【文章內(nèi)容簡介】 波器必定是有限沖激響應(yīng)濾波器（FIR）。 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H(f)和h(t)，稱為設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)濾波器。數(shù)字濾波與模擬濾波等價(jià)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(shí)刻輸出的數(shù)字濾波器。 式（） 兩邊進(jìn)行傅氏變換： 式（） 式（）遞歸型數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟：[1]確定所要求的頻率特性； ；[2]對進(jìn)行采樣得到進(jìn)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(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 4 微型機(jī)保護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)分析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。裝置包括三段零序電流保護(hù)及三相一次自動(dòng)重合閘。裝置采用了多單片機(jī)并行工作的方式，配置了兩個(gè)CPU插件，分別完成零序保護(hù)及重合閘，另外配置了一塊接口板，完成對各保護(hù)CPU插件的巡檢、人機(jī)對話和與系統(tǒng)微型機(jī)連機(jī)等功能。零序電流保護(hù)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(dòng)元件動(dòng)作后短時(shí)開放的原理，即啟動(dòng)元件動(dòng)作后的0．15秒內(nèi)開放保護(hù)，若在該時(shí)間內(nèi)I、II段均不動(dòng)作，則將保護(hù)閉鎖。零序保護(hù)不經(jīng)振蕩閉鎖，只受啟動(dòng)元件的控制。三相一次自動(dòng)重合閘由保護(hù)啟動(dòng)或由開關(guān)位置不對應(yīng)啟動(dòng)。如圖4．1所示軟件整體流程圖。本設(shè)計(jì)中，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，軟件模塊主要由主程序模塊、中斷服務(wù)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(hù)裝置在上電或按下復(fù)位鍵時(shí)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(jìn)行設(shè)置，以便在后面的程序中按預(yù)定的方案工作。首先F2812對自身的工作環(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。②全面自檢對裝置的軟硬件進(jìn)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(shí)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(gè)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(jī)存儲(chǔ)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(dòng)繼電器的閉鎖，所以在開出每一路開出量時(shí)，保護(hù)并不會(huì)誤動(dòng)。(3)整定值檢查每套定值在存入EEPROM時(shí)，都自動(dòng)固化若干個(gè)校驗(yàn)碼。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。③參數(shù)刷新在經(jīng)過全面自檢后，應(yīng)將所有的數(shù)據(jù)、標(biāo)志字清零，因?yàn)槊恳粋€(gè)標(biāo)志代表了一個(gè)“軟件繼電器”和邏輯狀態(tài)，如果不清零，這些標(biāo)志將控制程序流程的走向，以致無法達(dá)到預(yù)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(zhǔn)備工作已經(jīng)全部就緒，此時(shí)，開放中斷，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)投入工作?？删幊痰亩〞r(shí)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(jī)請求中斷，來實(shí)時(shí)監(jiān)視和獲取電力系統(tǒng)的采樣信號。對保護(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。保護(hù)計(jì)數(shù)器不為零，說明在6s延時(shí)時(shí)間內(nèi)，則進(jìn)入等待中斷流程；當(dāng)保護(hù)計(jì)數(shù)器歸零時(shí)，說明起動(dòng)元件延時(shí)時(shí)間到，進(jìn)入整組復(fù)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(hù)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(biāo)志位的置位與清零等，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作定值的查詢、修改和保存，以及動(dòng)作信息報(bào)告和各種實(shí)時(shí)參數(shù)的顯示等。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)生中斷請求。保護(hù)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(wù)程序，以保證對輸入模擬量的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)，實(shí)時(shí)地運(yùn)行一次繼電保護(hù)的相關(guān)功能。中斷服務(wù)程序主要包括定時(shí)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(gè)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(yīng)的地址單元中。采用全波傅氏算法等微型機(jī)保護(hù)算法對各數(shù)字量采樣值進(jìn)行計(jì)算。②將計(jì)算得到的各電力系統(tǒng)參數(shù)代入啟動(dòng)元件動(dòng)作判據(jù)中，判斷啟動(dòng)元件是否動(dòng)作。若電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，保護(hù)啟動(dòng)元件不啟動(dòng)。系統(tǒng)進(jìn)入自檢程序。首先對每個(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)請求置位，將相應(yīng)的報(bào)警信息上傳給ARM。然后，系統(tǒng)進(jìn)入TV斷線檢查模塊，依據(jù)相應(yīng)的判據(jù)對TV進(jìn)行斷線檢查。TV斷線判據(jù)如下：[1]負(fù)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(shí)，發(fā)出“TV斷線”信號，待電壓恢復(fù)正常后信號復(fù)歸。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。這時(shí)保護(hù)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(hù)。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。如果此時(shí)電力系統(tǒng)正常，則中斷服務(wù)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(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(fā)”來實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)元件動(dòng)作后自保持6s的時(shí)間。同時(shí)，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(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。這樣可以使CPU集中時(shí)間處理故障處理程序，以便加快保護(hù)動(dòng)作。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(gè)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(shí)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(jìn)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?yàn)樗形垂ぷ?。對?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的檢測安排在中斷服務(wù)程序中。在經(jīng)過全面自檢后應(yīng)將所有標(biāo)志字清零，接著進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化，包括對定時(shí)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(dòng)元件的主體由反應(yīng)相間工頻變化量的過流繼電器實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又配以反應(yīng)全電流的零序過流繼電器和負(fù)序過流繼電器互相補(bǔ)充；低周起動(dòng)元件可經(jīng)控制字選擇投退。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。當(dāng)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(shí)，零序起動(dòng)元件動(dòng)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(hù)是反應(yīng)線路發(fā)生接地故障時(shí)零序電流分量大小和方向的多段式電流方向保護(hù)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(hù)裝置作為基本保護(hù)。 電力系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)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(hù)的正確動(dòng)作率約97％，是高壓線路保護(hù)中正確動(dòng)作率最高的一種。零序電流方向保護(hù)具有原理簡單、動(dòng)作可靠、設(shè)備投資小、運(yùn)行維護(hù)方便、正確動(dòng)作率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)保護(hù)方向上有中性點(diǎn)接地變壓器時(shí)，無論被保護(hù)線路對側(cè)有無電源，保護(hù)反方向發(fā)生接地故障，就有零序電流通過本保護(hù)，因此，當(dāng)零序電流I段不能躲過反向接地流過本保護(hù)的最大零序電流，或零序過電流保護(hù)時(shí)限不配合時(shí)，應(yīng)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(yīng)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(dá)一定值時(shí)才投入工作，一般取值為23V。電壓互感器二次回路斷線時(shí)（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(shí)零序方向元件自動(dòng)退出工作，零序方向電流保護(hù)變?yōu)榱阈螂娏鞅Ｗo(hù)。在電壓互感器二次回路斷線期間，可自動(dòng)投入兩段相電流元件。由于零序電流保護(hù)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(dāng)三相合閘（自動(dòng)重合和手動(dòng)合）于出口接地故障時(shí)，零序方向元件可靈敏動(dòng)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(dú)立設(shè)置，定值和延時(shí)可獨(dú)立整定。當(dāng)然，本線末端接地故障時(shí)，加速段的靈敏度應(yīng)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(shí)接通產(chǎn)生的零序電流，加速段的時(shí)限取100ms或200ms。此外，為防止合閘于空載變壓器時(shí)勵(lì)磁涌流引起零序后加速誤動(dòng)，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(dòng)比選為18%。接地時(shí)零序分量的特點(diǎn)：①故障點(diǎn)的零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低，中性點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)行方式變化時(shí)，如果輸電線路和中性點(diǎn)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(fù)序阻抗要隨著系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)重合閘裝置是將因故跳開后的斷路器按需要自動(dòng)再投入的一種自動(dòng)裝置。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時(shí)性的，而永久性故障一般不到10%。因此，在由繼電保護(hù)動(dòng)作切除短路故障之后，電弧將自動(dòng)熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)。因此，自動(dòng)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(biāo)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(jìn)行重合。不檢方式在跳閘固定后，到達(dá)重合時(shí)間時(shí)直接重合；選擇檢無壓方式時(shí)，如果滿足無壓條件到達(dá)重合時(shí)間則重合，若不滿足無壓條件則自動(dòng)轉(zhuǎn)為檢同期。裝置設(shè)有兩個(gè)啟動(dòng)重合閘回路：保護(hù)啟動(dòng)以及斷路器位置不對應(yīng)啟動(dòng)。保護(hù)啟動(dòng)是指根據(jù)三相跳閘啟動(dòng)重合閘；斷路器位置不對應(yīng)啟動(dòng)是指利用跳閘位置繼電器啟動(dòng)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(yīng)啟動(dòng)重合閘處理：①若有不對應(yīng)啟動(dòng)重合閘信號輸入。②若保護(hù)原在合位，現(xiàn)變成跳位，又無閉鎖重合閘信號，則按不對應(yīng)啟動(dòng)重合閘進(jìn)行重合。不對應(yīng)啟動(dòng)重合閘與保護(hù)跳閘的配合：保護(hù)發(fā)跳令后，閉鎖不對應(yīng)啟動(dòng)重合閘。保護(hù)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(shí)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(shí)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(hù)裝置能自動(dòng)識別線路由停運(yùn)狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)，不依靠手合開入自動(dòng)開放手合加速。后加速保護(hù)重合閘或手合后投入100ms，滿足加速條件時(shí)出口永跳，100ms 以后進(jìn)入正常的保護(hù)。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(shí)間一般為15s；發(fā)出重合閘命令后重合閘放電。定義：微機(jī)保護(hù)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(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)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(jì)各種不同的算法的優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是精度和速度。速度又包含兩個(gè)方面：一是算法所要求的采樣點(diǎn)數(shù)（或稱數(shù)據(jù)窗長度）；而是算法的運(yùn)算工作量。但是精度和速度又是矛盾的。若要計(jì)算精確，則往往要利用更多的采樣點(diǎn)和進(jìn)行更多的計(jì)算工作量。所以研究算法的是指是如何在速度和精度兩個(gè)方面進(jìn)行權(quán)衡。 即輸入為： 兩點(diǎn)乘積算法： 兩個(gè)采樣值為： 和 ，采樣時(shí)刻： 和 。