【導(dǎo)讀】了傳統(tǒng)保護所沒有的優(yōu)良特性。主要包括微型機保護的硬件結(jié)構(gòu)分析、微型機保護的軟件結(jié)構(gòu)分析、微型。序保護及自動重合閘的流程圖和程序設(shè)計等。元件，啟動后開放出口繼電器正電源,使得裝置具有很高的固有可靠性及安全性。式，適用于110kV的輸電線路。

　　

【正文】 ???????? 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 )(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 |f|fs/2. 則 )(fX? 在任一個周期內(nèi)的形狀都同 X(f)一樣。且有： 當 |f|fs/2 時 , )()()( fXfXfX e jw T s ???? 式（ ） xxxx學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 數(shù)字濾波器 22 非遞歸型數(shù)字濾波器 定義：將輸入信號和濾波器的單位沖激響應(yīng)作卷積而實現(xiàn)的一類濾波器。 即： ? ? ? ? ? ? )()(0 ssNk ssss nTxnThkTnTxkThnTy ???? ?? 式（ ） 非遞歸型數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)必須是有限長的，即從 0 到 N，共 N+1個沖激序列值。 非遞歸型數(shù)字濾波器必定是有限沖激響應(yīng)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： 2/sff? 0)( ?fX 常用的有差分濾波器與積分濾波器 遞歸型數(shù)字濾波器 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。 ? ? ? ? ? ??? ?? ???? Mk sskNk ssks kTnTxakTnTybnTy 01 式（ ） 兩邊進行傅氏變換： ? ? ? ? ? ??????? ?? Mkj w k Tj w TkNkj w k Tj w Tkj w T sssss eeXaeeYbeY01 式（ ） ? ? ? ?? ??????????????????? Nkj w k TkMkj w k TkNkj w k TkMkj w k Tkj w Tj w Tj w TsssssssebeaaebeaeXeYeH1101011 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 ? ?Hf ； ? ?Hf ? ??ht ； [2]對 ??ht 進行采樣得到snTts thnTh ?? )()( )( snTh 進行傅氏變換得到 )( sTjeH ? ； xxxx學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 數(shù)字濾波器 23 [3]將 )( sTjeH ? 整理成 ???????NkkTjkMkkTjkssebea101 ?? 的形式； 從而得到 ka 和 kb 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 24 4 微型機保護的軟件結(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?？捎煽刂谱挚刂剖欠窦铀?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(yīng)啟動。 程序總框圖 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(wù)程序模塊和故障處理程序模塊組成。 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 25 如圖 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(fù)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(yù)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。 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 26 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(yīng)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(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?？删幊痰亩〞r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(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處理 CPU TMS320F2812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。 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 27 中斷程序模塊 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(wù)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(wù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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，負序電流小于 ； [2]正序電壓小于 30V，相電流差突變量小于 。 系統(tǒng)確定 TV二次斷線時，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(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”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(wù)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。 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 28 各程序的子模塊介紹 初始化 圖 初始化流程圖 在初始化模塊中執(zhí)行的程序內(nèi)容見圖 的并行 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(wù)程序中。在經(jīng)過全面自檢后應(yīng)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。 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 29 啟動元件 啟動元件的主體由反應(yīng)相間工頻變化量的過流繼電器實現(xiàn)，同時又配以反應(yīng) 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(yīng)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(yīng)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