【正文】 但可以最大限度的防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾的竄入，而且可以防止工頻電源中高次諧波的干擾，也可以有效地切斷電路中級(jí)與級(jí)之間的電的聯(lián)系，從而保證各級(jí)電路能獨(dú)立可靠地工作。 人機(jī)接口回路 人機(jī)接口回路由可編程鍵盤(pán)/顯示控制器8279實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼顯示管LED和鍵盤(pán)的控制，為調(diào)試、整定與運(yùn)行提供簡(jiǎn)易的人機(jī)對(duì)話功能。原理邏輯圖附圖3所示。① 8279芯片8279的片選信號(hào)來(lái)自CPU插件上的I/O地址譯碼輸出。,各信號(hào)功能如下： 8279的引腳配置圖DB0～DB7:雙向數(shù)據(jù)總線，用于在CPU和8279之間傳送命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)；CLK：時(shí)鐘輸入線，用于產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)；RESET:復(fù)位輸入線，該引腳上輸入一個(gè)高電平信號(hào)將復(fù)位8279，復(fù)位后置為下列方式：16位顯示左邊輸入，編碼掃描鍵盤(pán)雙鍵封鎖，時(shí)鐘系數(shù)為31；：片選輸入線，輸入低電平時(shí)，CPU選中8279，允許對(duì)8279進(jìn)行讀/寫(xiě)操作A0：緩沖地址輸入線，高電平時(shí)數(shù)據(jù)線上傳送的是命令或狀態(tài)信息，低電平時(shí)數(shù)據(jù)線上傳送的是數(shù)據(jù)信息；：讀信號(hào)輸入線，低電平有效，8279內(nèi)部緩沖器信息送DB0～DB7；：寫(xiě)信號(hào)輸入線，低電平有效，接收數(shù)據(jù)總線DB0～DB7上的信息寫(xiě)入內(nèi)部緩沖器；IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效。SL0～SL3：掃描輸出線，用以對(duì)鍵盤(pán)/傳感器矩陣和顯示器進(jìn)行掃描；RL0～RL7：數(shù)據(jù)輸入線，鍵盤(pán)/傳感器矩陣的行（或列）數(shù)據(jù)輸入線。這些輸入線內(nèi)部有拉高電路，使之保持為高電平，也可以由外部開(kāi)關(guān)拉成低電平。在選通工作方式中RL0～RL7可作為8位數(shù)據(jù)輸入線；CNTL/STB：控制/選通輸入線，在鍵盤(pán)方式中，作為控制輸入線，它的狀態(tài)和鍵信息一起存儲(chǔ)到FIFO RAM中。在選通輸入方式中作為數(shù)據(jù)送入FIFO RAM的選通輸入線。CNTL/STB線內(nèi)部也有拉高電路使之保持高電平，也可被外部開(kāi)關(guān)拉成低電平。OUTA0～OUTAOUTB0～OUTB3:四位輸出口，這兩個(gè)端口是164顯示器更新寄存器的輸出端，輸出的數(shù)據(jù)與掃描線（SL0～SL2）上信號(hào)同步，用于多位顯示器顯示。這兩個(gè)端口可以合并為一個(gè)8位輸出口，OUTB0～OUTB3為低4位，OUTA0～OUTA3為高四位。Vcc、Vss：電源輸入腳（＋5V）和地鍵盤(pán)部分提供的掃描方式，可以為64鍵的接觸式按鍵陣列提供掃描接口，也可以用諸如霍爾效應(yīng)或鐵氧體變形體的傳感器陣列或一個(gè)選通的接口鍵盤(pán)，能自動(dòng)消除按鍵抖動(dòng)以及幾個(gè)鍵同時(shí)按下的保護(hù)。顯示部分按掃描方式工作，能為發(fā)光二極管、七段顯示器、液晶顯示器等提供掃描顯示接口，可以顯示8位或16位的字符。② LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管是由一些發(fā)光二極管組成的顯示器，由于其價(jià)格便宜，配置靈活，得到了廣泛的使用。通常使用7段LED構(gòu)成“8”字型，另外，還有的有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。LED顯示器又可分為共陰極和共陽(yáng)極兩種，所謂共陰極就是指把LED顯示器里的所有發(fā)光二極管的陰極全部接在一起，這就叫共陰極顯示器；而共陽(yáng)極剛好相反，把所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起 ，稱為共陽(yáng)極顯示器。在本系統(tǒng)中選用的是共陽(yáng)極顯示器。另外在顯示器工作的時(shí)候，一般都要加限流電阻，保護(hù)各段LED不被燒壞。LED數(shù)碼管顯示方式有兩種顯示方式，一種是靜態(tài)顯示方式，當(dāng)要顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒導(dǎo)通，直到顯示另一個(gè)字符為止，這種顯示編程容易，但占I/O口資源較多。另一種為動(dòng)態(tài)顯示方式，其原理是一位一位地分時(shí)輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，對(duì)每個(gè)數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間輪流點(diǎn)亮一次。數(shù)碼管的亮度與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮和熄滅的時(shí)間比例有關(guān)系。調(diào)整導(dǎo)通電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高亮度顯示。7407在系統(tǒng)中起驅(qū)動(dòng)LED顯示的作用。在本系統(tǒng)中，8個(gè)LED用來(lái)顯示數(shù)字量和按鍵操作顯示。第六章 微機(jī)保護(hù)的軟件設(shè)計(jì) 微機(jī)保護(hù)軟件的基本結(jié)構(gòu)硬件是微機(jī)保護(hù)裝置傳遞信息的載體，而軟件則決定其動(dòng)作特性和和規(guī)律。微機(jī)保護(hù)控制裝置的軟件可分為監(jiān)控程序和運(yùn)行程序兩部分。所謂監(jiān)控程序包括對(duì)人機(jī)接口鍵盤(pán)命令的處理程序和為裝置中各個(gè)單元進(jìn)行調(diào)試，整定值或門(mén)檻值設(shè)置，報(bào)告顯示等而配置的程序。運(yùn)行程序則是保護(hù)及控制裝置在運(yùn)行狀態(tài)下所需要執(zhí)行的程序，以完成某種原理的保護(hù)功能或達(dá)到某種控制的目的。 數(shù)字濾波在微機(jī)保護(hù)中的算法中所用的數(shù)據(jù)均是輸入模擬量進(jìn)行數(shù)字化處理后的采樣值。數(shù)字濾波器是數(shù)字處理環(huán)節(jié)種的重要組成部分。數(shù)字濾波器是通過(guò)對(duì)采樣序列的數(shù)字運(yùn)算得到一個(gè)新的序列，在新的序列中已濾除了不需要的頻率成分，只保留了需要的頻率成分。數(shù)字濾波器不同于模擬濾波器，它具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：① 濾波精度高。通過(guò)增加微機(jī)所用的字長(zhǎng)，易提高濾波精度；② 具有高度的靈活性。通過(guò)改變?yōu)V波算法或某些濾波參數(shù)，可靈活調(diào)整濾波特性；③ 穩(wěn)定性高，受環(huán)境溫度影響??；④ 便于時(shí)分復(fù)用。在微機(jī)保護(hù)中廣泛采用差分濾波。差分濾波器輸出信號(hào)的差分方 （）式中 K為差分步長(zhǎng)，可根據(jù)需要選擇。設(shè)連續(xù)正弦函數(shù)信號(hào)在時(shí)刻的采樣，即 （）式中，分別為輸入信號(hào)的幅值、相位、頻率；為周期。而)則表示 時(shí)刻的采樣，即 () 經(jīng)過(guò)差分濾波后，輸出信號(hào)為 即： （）式中 , 若取每基頻周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)為N，基頻頻率f1，則有,將此式代入，差分濾波器的幅頻特性為： （）令,在（）中，當(dāng)取,……時(shí)。說(shuō)明經(jīng)差分濾波后輸入信號(hào)中的直流分量以及頻率為和的整次諧波分量將被完全濾除；當(dāng)，……時(shí)，有一系列等幅極大值。這表明經(jīng)濾波后，輸入信號(hào)中所有對(duì)應(yīng)此頻率的諧波將有等幅的最大輸出。數(shù)字濾波的特性通常用頻率響應(yīng)來(lái)衡量，包括幅頻特性和相頻特性。幅頻特性反映的是不同頻率的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后，幅值的變化情況；相頻特性反映的是輸入與輸出信號(hào)之間相位移的變化情況。由于大多數(shù)的保護(hù)原理只用到基頻或某次諧波，因此在微機(jī)保護(hù)中主要考慮幅頻。在微機(jī)保護(hù)中，差分濾波器主要用于以下幾個(gè)方面：① 消除某些諧波的影響。差分濾波對(duì)故障信號(hào)的某些高頻分量有放大作用，不能單獨(dú)使用。② 抑制故障信號(hào)衰減直流分量的影響。對(duì)衰減的直流分量有良好的抑制作用，為獲得較好的抑制效果，加快計(jì)算速度，取K＝1③ 提取故障信號(hào)中的故障分量，在式（）中若取K=N,則：相應(yīng)幅頻特性中，可濾除直流基頻及所有整次諧波分量。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),濾波器無(wú)輸出。相應(yīng)幅頻特性中，可濾除直流基頻及所有整次諧波分量。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，,濾波器無(wú)輸出。 微機(jī)保護(hù)的基本算法微機(jī)保護(hù)采用的是數(shù)字繼電器，數(shù)字繼電器的功能是由軟件實(shí)現(xiàn)的。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)，利用程序進(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能。算法的優(yōu)劣主要從以下三方面考慮：運(yùn)算精確度、數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度、運(yùn)算工作量。運(yùn)算精確度高可使保護(hù)裝置對(duì)區(qū)內(nèi)、外故障判斷準(zhǔn)確，而算法所用的數(shù)據(jù)窗短，運(yùn)算量小則有利于提高保護(hù)裝置的運(yùn)行速度。目前微機(jī)保護(hù)采用的算法通常有積分算法和傅氏算法：積分算法采樣率一般為每周波20點(diǎn)，速度快且安全性高，用于快速動(dòng)作保護(hù)；傅氏算法采樣率一般為每周波12點(diǎn)，計(jì)算精確度高，用于后備保護(hù)。以下為傅立葉算法。在微機(jī)保護(hù)中的算法中所用的數(shù)據(jù)均是輸入模擬量進(jìn)行數(shù)字化處理后的采樣值。數(shù)字濾波器是數(shù)字處理環(huán)節(jié)種的重要組成部分。數(shù)字濾波器是通過(guò)對(duì)采樣序列的數(shù)字運(yùn)算得到一個(gè)新的序列，在新的序列中已濾除了不需要的頻率成分，只保留了需要的頻率成分。假設(shè)輸入信號(hào)為周期性函數(shù)信號(hào)，即輸入信號(hào)除基頻分量外，還包括直流分量和各種整次諧波分量，輸入信號(hào)為： （）式中為直流分量。 為基頻角頻率。 ,為第K次諧波分量的幅值和相位。將（）式展開(kāi)，有 （）式中 為第K次諧波分量實(shí)部為第K次諧波分量虛部根據(jù)傅氏級(jí)數(shù)的原理可得： （） （）在數(shù)字計(jì)算中 （）、（）均采用采樣值序列計(jì)算，并取每基頻周期N點(diǎn)采樣，故有 （） （）傅氏算法的數(shù)據(jù)窗寬度為一個(gè)基頻周期，當(dāng)輸入信號(hào)為周期信號(hào)時(shí)，傅氏算法可準(zhǔn)確地求出信號(hào)中的某次諧波分量，并保證其它整次諧波分量及恒定直流分量衰減到零。傅氏算法雖不能完全消除非整次諧波分量，但有一定的抑制作用，尤其對(duì)高頻分量的濾波能力相當(dāng)強(qiáng)，而對(duì)于低頻分量（主要由衰減的非周期分量產(chǎn)生）的濾波效果相對(duì)較差。在實(shí)際的故障情況下，故障信號(hào)通常不是呈周期性變化的。因此傅氏算法進(jìn)行計(jì)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定誤差，為減小誤差，可對(duì)輸入信號(hào)的原始采樣數(shù)據(jù)先進(jìn)行一次差分濾波，以削弱衰減直流非周期分量的影響，再進(jìn)行傅氏計(jì)算。傅氏原理簡(jiǎn)單，計(jì)算精度高。不過(guò)數(shù)據(jù)窗寬度較長(zhǎng)，降低了保護(hù)的動(dòng)作速度。微機(jī)保護(hù)采用的是數(shù)字繼電器，數(shù)字繼電器的功能是由軟件實(shí)現(xiàn)的。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)，利用程序進(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能。算法的優(yōu)劣主要從以下三方面考慮：運(yùn)算精確度、數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度、運(yùn)算工作量。運(yùn)算精確度高可使保護(hù)裝置對(duì)區(qū)內(nèi)、外故障判斷準(zhǔn)確，而算法所用的數(shù)據(jù)窗短，運(yùn)算量小則有利于提高保護(hù)裝置的運(yùn)行速度。目前微機(jī)保護(hù)采用的算法通常有積分算法和傅氏算法：積分算法采樣率一般為每周波20點(diǎn)，速度快且安全性高，用于快速動(dòng)作保護(hù)；傅氏算法采樣率一般為每周波12點(diǎn)，計(jì)算精確度高，用于后備保護(hù)。以下為傅立葉算法。在微機(jī)保護(hù)中的算法中所用的數(shù)據(jù)均是輸入模擬量進(jìn)行數(shù)字化處理后的采樣值。數(shù)字濾波器是數(shù)字處理環(huán)節(jié)種的重要組成部分。數(shù)字濾波器是通過(guò)對(duì)采樣序列的數(shù)字運(yùn)算得到一個(gè)新的序列，在新的序列中已濾除了不需要的頻率成分，只保留了需要的頻率成分。數(shù)字濾波的特性通常用頻率響應(yīng)來(lái)衡量，包括幅頻特性和相頻特性。幅頻特性反映的是不同頻率的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后，幅值的變化情況；相頻特性反映的是輸入與輸出信號(hào)之間相位移的變化情況。由于大多數(shù)的保護(hù)原理只用到基頻或某次諧波，因此在微機(jī)保護(hù)中主要考慮幅頻。 微機(jī)保護(hù)軟件流程 軟件框圖及軟件流程圖。系統(tǒng)初始化鍵盤(pán)掃描設(shè)置中斷中斷可否濾波可否算法處理中斷處理部分濾波部分算法處理部分 程序總體框圖 數(shù)據(jù)采集此保護(hù)系統(tǒng)每次僅能接通一路信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,故在進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)，必須首先選擇采集的通道，當(dāng)片選選中該芯片時(shí)，分配給選擇通道號(hào)的AD7506芯片地址選通，當(dāng)信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，必須進(jìn)行啟動(dòng)，才能對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在A/D轉(zhuǎn)換器中選中該芯片過(guò)程即可。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，才能對(duì)數(shù)字信號(hào)提取，并將其存入內(nèi)存。當(dāng)查詢完成后，就將轉(zhuǎn)換的12位數(shù)據(jù)讀數(shù)，數(shù)據(jù)地址為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器000H007FH。保存斷點(diǎn)信息選通某一路啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換完成否讀數(shù)8路循環(huán)恢復(fù)斷點(diǎn)信息下一路 數(shù)據(jù)采集 8255并行接口輸出本系統(tǒng)采用8255構(gòu)成一個(gè)輸入輸出接口電路，A口輸入檢測(cè)開(kāi)關(guān)量信息，以檢測(cè)各繼電器動(dòng)作狀態(tài)。由于8255僅需四個(gè)口地址，分別為0FF7CH0FF7FH，其工作模式可由軟件編程控制?？刂仆獠块_(kāi)和關(guān)的中斷程序可分為三個(gè)部分，即設(shè)置中斷向量，并啟動(dòng)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)的電路啟動(dòng)部分；接收中斷后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序部分；進(jìn)行停止中斷的程序部分。其中8255選用方式0，因而在此方式中A口作為8位輸入端口，B口和C口作為輸出口。在主程序中，對(duì)要輸出的開(kāi)關(guān)量進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)產(chǎn)生一次中斷時(shí)，進(jìn)行一次輸入量采集。由主程序判斷是否進(jìn)行濾波處理、算法處理和輸出處理。 數(shù)字濾波數(shù)字濾波程序是當(dāng)主程序檢測(cè)到地址30H處標(biāo)記開(kāi)始進(jìn)行濾波時(shí)運(yùn)行。 輸出部分程序輸出部分主要是指程序?qū)V波后的數(shù)值量開(kāi)關(guān)量的輸出，進(jìn)行算法處理和開(kāi)關(guān)量的輸出。允許濾波哪次濾波ABC濾波處理8路循環(huán)下一路退出允許處理算法處理故障故障處理8路循環(huán)退出顯示退出下一路 數(shù)字濾波流程圖 輸出部分流程圖在電路原理圖當(dāng)中我們采用行列式鍵盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入,其輸入根據(jù)ASCII碼對(duì)輸入的字符在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生編號(hào),進(jìn)而轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言。開(kāi)始有鍵閉合否？調(diào)延時(shí)子程序有鍵閉合否？判斷閉合鍵鍵號(hào)入棧閉合鍵釋放否？輸入鍵號(hào)鍵掃描完否？結(jié)束 鍵盤(pán)掃描流程圖第七章 結(jié)論近些年來(lái)微機(jī)繼電保護(hù)裝置以它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在電力系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用，此項(xiàng)技術(shù)在全國(guó)得到推廣和普及，我選此題的目的也正是因?yàn)榇嗽?，希望我能在良好的趨?shì)下對(duì)此課題的研究和探討。本課題根據(jù)變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)，吸取以往各種保護(hù)方法的長(zhǎng)處，提出了一套可靠的變壓器保護(hù)方案，在本方案中采用了中間變換器和電抗轉(zhuǎn)換器，二者各有優(yōu)點(diǎn)。在CPU的設(shè)計(jì)中，我們還采用了時(shí)鐘發(fā)生器8086和8284以及在開(kāi)關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)中采用芯片8255A和8279芯片，滿足了變壓器對(duì)保護(hù)裝置的要求。通過(guò)上一段的學(xué)習(xí)，我對(duì)此方面的收獲頗深，切實(shí)能夠把所學(xué)的知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)然由于時(shí)間以及其他因素的限制，在系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)上以及其它環(huán)節(jié)的細(xì)致研究上，不能考了吧周全，可能造成