【文章內(nèi)容簡介】 波器必定是有限沖激響應濾波器（FIR）。 設(shè)計步驟：先在連續(xù)域進行，即根據(jù)頻域提出的要求，找到一個合適的傅氏變換對H(f)和h(t)，稱為設(shè)計樣本。 然后對h(t)按系統(tǒng)的采樣頻率采樣得到h(nTs)的各系數(shù)值，即可實現(xiàn)濾波器。數(shù)字濾波與模擬濾波等價的條件： 常用的有差分濾波器與積分濾波器定義：將前幾次的輸出值作為輸入來求下一時刻輸出的數(shù)字濾波器。 式（） 兩邊進行傅氏變換： 式（） 式（）遞歸型數(shù)字濾波器的設(shè)計步驟：[1]確定所要求的頻率特性； ；[2]對進行采樣得到進行傅氏變換得到 ；[3]將 整理成 的形式；從而得到 和 系數(shù)，得出遞歸型數(shù)字濾波器。xxxx學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 微機保護的軟件結(jié)構(gòu)分析 4 微型機保護的軟件結(jié)構(gòu)分析110KV線路微型機保護裝置是由P89C51RD單片機實現(xiàn)的兩CPU線路保護裝置。裝置包括三段零序電流保護及三相一次自動重合閘。裝置采用了多單片機并行工作的方式，配置了兩個CPU插件，分別完成零序保護及重合閘，另外配置了一塊接口板，完成對各保護CPU插件的巡檢、人機對話和與系統(tǒng)微型機連機等功能。零序電流保護包括零序I段III段和不靈敏I段，零序三段均可由控制字整定是否經(jīng)零序功率方向閉鎖。可由控制字控制是否加速II、III段。振蕩閉鎖采用啟動元件動作后短時開放的原理，即啟動元件動作后的0．15秒內(nèi)開放保護，若在該時間內(nèi)I、II段均不動作，則將保護閉鎖。零序保護不經(jīng)振蕩閉鎖，只受啟動元件的控制。三相一次自動重合閘由保護啟動或由開關(guān)位置不對應啟動。如圖4．1所示軟件整體流程圖。本設(shè)計中，采用模塊化的設(shè)計思想，軟件模塊主要由主程序模塊、中斷服務程序模塊和故障處理程序模塊組成。 軟件整體流程圖主程序模塊主程序模塊包括初始化、全面白檢、開放中斷與等待中斷、數(shù)據(jù)傳輸通信等環(huán)節(jié)。①初始化初始化是指保護裝置在上電或按下復位鍵時首先執(zhí)行的程序，它主要是對DSP芯片的工作方式及參數(shù)進行設(shè)置，以便在后面的程序中按預定的方案工作。首先F2812對自身的工作環(huán)境進行設(shè)置，初始化各種寄存器，按照電路設(shè)計的輸入輸出要求，設(shè)置每一個端口用作輸入還是輸出，初始化保護輸出的開關(guān)量，以保證出口繼電器均不動作；初始化DSP采樣定時器，控制采樣間隔時間等。②全面自檢對裝置的軟硬件進行一次全面的自檢，包括RAM、FLASH或ROM、各開關(guān)量輸出通道、程序和定值等，以保證裝置在投入使用時處于完好的狀態(tài)。(1)RAM的讀寫檢查對RAM某一單元寫入1個數(shù)，再從中讀出，并比較兩者是否相等。如發(fā)現(xiàn)寫入與讀出的數(shù)不一致，說明隨機存儲器RAM有問題，則轉(zhuǎn)至告警模塊。并將告警信息顯示在液晶顯示屏上。(2)開出自檢開出自檢主要是檢測開出通道是否正常，它是通過硬件開出反饋來檢查的依次開出每一路開出量，并從反饋回路檢查開出量是否正確。由于受啟動繼電器的閉鎖，所以在開出每一路開出量時，保護并不會誤動。(3)整定值檢查每套定值在存入EEPROM時，都自動固化若干個校驗碼。若發(fā)現(xiàn)只讀存儲器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。③參數(shù)刷新在經(jīng)過全面自檢后，應將所有的數(shù)據(jù)、標志字清零，因為每一個標志代表了一個“軟件繼電器”和邏輯狀態(tài)，如果不清零，這些標志將控制程序流程的走向，以致無法達到預期的目的。④開放中斷與等待中斷經(jīng)過初始化和全面自檢后，表明裝置的準備工作已經(jīng)全部就緒，此時，開放中斷，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)投入工作。可編程的定時器將按照初始化程序規(guī)定的采樣間隔Ts不斷發(fā)出采樣脈沖，控制各模擬量通道的采樣和A／D轉(zhuǎn)換，并在每次采樣完成后向微型機請求中斷，來實時監(jiān)視和獲取電力系統(tǒng)的采樣信號。對保護計數(shù)器的值進行判斷，該計數(shù)器用于保護起動元件動作后的6s延時計算。保護計數(shù)器不為零，說明在6s延時時間內(nèi)，則進入等待中斷流程；當保護計數(shù)器歸零時，說明起動元件延時時間到，進入整組復歸環(huán)節(jié)。⑤數(shù)據(jù)傳輸通信數(shù)據(jù)傳輸通信主要為串口收發(fā)數(shù)據(jù)。串口通信主要完成保護處理CPUTMS320F2812與管理CPU LPC2220處理器之間的數(shù)據(jù)通信，包括DSP到ARM的數(shù)據(jù)上傳顯示，ARM到DSP的數(shù)據(jù)下傳整定，以及相關(guān)通信控制標志位的置位與清零等，從而實現(xiàn)保護動作定值的查詢、修改和保存，以及動作信息報告和各種實時參數(shù)的顯示等。在保護裝置開中斷后，每隔一個Ts，定時器就會發(fā)出一個采樣脈沖，隨即產(chǎn)生中斷請求。保護裝置先暫停一下系統(tǒng)程序的流程，轉(zhuǎn)而執(zhí)行一次中斷服務程序，以保證對輸入模擬量的實時采集，同時，實時地運行一次繼電保護的相關(guān)功能。中斷服務程序主要包括定時采樣，電流求和自檢，TV斷線檢查，以及啟元件等功能。①控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將8個模擬量輸入通道的模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的采樣值，然后存入RAM區(qū)的相應的地址單元中。采用全波傅氏算法等微型機保護算法對各數(shù)字量采樣值進行計算。②將計算得到的各電力系統(tǒng)參數(shù)代入啟動元件動作判據(jù)中，判斷啟動元件是否動作。若電力系統(tǒng)正常運行，保護啟動元件不啟動。系統(tǒng)進入自檢程序。首先對每個采樣點都檢查三相電流之和是否與變壓器中性點側(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，進行上傳數(shù)據(jù)請求置位，將相應的報警信息上傳給ARM。然后，系統(tǒng)進入TV斷線檢查模塊，依據(jù)相應的判據(jù)對TV進行斷線檢查。TV斷線判據(jù)如下：[1]負序電壓大于8V，；[2]正序電壓小于30V。系統(tǒng)確定TV二次斷線時，發(fā)出“TV斷線”信號，待電壓恢復正常后信號復歸。在TV斷線期間，相應的TV斷線標志位置“1”，并通過程序安排閉鎖自動重合閘。這時保護將根據(jù)整定的控制字決定是否退出與電壓有關(guān)的保護。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，再次判斷啟動繼電器是否動作。如果此時電力系統(tǒng)正常，則中斷服務程序執(zhí)行完畢后就回到主程序中被中斷的地址處，繼續(xù)循環(huán)自檢。若啟動繼電器動作，則設(shè)置保護計數(shù)器的初始值，并通過保護計數(shù)器每次循環(huán)自減“l(fā)”來實現(xiàn)啟動元件動作后自保持6s的時間。同時，系統(tǒng)修改中斷返回地址和中斷返回參數(shù)，使系統(tǒng)流程跳轉(zhuǎn)至故障處理程序入口出。④在進入中斷服務程序后，若啟動元件動作，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)，從而進入故障處理程序中。這樣可以使CPU集中時間處理故障處理程序，以便加快保護動作。在執(zhí)行故障處理程序時，定時器仍將每隔一個TS發(fā)出中斷請求，以保證采樣不中斷。 初始化流程圖接口的初始化，規(guī)定每一個端口用作輸入還是輸出，用于輸出的則要賦值等。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)。第二步是讀取所有開關(guān)量輸入的狀態(tài)，并將其保存在RAM區(qū)規(guī)定的地址內(nèi)，以備以后在自檢循環(huán)時不斷監(jiān)視開關(guān)量輸入是否有變化。接著是對裝置的硬件進行一次全面的自檢，包括RAM，EPROM、各開關(guān)量輸出通道等。這一次全面自檢不包括對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的自檢，因為它尚未工作。對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的檢測安排在中斷服務程序中。在經(jīng)過全面自檢后應將所有標志字清零，接著進行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化，包括對定時器以及采樣數(shù)據(jù)寄存區(qū)地址指針的初始化等。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。啟動元件的主體由反應相間工頻變化量的過流繼電器實現(xiàn)，同時又配以反應全電流的零序過流繼電器和負序過流繼電器互相補充；低周起動元件可經(jīng)控制字選擇投退。反應工頻變化量的起動元件采用浮動門坎，正常運行及系統(tǒng)振蕩時變化量的不平衡輸出均自動構(gòu)成自適應式的門坎，浮動門坎始終略高于不平衡輸出，在正常運行時由于不平衡分量很小，而裝置有很高的靈敏度。當外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值，且無交流電流斷線時，零序起動元件動作并展寬7秒，去開放出口繼電器正電源。零序電流方向保護是反應線路發(fā)生接地故障時零序電流分量大小和方向的多段式電流方向保護裝置，在我國大短路電流接地系統(tǒng)不同電壓等級電力網(wǎng)的線路上，根據(jù)部頒規(guī)程規(guī)定，都裝設(shè)了這種接地保護裝置作為基本保護。 電力系統(tǒng)事故統(tǒng)計材料表明，大電流接地系統(tǒng)電力網(wǎng)中線路接地故障占線路全部故障的80％一90％，零序電流方向接地保護的正確動作率約97％，是高壓線路保護中正確動作率最高的一種。零序電流方向保護具有原理簡單、動作可靠、設(shè)備投資小、運行維護方便、正確動作率高等一系列優(yōu)點。當保護方向上有中性點接地變壓器時，無論被保護線路對側(cè)有無電源，保護反方向發(fā)生接地故障，就有零序電流通過本保護，因此，當零序電流I段不能躲過反向接地流過本保護的最大零序電流，或零序過電流保護時限不配合時，應配置零序方向元件以保證保的選擇性。零序方向元件十分靈敏，3U電壓應躲過不平衡電壓的影響，否則不能保證判別接地故障方向的正確性。為此，零序方向元件只有在3U值達一定值時才投入工作，一般取值為23V。電壓互感器二次回路斷線時（零序方向元件取用自產(chǎn)零序電壓），零序方向元件工作的正確性得不到保證，此時零序方向元件自動退出工作，零序方向電流保護變?yōu)榱阈螂娏鞅Ｗo。在電壓互感器二次回路斷線期間，可自動投入兩段相電流元件。由于零序電流保護反映的是接地故障，不反映相間短路故障，因此不論零序電壓取用母線側(cè)電壓互感器還是線路側(cè)電壓互感器，當三相合閘（自動重合和手動合）于出口接地故障時，零序方向元件可靈敏動作而沒有死區(qū)，所以零序電流加速段經(jīng)零序方向元件控制。零序電流加速段獨立設(shè)置，定值和延時可獨立整定。當然，本線末端接地故障時，加速段的靈敏度應滿足要求；與零序電流速斷相同，為躲過斷路器三相觸頭不同時接通產(chǎn)生的零序電流，加速段的時限取100ms或200ms。此外，為防止合閘于空載變壓器時勵磁涌流引起零序后加速誤動，零序加速段可以由控制字選擇是否需要投入二次諧波閉鎖，二次諧波的制動比選為18%。接地時零序分量的特點：①故障點的零序電壓最高，離故障點越遠處的零序電壓越低，中性點接地變壓器處零序電壓為零。 ②零序電流的分布，主要決定于輸電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。 ③在電力系統(tǒng)運行方式變化時，如果輸電線路和中性點接地的變壓器數(shù)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)就是不變的。但電力系統(tǒng)正序阻抗和負序阻抗要隨著系統(tǒng)運行方式而變化，將間接影響零序分量的大小。 ④對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率方向與正序功率方向相反，零序功率方向?qū)嶋H上都是由線路流向母線的。自動重合閘裝置是將因故跳開后的斷路器按需要自動再投入的一種自動裝置。電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時性的，而永久性故障一般不到10%。因此，在由繼電保護動作切除短路故障之后，電弧將自動熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動恢復。因此，自動將斷路器重合，不僅提高了供電的可靠性，減少停電損失，而且還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，增大了高壓線路的送電容量。根據(jù)國標對于 110kV 線路，采用三相一次重合閘。重合閘可以通過整定靈活選擇檢無壓、檢同期、不檢方式進行重合。不檢方式在跳閘固定后，到達重合時間時直接重合；選擇檢無壓方式時，如果滿足無壓條件到達重合時間則重合，若不滿足無壓條件則自動轉(zhuǎn)為檢同期。裝置設(shè)有兩個啟動重合閘回路：保護啟動以及斷路器位置不對應啟動。保護啟動是指根據(jù)三相跳閘啟動重合閘；斷路器位置不對應啟動是指利用跳閘位置繼電器啟動重合閘，主要是為了防止開關(guān)偷跳。滿足下列任一條件，按不對應啟動重合閘處理：①若有不對應啟動重合閘信號輸入。②若保護原在合位，現(xiàn)變成跳位，又無閉鎖重合閘信號，則按不對應啟動重合閘進行重合。不對應啟動重合閘與保護跳閘的配合：保護發(fā)跳令后，閉鎖不對應啟動重合閘。保護裝置還具有后加速功能，保證手合或者重合于永久故障能夠快速切除，加速跳閘一律實現(xiàn)三跳并閉鎖重合閘。加速方式可靈活的選擇，可以選擇瞬時加速零序電流Ⅱ段、零序電流Ⅲ段以及是否經(jīng)振蕩閉鎖，也可以選擇零序過流加速、相過流加速。另外保護裝置能自動識別線路由停運狀態(tài)轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)，不依靠手合開入自動開放手合加速。后加速保護重合閘或手合后投入100ms，滿足加速條件時出口永跳，100ms 以后進入正常的保護。為了防止多次重合，重合閘只有在重合閘充電滿的條件下才允許重合閘，重合閘的充電時間一般為15s；發(fā)出重合閘命令后重合閘放電。定義：微機保護裝置根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的輸入電氣量的采樣數(shù)據(jù)進行分析、運算和判斷，以實現(xiàn)各種繼電保護功能的方法稱為算法。目前已經(jīng)提出的算法有很多種。分析和設(shè)計各種不同的算法的優(yōu)劣的標準是精度和速度。速度又包含兩個方面：一是算法所要求的采樣點數(shù)（或稱數(shù)據(jù)窗長度）；而是算法的運算工作量。但是精度和速度又是矛盾的。若要計算精確，則往往要利用更多的采樣點和進行更多的計算工作量。所以研究算法的是指是如何在速度和精度兩個方面進行權(quán)衡。 即輸入為： 兩點乘積算法： 兩個采樣值為： 和 ，采樣時刻： 和 。