié)構(gòu)分析概述 110KV線路微型機(jī)保護(hù)裝置 是由 P89C51RD單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的兩 CPU線路保護(hù)裝置。 設(shè)計(jì)步驟： 先在連續(xù)域進(jìn)行，即根據(jù)頻域提出的要求，找到一個(gè)合適的傅氏變換對(duì) H(f)和 h(t)，稱為設(shè)計(jì)樣本。此數(shù)列可表示為 SnTts txnTx ?? )()( 式（ ） S / H D / A數(shù)字處理A / Dx ( t ) y ( t )xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 數(shù)字濾波器 21 圖 采樣信號(hào)的表示法 離散數(shù)列的傅氏變換定義： sf nTjn ss enTxnTx?2j w T )()X (e])(F[ s ???????? 式（ ） )(ejwTsX 與 X(t)的頻譜 X(f)的關(guān)系之間關(guān)系： 定義： ?? ???????? ???? n ssn s nTtnTxnTttxtx )()()()()(* ?? 式（ ） 信號(hào) )(tX? 的頻譜為 f n T sjnftjsnsftjnssen T sxdtenTtnTxdtenTtnTxftx?????222**)()()()]()([)(X])(F[????????????????????????? ??????? 式（ ） 由公式（ ）與（ ）得 )()( jw TseXfX ?? 式（ ） )(tx? 的頻譜 )(fx? 和 )(tx 的頻譜 )(fx 的關(guān)系： 對(duì)式（ ）傅里葉變換得 ??????????????????????nssnssnsnffXfnffffnTtFff)(. . .])([*)X(])([*)X()(X *?? 式（ ） 如果 X(f)是有限帶寬的，且滿足： X(f) =0，當(dāng) |f|fs/2. 則 )(fX? 在任一個(gè)周期內(nèi)的形狀都同 X(f)一樣。只要改變數(shù)字濾波器的計(jì)算公式或改變某些系數(shù)，即可改變?yōu)V波器的特性。模擬濾波器存在元件特性的差異，而數(shù)字濾波器只要保證程序一樣，特性也就完全一致。 圖 電源模塊原理圖 顯示部分 顯示面板單設(shè)一個(gè)單片機(jī) P89C51RD，負(fù)責(zé)漢字液晶顯示、鍵盤處理，通過串口與 CPU交換數(shù)據(jù)。將變電所強(qiáng)電系統(tǒng)的直流電源與微型機(jī)的弱電系統(tǒng)電源完全隔離開，通過逆變后的直流電源具有極強(qiáng)的抗干擾能力，對(duì)來自變電所中因斷路器跳合閘等原因產(chǎn)生的強(qiáng)干擾可以完全消除掉。 xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 微型機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)分析 18 圖 輸出量光耦電路 (只畫出一路 ) 輸出量光耦電路原理為： 6JB24為輸出總控制端口，只用當(dāng)該端口輸入為“ 0”，與非門， U1A輸出“ 1”時(shí)，整個(gè)開關(guān)量輸出電路才能正常工作，否則，當(dāng)該端口輸入為“ 1”時(shí)，各 開關(guān)量輸出端口經(jīng)與非門后均為“ 1”，光電耦合器不導(dǎo)通，回路被閉鎖。通過采用光電耦合器與繼電器相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn) 出口信號(hào)的隔離與放大。開關(guān)量輸出部分主要包括跳閘出口、重合閘出口以及各種信號(hào)出口等。 xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 微型機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)分析 17 開關(guān)量輸出部分 相對(duì)于開關(guān)量輸入，開關(guān)量輸出回路具有更加重要的地位。 xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 微型機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)分析 16 圖 開關(guān)量輸入回路 (以 220V的一路輸入量為例 ) 圖 ： 6JA21為 220V開關(guān)量控制 1端口。這樣，開關(guān)量經(jīng)過光電耦合器后直接與保護(hù) DSP相應(yīng)的通用 I／ O口相連， 光敏三極管的導(dǎo)通和截止完全反映外部接點(diǎn)的狀態(tài)，帶有電磁干擾的外部輸入回路與微型機(jī)電路之間沒有直接電的聯(lián)系，各種干擾信號(hào)不能進(jìn)入微型機(jī)電路部分，從而達(dá)到抗干擾的目的。圖 。 開關(guān)量輸入 /輸出系統(tǒng) 開關(guān)量輸入輸出模塊 開關(guān)量輸入輸出模塊包括開關(guān)量輸入回路和開關(guān)量輸出回路，是微型機(jī)保護(hù)裝置的重要組成部分，是連接外部強(qiáng)電和內(nèi)部弱電的主要通道，其核心是狀態(tài)信號(hào)的隔離輸入回路和動(dòng)作信號(hào)的隔離輸出回路，主要完成外部開關(guān)量引入裝置進(jìn)行 處理和將裝置內(nèi)發(fā)出的開關(guān)信號(hào)引出到繼電器插件，從而驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器跳閘或告警，達(dá)到保護(hù)的功能。為了實(shí)時(shí)、快速地進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在微機(jī)保護(hù)中可以利用采樣脈沖的下降沿作為微型機(jī)的中斷信號(hào)，從而觸發(fā)微型機(jī)響應(yīng)中斷，保證中斷服務(wù)程序能過快速地與采樣脈沖實(shí)現(xiàn)同步。在 CNVST 下降沿時(shí)，先觸發(fā) 內(nèi)部的采樣保持電路，隨即開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)該端子輸入邏輯 1 時(shí)，無論 A/D 其器件處于什么狀態(tài)，均被強(qiáng)制復(fù)位，任何正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換工作都不在繼續(xù)進(jìn)行。轉(zhuǎn)換速率是 500kSPS（ Samples Per Second），即進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間為 1/500K=2uS。如果電流信號(hào)出現(xiàn)這種溢出情況，則出口短路可能會(huì)被計(jì)算成區(qū)外短路，導(dǎo)致拒動(dòng)。且一般的 A/D 轉(zhuǎn)換都是單極性的，即如果輸入的信號(hào)是負(fù)值，則不論負(fù)值多大，比較結(jié)果必然是零。數(shù)字量是用代碼按數(shù)位的組合起來表示的，每一位代碼都有一定的權(quán)，及代表一個(gè)具體數(shù)值。所有采樣保持器的邏輯輸入端并聯(lián)后，由定時(shí)器同時(shí)供給采樣脈沖。 對(duì)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)而言，在故障剛發(fā)生時(shí)，電壓、電流信號(hào)中可能含有較高的頻xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 微型機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)分析 11 率分量（如 2KHz 以上），為防止混淆，sf將不 得不用的很高，進(jìn)而對(duì)硬件速度提出過高的要求。采樣頻率的選擇是微型機(jī)保護(hù)硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)該特別關(guān)注的問題。利用采樣保持電路后，可以方便地進(jìn)行多 個(gè)模擬量實(shí)現(xiàn)同時(shí)采樣?？傊?，就是把信號(hào)變換為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可以承受范圍內(nèi)的電壓信號(hào)，供微型機(jī)保護(hù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片使用。 10V 范圍內(nèi)的 電壓信號(hào)。微型機(jī)保護(hù)的硬件構(gòu)成圖如下圖 ， 圖 微型機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)圖 圖 微型機(jī) 保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)圖 A / DMPUFL AS HRAM定時(shí)器出口電路并行接口電壓形成 L PF S / H人機(jī)對(duì)話電壓形成 L PF S / H串行接口 光電隔離多路轉(zhuǎn)換開關(guān) )MPX)模擬量輸入)由TA和TV二次側(cè)來)光電隔離通信開關(guān)量輸出（ 跳閘 、 信號(hào) ）開關(guān)量輸入打印機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 微型機(jī)系統(tǒng) 輸入 / 輸出系統(tǒng)采樣脈沖總線xxxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 微型機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)分析 9 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（模擬量輸入系統(tǒng)）主要包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持(S/H)、多路轉(zhuǎn)換 (MPX)以及模數(shù)轉(zhuǎn)換 (A/D)，其功能為完成將模擬輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量。其功能為執(zhí)行編制好的程序，以完成各種繼電保護(hù)測量、邏輯和控制功能。另外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的完善和模糊控制理論的應(yīng)用必將給繼電保護(hù)新原理的研究開發(fā)創(chuàng)造出一條新的途徑。 國內(nèi)現(xiàn)有的微型機(jī)保護(hù)裝置中，在起動(dòng)元件、選相元件、阻抗元件中充分利用了突變量的原理：在振蕩閉鎖中利用了 DR／ DT的原理；在零序功率方向元件中，根據(jù)電壓互感器二次是否斷線，采用了由軟件自動(dòng)切換產(chǎn)生 3U。另外，對(duì)用戶來說，各廠家的產(chǎn)品最好能在端子排布置，模擬量，開關(guān)量的引入，開關(guān)量輸出，鍵盤命令設(shè)置，定值管理，液晶顯示菜單方面取 得統(tǒng)一，這將極大的有利于微型機(jī)保護(hù)的運(yùn)行管理。對(duì)微型機(jī)保護(hù)的檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)各個(gè)通道（交流量、開關(guān)量、輸入和輸出 )是否良好，確認(rèn)各項(xiàng)功能是否按設(shè)計(jì)要求正確起作用，檢驗(yàn)的項(xiàng)目和內(nèi)容和傳統(tǒng)保護(hù)相比可大大精簡，檢驗(yàn)周期可以延長。在微型機(jī)保護(hù)中既然各種功能都是由軟件實(shí)現(xiàn)的，而軟件又十分可靠，所以只要及時(shí)允許就可以增加功能實(shí)現(xiàn)多重判別，獲得完善的保護(hù)性能。在一個(gè)龐大的保護(hù)程序中有關(guān)關(guān)方向判據(jù)的少數(shù)語句出現(xiàn)障礙的可能性是很小的。例如，對(duì)于電流保護(hù)要不要加方向元件的問題，加方向元件后電流元件的整定就可不考慮反方向故障，不與背后保護(hù)配合，可 以提高保護(hù)的靈敏性或縮短動(dòng)作時(shí)間。 微型機(jī)保護(hù)既能對(duì)以瞬時(shí)值也能對(duì)以相量表達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，不僅能計(jì)算交流輸入量也能計(jì)算其對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)和積分值。在微型機(jī)保護(hù)中主要由程序作邏輯判斷。在故障切除時(shí)返回也回需要延時(shí)。復(fù)雜的微型機(jī)保護(hù)都 采集到齊全的交流信息，于是只要寫出一項(xiàng)功能的動(dòng)作判據(jù)的數(shù)字表達(dá)式， CPU按保護(hù)算法進(jìn)行計(jì)算就實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)功能。 ①由軟件實(shí)現(xiàn)的功能性能穩(wěn)定、優(yōu)越。 微型機(jī)保護(hù)的特點(diǎn) 微型機(jī)保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)如下?？偟膩碚f就是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、微型機(jī)主系統(tǒng)、開關(guān)量（或數(shù)字量）輸入 /輸出系統(tǒng)構(gòu)成。 微型機(jī)繼電保護(hù)的基本構(gòu)成 微型機(jī)保護(hù)的主要部分是微型計(jì)算機(jī)本體。由于中低壓線路保護(hù)的使用面廣，且大多處于電力系統(tǒng)的基層運(yùn)行單位，這些單位的技術(shù)水平，運(yùn)行維護(hù)管理能力，調(diào)試及檢測儀器 設(shè)備均相對(duì)偏低。自從 1984 年第一套微型機(jī)線路保護(hù)裝置在河北馬頭電廠投入運(yùn)行以來，我國微型機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展已經(jīng)歷了 28 年的歷史，整個(gè)發(fā)展過程大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段為以單 CPU的硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由逐次逼近式的 AD574(12 位或 8 位）芯片構(gòu)成，硬件及軟件的設(shè)計(jì)符合我國高壓線路保護(hù)裝置的“四統(tǒng)一”設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其代表產(chǎn)品 WXB． 01， WXH． 1A 型微型機(jī)高壓輸電線路保護(hù)裝置；第二階段為以多個(gè)單片機(jī)構(gòu)成的多 CPU 硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為 VFC 電壓 頻率轉(zhuǎn)換原 理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，硬件及軟件的設(shè)計(jì)方面吸取了 WXB． 01 型微型機(jī)保護(hù)裝置的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，針對(duì) 01 型保護(hù)存在的問題進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)，利用多 CPU 的特點(diǎn)，強(qiáng)化了自檢和互檢功能，使硬件故