【正文】 （ 42） Hz53f ? （ 43） 通過計(jì)算得出 C 與 R 的比例關(guān)系確定 R=30Ω， C=100uF。 圖 49 放 大電路 U 2AL M 324N321141R230k166。8023 在本次設(shè)計(jì)中 我們選用的運(yùn)算放大器為常見的 LM324。184。采樣保持器對系統(tǒng)精度有很大影響，特別是對一些瞬變模擬信號(hào)更為明顯。 2 腳接 1kΩ 電阻，用于調(diào)節(jié)漂移電壓， 7 腳和 8 腳是兩個(gè)控制端，控制開關(guān)的關(guān)斷。 6 腳外接保持電容，它的選取對采樣保持電路的技術(shù)性能指標(biāo)至關(guān)重要，大電容可使系統(tǒng)得到較高精度，但采樣時(shí)間加長。 2 4 K1 K12345678V i n采 樣V +V 保 持L O G I C 圖 412 LF398 連 線圖 LF398 每個(gè)管腳對應(yīng)的功能如表 42 表 42 引腳 符號(hào) 功 能 1 V+ 正電源電壓輸入引腳 2 偏置調(diào)零引腳 3 IN 輸入引腳 4 V 負(fù)電源電壓輸入引腳 5 OUT 輸出引腳 6 Ch 保持電容引腳 7 REF 參考電壓輸入引腳 8 CON 控制邏輯 IN+ 模數(shù)轉(zhuǎn)換 的設(shè)計(jì) ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS 組件。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 GND：地。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一 般為 500KHz）。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ADC0809 對輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0V－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。 REF（ ）：參考電壓負(fù)端。 IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳。 [13] 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 由 圖 413 可知， ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。同時(shí)，電容的選擇應(yīng)綜合考慮精度要求和采樣頻率等因素。參考電壓應(yīng)根據(jù)控制信號(hào)的電平來選擇。 LF398 價(jià)格低廉，在國內(nèi)應(yīng)用非常廣泛。 采樣保持 的設(shè)計(jì) A／ D 轉(zhuǎn)換器在進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換期間 ，通常要求輸入的模擬量應(yīng)保持不變，以保證 A／ D 轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確進(jìn)行。100Ω 電阻為限流電阻。C1100n F40R610k166。 放大倍數(shù)范圍為 0~2倍。其偏置電壓范圍為0~5V。 由于當(dāng)時(shí)材料所限， 為了使最終獲取的電流與設(shè)計(jì)中所需要的誤差更小， 我們采取了將 4 個(gè)阻止近似與 110KΩ 的先兩兩串聯(lián)，然后并聯(lián)的等效電阻 。直流變換器的二次輸出電壓為直流，其大小反映一次交流21 量的有效值。 電 流 形成電路 設(shè)計(jì) 交流電流的變換一般采用電流變換器，并在其二次側(cè)并聯(lián)電阻以取得所需的電壓，其優(yōu)點(diǎn)是：只要鐵心不飽和，其二次電流及并聯(lián)電阻上電壓的波形就可基本保持與一次電流波形相同且同相，可以做到不失真變換，但是，電流互感器在非周期分量的作用下容易飽和。試驗(yàn)中還用到 +15V。 圖 44 內(nèi)部時(shí)鐘接線圖 8501 電路連接圖 單片機(jī)的連接 線 如 圖 45 所示 ： 圖 45 單片機(jī)的電路連 線 圖 在 圖 43， P00P07 是與 ADC0809 的 DOD7 連接， 對應(yīng)連接到數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g,h 上。 內(nèi)部時(shí)鐘方式： 最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。當(dāng)需要外部復(fù)位時(shí)，按下復(fù)位鍵即可達(dá)到目的。 復(fù)位電路 通過某種方式，使單片機(jī)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。如圖41 所示 ： 8888P 0P 1P 2P 3X T A L 1X T A L 2R E S T EV c c G N D8 0 5 12MHz2 0 P5 V 圖 41 8051 最小化系統(tǒng) 該系統(tǒng)的特點(diǎn)如下： I/O 線可供用戶使用 ： P0、 P P P3 四個(gè)口都可以作為 I/O 口使用 。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向 I/O 接口，也可以將每 1 位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1 功能的輸入或第 2 功能。 P2 口（ 21 腳～ 28 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P2 口，一般可作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口。 對于片內(nèi)含 EPROM 的單片機(jī)，當(dāng) EPROM 編程時(shí)，從 P0 口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 P0 口（ 39 腳～ 32 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P0 口。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。 當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位動(dòng)作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)（復(fù)位電路將在我的硬件設(shè)計(jì)中給出說明）。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，信號(hào)將不出現(xiàn)。 PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。 以上各個(gè)部分通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連接。 （ 6）五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。 （ 2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM（ 128B/256B），用于存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件 ——存儲(chǔ)器中。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為 左右，電流不超過 30mA。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來表示。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 12 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 逐次比較型 AD 由一個(gè)比較器和 DA 轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從 MSB 開始，順序地對每一位將 輸入電壓與內(nèi)置 DA 轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng) n 次比較而輸出 數(shù)字值。 基本結(jié)構(gòu)框圖如 31 所 示 ： L M 3 2 4 L F 3 9 8單 片 機(jī)A / D顯 示數(shù) 碼 管 顯 示 指 示 燈 繼 電 器 采 樣 保 持模 數(shù) 傳 換采 集 的 電 流信 號(hào) 調(diào) 理 電 路 圖 31 基于單片機(jī)的 線路保護(hù) 結(jié)構(gòu)框圖 硬件設(shè)計(jì)中器件的選擇 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，經(jīng)過與指導(dǎo)老師的多次商議，本著價(jià)格低廉，實(shí)用性高，便于認(rèn)識(shí)和操作的四項(xiàng)基本原則選取了以下主要的幾種 電子器件： 運(yùn)算放大器 LM324 系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器，與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)，該放大器可以工作在低到 伏或者高到32 伏 的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一（對每一個(gè)放大器而言）。 ~Ad?EsZB C1 2 3Dt4I I It2I I It1I I It3I I ItDl 圖 23 三段式保護(hù)階梯性 即 ⅢⅢⅢⅢ 4321 tttt ??? 、 ttt ??? ⅢⅢ 43 、 ttt ??? ⅢⅢ 32 、 ttt ??? ⅢⅢ 21 注：當(dāng)相鄰有多個(gè) 元件，應(yīng)選擇與相鄰時(shí)限最長的配合 。因此，為了提高靈敏系數(shù)，要求有較高的返回系數(shù)。此時(shí)： 動(dòng)作電流： ??? ?? . dZkdZ IKI (28) 動(dòng)作時(shí)間： ttt ??? ?? 21 (29) 9 定時(shí)限過電流保護(hù)（第 Ⅲ 段） ： 作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰線下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。因動(dòng)作帶有延時(shí)，故稱限時(shí)電流速斷保護(hù)。 m a x..11. bdkdz IKtI ?? （ 23） ?IkK ～ 保護(hù)裝置的動(dòng)作電流 （ IdZ） ：能使該保護(hù)裝置起動(dòng)的最小電流值，用電力系統(tǒng)一次測參數(shù)表示。 ~Ad?EsZB C1 2 312b a3Ild z lId B m a xIm i nIm a xIdld( ZlId)Zd 圖 21 電流速斷保護(hù) 圖中 1―― 最大運(yùn)行方式下 d (3 ) 2―― 最小運(yùn)行方式下 d (2 ) 3―― 保護(hù) 1 第一段動(dòng)作電流 dlsodsod lZZ EZZ EI ????)3( （ 21 ） dlsodd lZZ EII ??? 2323 )3()2( （ 22） 可見， Id 的大小與運(yùn)行方式、故障類型及故障點(diǎn)位置有關(guān) 。 三段式電流保護(hù)包括： ； ； 。當(dāng)故障線路上的電流大于某一個(gè)規(guī)定值，保護(hù)將跳開故障線路上的斷路器而將故障線路斷電。 [6] 對于各級(jí)電壓線路，當(dāng)采用帶方向的保護(hù)時(shí)，為消滅死區(qū)或某種特殊需要，例如加速切除線路近端故障時(shí)，可裝設(shè)輔助性質(zhì)的瞬時(shí)電流速斷，通稱輔助保護(hù)。第一段一般不帶時(shí)限，稱瞬時(shí)電流速斷，其動(dòng)作時(shí)間是保護(hù)裝置固有動(dòng)作時(shí)間； II 帶較小的延時(shí)，一般稱電流速斷； III 稱定時(shí)限過電流保護(hù)，帶較長時(shí)限，對于 6V～ 10V 配電線路，一般采用兩段式保護(hù)，有時(shí)采用有限反時(shí)限過電流保護(hù)，該保護(hù)裝置有速斷部分和反時(shí)限部分，兼主保護(hù)和后備保護(hù)功能。 [5] 6 2 輸電線路 電流保護(hù)的原理 三段式保護(hù)的基本概述 電流保護(hù)裝置是 反映相間短路基本特征，并接于全電流的相間短路保護(hù)裝置。微機(jī)保護(hù)可 以通過軟件設(shè)計(jì)而改變保護(hù)定值和特性以適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式 變化 要5 求 。 [4] 微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn) 微機(jī)保護(hù)主要由硬件和軟件兩大 部分組成。20 世紀(jì) 70 年代后期，由于微機(jī)處理器技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)價(jià)格下降，出現(xiàn)了比較完善的微機(jī)保護(hù)樣機(jī)，并投入到電力系統(tǒng)中試運(yùn)行。在保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，盡可能地采用投資少，維護(hù)費(fèi)用低的保護(hù)裝置。 可靠性 可靠性指就保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言，要求在其規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不拒絕動(dòng)作；而在任何其他不應(yīng)該動(dòng)作 的情況下，則不誤動(dòng)作。 切除故障的總時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。一方面考慮哪個(gè)組件發(fā)生 故障 應(yīng)由該組件上的保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障。邏輯部分根據(jù)測量部分各輸出邏輯信號(hào)的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、 出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘后發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳送給執(zhí)行部分。 利用故障 時(shí)電氣量的變化，可以構(gòu)成各種作用原理 的繼電保護(hù)，除了反映各種工頻電氣量的保護(hù)原理外，還有反映非工頻電氣量的保護(hù)，對于反映電氣組件不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)，主要根據(jù)不正常運(yùn)行情況時(shí)電壓和電流變化的特征來構(gòu)成 。測量組浪即為測量點(diǎn)電壓與電流相量之比值。 。 繼電保護(hù) 裝置原理和 裝置 的 組成 繼電保護(hù)的原理 為了完成繼電保護(hù)所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，要求它能正確區(qū)分電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)或不正常運(yùn)行狀態(tài)。繼電保護(hù)是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)故障和不正常狀態(tài)，并及時(shí)動(dòng)作于斷路器跳閘和發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)化設(shè)備。 發(fā)電廠之間并行運(yùn)行的穩(wěn)定性，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)瓦解 癱瘓。在整個(gè)電力生產(chǎn)過程中，由于人為因素或大自然的原因，會(huì)發(fā)生這樣那樣的故