【正文】 ，用非遞歸方式實(shí)現(xiàn)濾波器，其單位沖激響應(yīng)必需是有限長(zhǎng)的，否則意味著有無(wú)限的運(yùn)算量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。上式中假定了沖激響應(yīng)有到共個(gè)值。非遞歸濾波器必定是有限沖激濾波器(Finite Impulse Response濾波器)，簡(jiǎn)稱FIR濾波器。非遞歸濾波器的設(shè)計(jì)可以先在連續(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)和,稱為設(shè)計(jì)樣本。然后對(duì)按系統(tǒng)的采樣頻率得到的各系數(shù)值，即可按照上式實(shí)現(xiàn)濾波器。這里要注意兩個(gè)問(wèn)題：，如果滿足：，當(dāng)時(shí) (52)的條件，則所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的頻率特性在到的范圍內(nèi)將和的形狀完全相同，即達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。否則將由于頻率混疊，使所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的特性和設(shè)計(jì)樣本有差異。微機(jī)保護(hù)所要求的數(shù)字濾波器主要是低通及50帶通濾波器，上述條件一般都能滿足?，F(xiàn)在證明，只要在到的范圍內(nèi)和相同，而且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的采樣也不產(chǎn)生頻率疊混，即滿足 ，當(dāng) (53)則該數(shù)字濾波器的輸出就是同一個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)作為設(shè)計(jì)樣本的模擬濾波器后的輸出的采樣值，即 (54)如圖51所示。圖51 模擬和數(shù)字濾波器的對(duì)比 。但是根據(jù)頻域的要求，樣本的沖激響應(yīng)往往是無(wú)限長(zhǎng)的。因此為了用非遞歸的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，就不得不把它截?cái)啵瑥亩顾O(shè)計(jì)的濾波器的頻域特性偏離設(shè)計(jì)樣本。在前面已經(jīng)可以看出非遞歸型數(shù)字濾波器存在的一個(gè)問(wèn)題是，為了達(dá)到頻域提出的要求，沖激響應(yīng)常常要求是無(wú)限長(zhǎng)的。雖然可以近似地用時(shí)窗函數(shù)來(lái)截?cái)?，但想逼近設(shè)計(jì)樣本，所要求的長(zhǎng)度是比較長(zhǎng)的。對(duì)于有些實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)合，可能跟不上實(shí)時(shí)節(jié)拍，或者要對(duì)硬件提出過(guò)高的要求。遞歸型數(shù)字濾波器可以解決這個(gè)問(wèn)題，它按下式實(shí)現(xiàn)。 (55) 和非遞歸型不同的是，上式中的求得不僅用到了, ……等輸入值，還用到了前幾次的輸出值，……。正因?yàn)樗€用到了前幾次的輸出值作為輸入來(lái)求下一次的輸出，故稱為遞歸型數(shù)字濾波器。 微機(jī)保護(hù)算法簡(jiǎn)介微機(jī)保護(hù)裝置根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供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。按算法的目標(biāo)可分為兩大類。一類是根據(jù)輸入電氣量的若干點(diǎn)采樣值通過(guò)一定的數(shù)學(xué)式或方程式計(jì)算出保護(hù)所反映的量值，然后跟定值比較。另一類算法，它是直接模仿模擬型距離保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法根據(jù)動(dòng)作方程來(lái)判斷是不是在動(dòng)作區(qū)而不計(jì)算出具體的阻抗值。這一類算法的計(jì)算工作量略有減小。另外，雖然它所依循的原理和常規(guī)的模型保護(hù)同出一宗。但由于運(yùn)用計(jì)算機(jī)所特有的數(shù)學(xué)處理和邏輯運(yùn)算功能可以使某些保護(hù)的性能有明顯提高。不管那一類的保護(hù)算法，其核心問(wèn)題歸根結(jié)底不外乎是算出可表征被保護(hù)對(duì)象運(yùn)行的時(shí)序分量或基波分量，或某次諧波分量的大小和相位等。有了這些基本的電氣量的計(jì)算值，就可以很容易地構(gòu)成各種不同原理的保護(hù)。算法是研究各種保護(hù)的重點(diǎn)之一。目前，分析和評(píng)價(jià)各種不同算法的優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是精度和速度。速度又包括兩個(gè)方面：一是算法所要求的采樣次數(shù)。二是算法的運(yùn)算工作量。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。所以研究算法的實(shí)質(zhì)是如何在速度和精度兩方面進(jìn)行權(quán)衡。在本系統(tǒng)中由于不用實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)，只要快速判斷線路或變壓器是否有故障即可，故本系統(tǒng)以速度優(yōu)先。 變壓器保護(hù)裝置軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是變壓器微機(jī)保護(hù)裝置的靈魂，是保證系統(tǒng)工作的核心，對(duì)軟件整體的理解是軟件設(shè)計(jì)的首要條件。軟件設(shè)計(jì)方法有兩種設(shè)計(jì)方法，其中結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是常用的程序設(shè)計(jì)方法，其大體思路是將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)按功能劃分為幾個(gè)獨(dú)立的模塊，每個(gè)程序再用單入口、單出口的控制結(jié)構(gòu)，模塊劃分遵循“功能獨(dú)立原則，每個(gè)模塊的功能分配明確，有利于軟件的調(diào)試、修改和維護(hù)。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿足簡(jiǎn)潔性、易維護(hù)修改性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確可靠性等要求。微機(jī)保護(hù)軟件的功能主要以硬件為基礎(chǔ)，將硬件提供的各種采樣信息進(jìn)行處理，完成各種保護(hù)算法和比較，根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯功能進(jìn)行各種判斷，得到被保護(hù)對(duì)象的運(yùn)行工況，并作出相應(yīng)的反應(yīng)，同時(shí)提供豐富靈活的手段對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行整定、監(jiān)視等。保護(hù)裝置軟件的主流程圖如圖51所示。圖51 保護(hù)裝置軟件的主流程圖采集得到的數(shù)據(jù)都是模擬數(shù)據(jù)，必須通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換才能被CPU識(shí)別，Atmega16自身帶有的ADC可以實(shí)現(xiàn)這一功能，轉(zhuǎn)換結(jié)果為10位，存放于ADC數(shù)據(jù)寄存器ADCH及ADCL中。ADC工作流程框圖如圖52所示： 圖52 模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)能被CPU識(shí)別，把它們進(jìn)行各種保護(hù)算法計(jì)算，然后與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較、判斷，做出適當(dāng)?shù)膭?dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。處理數(shù)據(jù)的工作流程框圖如圖53所示 53 數(shù)據(jù)處理工作流程框圖根據(jù)變壓器保護(hù)配置原則，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：瓦斯保護(hù)、縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)、相間短路和接地短路時(shí)的后備保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。其中，當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障時(shí)，即“輕瓦斯”，應(yīng)立即發(fā)出信號(hào)，使運(yùn)行人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理，其他的保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。變壓器保護(hù)的分析可依據(jù)下面框圖54來(lái)進(jìn)行。圖54 變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)圖 差動(dòng)保護(hù)為變壓器的主保護(hù)，其流程圖如圖55所示。圖55差動(dòng)保護(hù)流程圖變壓器鐵芯飽和易造成勵(lì)磁涌流，為防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)作，常采用以下方法：；；。常用到的是二次諧波制動(dòng)的方法，其根據(jù)勵(lì)磁涌流中含有大量二次諧波分量的特點(diǎn)，當(dāng)差電流中二次諧波含量大于整定值時(shí)就將差動(dòng)繼電器閉鎖，以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)。二次諧波制動(dòng)元件的動(dòng)作判據(jù)為,其中、分別為差動(dòng)電流中的基波分量和二次諧波分量的幅值，稱為二次諧波制動(dòng)比，取15%~20%。三相差動(dòng)電流中只要有一相的二次諧波含量超過(guò)制動(dòng)比，就將三相差動(dòng)繼電器全部閉鎖。差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖如下圖56所示：圖56 差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖鍵盤(pán)是計(jì)算機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶，借助鍵盤(pán)可以向系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等。有鍵按下就會(huì)產(chǎn)生中斷，進(jìn)入中斷入口，然后判斷是哪個(gè)按鍵按下，再進(jìn)入對(duì)應(yīng)的按鍵處理程序進(jìn)行相應(yīng)的處理。其流程如圖56所示。 圖56鍵盤(pán)控制設(shè)計(jì)圖總 結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的變壓器保護(hù)裝置）涉及面很廣，囊括了《ATmega系列單片機(jī)原理及應(yīng)用——C語(yǔ)言教程》、《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、《供電技術(shù)》、《微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)》等知識(shí)。通過(guò)將近一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深地體會(huì)到了這些學(xué)科的深度和廣度。盡管我對(duì)它們有了更深的理解，但仍是膚淺的。在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我不僅進(jìn)一步鞏固了大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，特別是微型計(jì)算機(jī)硬件和軟件方面的知識(shí)，而且熟悉了Visio、PROTEL、WORD等軟件的操作和匯編語(yǔ)言的實(shí)際運(yùn)用。除此之外,我還學(xué)到了專業(yè)以外的知識(shí)。我了解了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、微機(jī)保護(hù)及工廠供電等課程的基本概念和主要內(nèi)容，培養(yǎng)了正確解答、分析問(wèn)題的思路和方法。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我鍛煉了自己獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了一定的動(dòng)手能力,將所學(xué)的理論運(yùn)用于實(shí)際當(dāng)中,為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，我了解到我國(guó)在計(jì)算機(jī)保護(hù)方面的研究工作起步較晚，但進(jìn)展很快。盡管在微機(jī)保護(hù)方面與世界尖端技術(shù)有一定的差距。但我們?cè)诮陙?lái)所取得的成果仍是顯著的。通過(guò)我們堅(jiān)持不懈的努力，我相信這些差距將會(huì)不斷縮小。參考文獻(xiàn)[1][M].北京：水力電力出版社，1988.[2][M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.[3]楊恢先、[M].長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2003.[4]李佑先、[M].北京：科學(xué)出版社，2004.[5][M].武漢:水利水電出版社，1992.[6][M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社，1999.[7][M].湘潭:湖南科技大學(xué)出版社，2002.[8][M].武昌：華中工學(xué)院出版社，1983.[9][M].北京：水利電力出版社，1993.[10] 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