【正文】 存儲(chǔ)器將數(shù)據(jù)線與地址線復(fù)用為8條線，另外還分別提供了命令控制信號(hào)線，因此，NANDFLASH存儲(chǔ)器不會(huì)因?yàn)榇鎯?chǔ)容量的增加而。6504=，故障錄波保存200次故障數(shù)據(jù)就需要57 .6K200=，C8051F120內(nèi)部FLASH只有128KB，因此本裝置采用K9K1G08U0M擴(kuò)展了FLASH存儲(chǔ)器。這些數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)到FLASH存儲(chǔ)器中，以利于以后對(duì)選線結(jié)果的分析。步驟：通過(guò)地址總線確定要寫入信息的位置(確定引腳沒有被激活）；激活選擇SRAM芯片；激活引腳讓SRAM 知道是要進(jìn)入寫操作。步驟：通過(guò)地址總線把要讀取的地址傳送到相應(yīng)的讀取地址引腳，激活選擇SRAM芯片；激活（輸出使能）引腳讓SRAM知道是讀取操作，要讀取的數(shù)據(jù)就會(huì)從引腳傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。： Fig DS2045W connection with the microprocessor存儲(chǔ)器操作真值表如表 所示：X表示0、1任意狀態(tài)。DS2045W還具有一個(gè)電源監(jiān)控輸出，/RST指示，可以用來(lái)作微處理器的CPU監(jiān)視器。當(dāng)主電源超出容限時(shí)，寫保護(hù)和數(shù)據(jù)保留功能被無(wú)條件使能以防止數(shù)據(jù)丟失；上電后，ML電池開始充電，SRAM由外部電源供電，SRAM內(nèi)容可修改。這些元件封裝在表貼模塊中，所有模塊均具有相同尺寸和256焊球BGA封裝，因而無(wú)需重新設(shè)計(jì)PCB即可在設(shè)計(jì)中按需增加RAM容量。 綜合對(duì)保護(hù)數(shù)據(jù)的可靠性、訪問速度、溫度范圍、適用壽命、價(jià)格等各方面因素的考慮，在本裝置中我們選用了MAXIM公司的DS2045W[12]。它既能快速存取，斷電時(shí)又不丟失數(shù)據(jù)，所以兼具RAM和ROM的特性。為了解決SRAM的數(shù)據(jù)保存問題，國(guó)內(nèi)外很多著名半導(dǎo)體公司推出了可以完全替代SRAM的NVSRAM系列產(chǎn)品。這對(duì)于需要保存大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及各種系統(tǒng)參數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是不允許的。SRAM被廣泛地用作高速緩沖存儲(chǔ)器Cache，存儲(chǔ)代碼和大量的采樣數(shù)據(jù)供CPU在需要的時(shí)候調(diào)用。SRAM的特點(diǎn)是速度快，不需要刷新，外圍電路比較簡(jiǎn)單，但集成度低（存儲(chǔ)容量?。拇??？紤]到交互數(shù)據(jù)的需要，至少要求3個(gè)這樣大小的存儲(chǔ)區(qū)域即為57 .6K3=，而C8051F120的內(nèi)存空間僅為8KB左右，所以我們采用了靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM技術(shù)來(lái)擴(kuò)展內(nèi)存空間。因此在本系統(tǒng)中，我們擴(kuò)展了一片慢速非易失性128MB 的FLASH芯片K9K1G08U0M和一片快速靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM），從而滿足了選線裝置對(duì)選線算法及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。程序和數(shù)據(jù)在CPU的控制下首先通過(guò)輸入設(shè)備輸入到存儲(chǔ)器，然后CPU再?gòu)拇鎯?chǔ)器中取出程序指令和要處理的數(shù)據(jù)，并按程序指令的要求進(jìn)行運(yùn)算處理，最后處理的結(jié)果仍送回存儲(chǔ)器中或通過(guò)輸出設(shè)備顯示出來(lái)。正是有了存儲(chǔ)器，單片機(jī)才有了對(duì)信息的記憶功能。因此可以認(rèn)定：MAX308和轉(zhuǎn)換芯片MAX1276構(gòu)成的A/D轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換速率不小于1MSPS。以MAX308和轉(zhuǎn)換芯片MAX1276構(gòu)成的子系統(tǒng)完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間共計(jì)為115 ns +104 ns +640 ns=859 ns?，F(xiàn)取C8051F120的最大輸出頻率100 MHz的四分之一，即25 MHz，則SCLK=25 MHz，周期Ts=40ns；MAX1276在接到經(jīng)過(guò)MAX308送來(lái)的模擬輸入Vin后，對(duì)Vin的采樣（即對(duì)保持電容充電）時(shí)間為104 ns；MAX1276被啟動(dòng)后即進(jìn)入保持（即與Vin斷開）階段和開始A/D轉(zhuǎn)換：用3個(gè)脈沖完成A/D轉(zhuǎn)換，再用13個(gè)SCLK 通過(guò)SPI總線向上位機(jī)傳送出12位轉(zhuǎn)換結(jié)果。由于單片機(jī)輸出的控制信號(hào)的寬度與其所用的時(shí)鐘頻率有關(guān)，所以通過(guò)控制C8051F120的SPI0CKR（時(shí)鐘控制寄存器）可以控制輸出時(shí)鐘頻率，以滿足MAX1276的需要。最后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)據(jù)。各母線上的零序電壓/零序電流信號(hào)分別通過(guò)電壓傳感器、電流傳感器轉(zhuǎn)換成低幅值信號(hào)，經(jīng)由低通濾波電路剔除高頻干擾，然后由模擬多路開關(guān)MAX308選擇A/D轉(zhuǎn)換的通道。在轉(zhuǎn)換時(shí)，輸出數(shù)據(jù)端口稱高阻狀態(tài)，所以MAX1276可以與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線直接相連[11]。因此，A/D轉(zhuǎn)換器在與單片機(jī)接口時(shí)，要求其數(shù)據(jù)輸出端必須通過(guò)三態(tài)緩沖器與數(shù)據(jù)總線相連，當(dāng)未被選中時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器輸出呈高阻態(tài)，以避免干擾數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)傳輸。在本裝置中，我們配置的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為49MHZ。使用SPI0配置寄存器（SPI0CFG）中的時(shí)鐘控制選擇位可以在串行時(shí)鐘相位和極性的4種組合中選擇其一。從從器件接收的數(shù)據(jù)字節(jié)以MSB在先的形式傳送到主器件的移位寄存器。在全雙工操作中，當(dāng)SPI主器件在MOSI線向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，被尋址的SPI從器件同時(shí)在MISO線上向主器件發(fā)送其移位寄存器中的內(nèi)容。在傳輸結(jié)束后 SPIF（SPI中斷位標(biāo)志）被置為邏輯1。如果SPI移位寄存器為空，發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)字節(jié)被傳送到移位寄存器，數(shù)據(jù)傳輸開始。通過(guò)將主允許標(biāo)志置1將SPI0置于主方式。本裝置中僅有1個(gè)器件使用SPI口，所以選擇三線方式可以節(jié)約I/O口。有3種可能的方式：3線主方式或3線從方式、4線從方式或多主方式 、4線主方式。當(dāng)SPI從器件工作在4線從方式但未被選中時(shí)（NSS = 1），SCK信號(hào)被忽略。串行時(shí)鐘（SCK）信號(hào)是主器件的輸出和從器件的輸入，用于同步主器件和從器件之間在MOSI和MISO線上的串行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)SPI0作為主器件時(shí)，該信號(hào)是輸入；當(dāng)SPI0作為從器件時(shí)，該信號(hào)是輸出。當(dāng)被配置為主器件時(shí)，MOSI由移位寄存器MSB驅(qū)動(dòng)。當(dāng)SPI0作為主器件時(shí)，該信號(hào)是輸出；當(dāng)SPI0作為從器件時(shí)，該信號(hào)是輸入。在主方式，可以用通用端口I/O引腳選擇多個(gè)從器件。從選擇信號(hào)（NSS）可以被配置為輸入以選擇從方式下的SPI0，或在多主環(huán)境中禁止主器件方式操作，以避免兩個(gè)以上主器件試圖同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)產(chǎn)生沖突。C8051F120單片機(jī)的串行外設(shè)接口（SPI0）提供訪問靈活的全雙工串行總線。連續(xù)工作模式時(shí)需要在第14個(gè)和第16個(gè)SCLK上升沿之間將CNVST拉高。第4個(gè)時(shí)鐘上升沿在DOUT引腳輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB位（最高有效位），并且MSB在第5個(gè)上升沿之后保持4ns有效時(shí)間。在第4個(gè)SCLK上升沿之后，SCLK開始移出數(shù)據(jù)。當(dāng)SCLK信號(hào)處于空閑的低或者高電平，CNVST下降沿啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換時(shí)序，采樣／保持器保持輸人電平，ADC開始轉(zhuǎn)換，DOUT高阻態(tài)變?yōu)檫壿嫷碗娖?。注意：僅僅在硬件上電后需要進(jìn)行初始化。 MAX1276典型工作電路圖 Fig MAX1276 typical operating circuit 初始上電后，MAX1276需要一個(gè)完整的轉(zhuǎn)換周期，以初始化內(nèi)部校準(zhǔn)電路。有標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口可以輕松的與C8051F120的同步串行接口相連。 A/D轉(zhuǎn)換模塊 A/D轉(zhuǎn)換模塊的功能是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)字信號(hào)。為經(jīng)過(guò)PT/CT到達(dá)MAX308多路開關(guān)的電壓值。由于交流電量輸入信號(hào)是雙極性的，而A/D只允許單極性輸入，因此可通過(guò)加偏置電壓匹配A/D輸入。此信號(hào)被隔離跟隨后，送入二階濾波電路，濾除十倍頻以上的高次諧波，最終輸入信號(hào)采集模塊。 信號(hào)采集模塊零序電流信號(hào)進(jìn)入傳感器及信號(hào)調(diào)理模塊后，首先經(jīng)過(guò)高精度電流傳感器，變換成為一定幅值范圍的電壓信號(hào)。C8051F120卓越的性能，使其備受廣大單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的青睞，成為很多測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選機(jī)型，我們也毫不例外的選擇了這一款高性能的芯片?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其它數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口I/O引腳。最獨(dú)特的改進(jìn)是引入了數(shù)字交叉開關(guān)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到P0、PP2和P3的端口I/O引腳。每個(gè)端口I/O引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在100腳TQFP封裝的器件中有4個(gè)附加的端口（6和7），因此共有64個(gè)通用端口I/O。C8051F120采用FLASH ROM技術(shù)，集成TAG（），支持在線編程，且調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步及運(yùn)行和停機(jī)命令。C8051F120具有控制系統(tǒng)所需要的模擬和數(shù)字外設(shè)，包括看門狗（Watchdog）、ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）、電壓比較器、電壓基準(zhǔn)輸出、5 個(gè)通用的16位定時(shí)等，并具備包括SPI（增強(qiáng)型串行外設(shè)接口）、SMBUS（與兼容）、兩個(gè)UART串行接口以及CAN總線等多種總線接口。C8051F120單片機(jī)采用流水線處理技術(shù)，不再區(qū)分時(shí)間周期和機(jī)器周期，指令按照系統(tǒng)時(shí)鐘執(zhí)行。C8051F120是Silabs Laboratories公司生產(chǎn)的完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU芯片（SOC）。選擇合適的CPU芯片對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著舉足輕重的地位。本系統(tǒng)中包含了信號(hào)采集系統(tǒng)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊、人機(jī)對(duì)話模塊等。4 小電流接地選線裝置的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)采集模塊采集母線的零序電壓及各線路零序電流的模擬信號(hào)，按適當(dāng)比例調(diào)節(jié)其大小使之成為裝置能處理的幅值范圍。裝置實(shí)時(shí)采集母線零序電壓及各回線路零序電流數(shù)據(jù)，在內(nèi)存中按一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)窗動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。需要注意的是，并不是所有的單次選線結(jié)果都能作為連續(xù)選線的依據(jù)，只有在系統(tǒng)運(yùn)行方式不變的情況下，單次選線結(jié)果才是有效的信息。通過(guò)連續(xù)故障度的定義可以發(fā)現(xiàn)連續(xù)故障度與單次故障度都是對(duì)系統(tǒng)各條線路的故障可能性進(jìn)行定量的分析，值越大說(shuō)明故障的可能性越高。因此該方法不僅能夠充分地利用故障信息，進(jìn)一步提高選線正確率，而且可以避免大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題，節(jié)約系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。連續(xù)選線的模型可以表示為圖 。連續(xù)選線方法是在綜合選線方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究如何充分利用故障持續(xù)過(guò)程中的有用信息進(jìn)行選線。最極限的想法當(dāng)然是將故障持續(xù)時(shí)間內(nèi)的全部信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)進(jìn)行選線，但是受裝置存儲(chǔ)容量的限制，這是不可能做到的。故障持續(xù)過(guò)程中，有些時(shí)段信號(hào)不利于選線，但更多的時(shí)段信號(hào)能夠反映故障特征適于選線。綜合考慮這兩種情況，就形成了多種選線方法綜合選線策略。當(dāng)一個(gè)故障發(fā)生后，故障信號(hào)特征落在某個(gè)選線方法的有效域內(nèi)時(shí)，只需使用該方法進(jìn)行選線即可，不需要其它方法參與。選線方法的有效域意味著當(dāng)一個(gè)實(shí)際故障信號(hào)特征落在某個(gè)選線方法有效域內(nèi)時(shí)，該選線方法就一定能夠做出正確的判斷；當(dāng)落在這個(gè)方法的有效域外時(shí)，該方法可能正確，也可能錯(cuò)誤。這種選線方法使得選線決策能夠從被識(shí)別對(duì)象全局狀況出發(fā)，綜合考慮了多個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，從各個(gè)角度提取信號(hào)的特征，因此選線正確性有了極大的提高，其信息融合模型如圖 。這樣可以充分利用各種選線方法選線性能上的互補(bǔ)性擴(kuò)大正確選線的范圍，提高選線結(jié)果的正確性，這就是使用多種選線方法的優(yōu)勢(shì)[9]。為了適用于各種復(fù)雜的故障情況，多種選線方法進(jìn)行集成來(lái)構(gòu)造一種綜合選線方法。當(dāng)一個(gè)故障信號(hào)具備該方法的適用條件時(shí)，該方法一定可以做出正確的判斷；當(dāng)適用條件不滿足時(shí)，該方法的判斷結(jié)果可能正確，也可能不正確，結(jié)果是具有模糊性的。由于故障狀況的復(fù)雜性，僅利用故障信號(hào)某一方面特征構(gòu)造的單一選線方法具有片面性，當(dāng)該方法所需要的故障信號(hào)特征表現(xiàn)不明顯時(shí)，這種選線方法的選線結(jié)果很可能是錯(cuò)誤的。 綜合選線算法 中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地故障狀況復(fù)雜多樣，各種接地狀況所表現(xiàn)出來(lái)的故障信號(hào)特征在形式上、大小上都變化無(wú)常。這些都是通過(guò)并聯(lián)在母線上的電壓互感器得到的。跟電壓互感器有關(guān)。因?yàn)榱阈螂娏魍ㄟ^(guò)三個(gè)單相電流互感器組成的相序?yàn)V過(guò)器獲得，每一相互感器的鐵芯不可能完全相同，所以存在零序電流誤差。 跟電流互感器有關(guān)。由等值電路可以看出，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障后的電流與等效接地阻抗有關(guān)。并且對(duì)地電容不平衡對(duì)基于有功分量信號(hào)選線方法會(huì)產(chǎn)生影響，具體影響也是跟過(guò)渡電阻和故障相有關(guān)系。小電流接地系統(tǒng)單相接地故障電流是由對(duì)地電容產(chǎn)生的，線路的對(duì)地電容與線路的長(zhǎng)短和結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的選線技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是在諧振接地系統(tǒng)中尤其是暫態(tài)選線目前還沒有一種非常有效的選線方法。 跟中性點(diǎn)的接地方式有關(guān)。5) 需要附加信號(hào)裝置，實(shí)現(xiàn)困難，可靠性差。 3) 電弧接地時(shí)含有豐富的諧波分量，不論注入信號(hào)取哪一頻帶，都有可能識(shí)別不出。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是適用于線路上只安裝兩相電流互感器的系統(tǒng)，利用該方法的選線裝置己大量投入運(yùn)行，但效果并不理想，這是因?yàn)樵摲椒ǖ娜秉c(diǎn)： l) 注入信號(hào)的功率不夠大，且經(jīng)高阻接地時(shí)，注入信號(hào)微弱而不易檢測(cè)。一般從電壓互感器二次側(cè)注入電流信號(hào)，其頻率取在各次諧波之間，從而保證不被工頻分量及高頻諧波分量干擾。能量函數(shù)法的缺點(diǎn)是：如果噪聲的影響變大，會(huì)影響選線的靈敏性。從物理意義上來(lái)講，就是在故障系統(tǒng)中，故障線路提供了零序能量而非故障線路（包括母線和消弧線圈）消耗了能量，所以故障線路的能量為負(fù)值，且絕對(duì)值等于所有非故障線路能量絕對(duì)值之和，可以以此作為選線的判據(jù)，即對(duì)每條線路作上式的積分，積分值為負(fù)而且絕對(duì)值最大的就是故障線路。則此時(shí)式中定義的能量就為故障系統(tǒng)中線路j上一個(gè)工頻周期的能量。對(duì)于消弧線圈支路也可以看成一條線路，只是要把改為。同樣，零序電壓也為三相電壓之和的1/3。此能量同樣具有零序阻性電流的特點(diǎn)，可以作為選線的判據(jù)。但從零序電流中分解阻性分量在接地故障暫態(tài)過(guò)程實(shí)現(xiàn)困難。但此時(shí)零序電流中的阻性分量與補(bǔ)償無(wú)關(guān)，即故障線路的零序電流的阻性分量與非故障線路的零序電流的阻性分量方向相反，且故障線路零序電流阻性分量的絕對(duì)值最大。能量函數(shù)法的基本原理：在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，接地點(diǎn)的電容電流由消弧圈的感性電流進(jìn)行補(bǔ)償，使得故障點(diǎn)的殘余電流很小，有利于接地電弧熄滅。能量函數(shù)的值能體現(xiàn)有功分量的大小和方向，這樣可以實(shí)現(xiàn)故障選線。由于小波算法采用的暫態(tài)信號(hào)受過(guò)渡電阻!故障時(shí)刻等多種因素的影響,暫態(tài)信號(hào)呈隨機(jī)性、局部性和非平穩(wěn)性的特點(diǎn)，可能出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)程不明顯的情況，易發(fā)生誤選，所以往往通過(guò)采