kV線路微機高頻保護設(shè)計 自動化專業(yè)畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計

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1、摘 要 在電力系統(tǒng)中，繼電保護是保證電力系統(tǒng)安全運行和提高電能質(zhì)量的重要工具，而且，電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴大，用戶對電能質(zhì)量的要求也在不斷提高。因此，對繼電保護的要求也越來越高。 高頻保護是110kV及以上輸電線路的主保護，也是高壓電網(wǎng)保護的第一道防線，能夠?qū)θ€路故障實現(xiàn)無時限切除，這是高頻保護的重大優(yōu)點，所以，在超高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定措施中高頻保護受到高度重視。 本次的設(shè)計是110kV線路微機高頻保護。本文首先簡要介紹了電力系統(tǒng)微機繼電保護的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、技術(shù)特點及其發(fā)展方向。接著詳細(xì)論述了110KV線路微機繼電保護的構(gòu)成以及各個部分的工作原理，設(shè)計內(nèi)容包括三大部分：硬件電路設(shè)計，軟件部

2、分設(shè)計和高頻保護參數(shù)計算及動作值整定。和件結(jié)構(gòu)夠 硬件電路主要由CPU主系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)構(gòu)成，軟件設(shè)計，主要包括高頻保護的主程序、中斷服務(wù)程序和故障處理程序設(shè)計，軟硬件結(jié)合實現(xiàn)保護功能。 關(guān)鍵詞：繼電保護；微機保護；高頻距離保護；高頻零序保護 Abstract In the electrical power system, the relay protection is guaranteed the electrical power system safe operation and improves the electrical energy quality,

3、 moreover, the electrical power system scale is expanding unceasingly, the user unceasingly is also enhancing to the electrical energy quality request. Therefore, more and more is also high to the relay protection request. The high frequency protection is 110kV and above transmission line host pro

4、tection, also is the first defense line which the high tension line protects, can realize the non-time limit excision to the entire line fault, this is the high frequency protection significant merit, therefore, receives in the ultrahigh voltage electrical network stable measure intermediate frequen

5、cy protection takes highly. This time design is the 110kV line microcomputer high frequency protection. This article first was brief introduced the electrical power system microcomputer relay protection development history, the present situation, the technical characteristic and the development dir

6、ection. Then in detail elaborated the 110KV line microcomputer relay protection constitution as well as each part of principle of work, the design content including three major parts: Hardware circuit design, software part design and high frequency protection parameter computation and movement value

7、 installation. Hardware electric circuit mainly by CPU host system, data acquisition system, with switch quantity input/ output system constitution, the software design mainly includes the high frequency protection the master routine, the interrupt service and the breakdown disposal procedure desi

8、gn, the software and hardware union realization protection function. Key words：Relay protection；Microcomputer protection； High frequency distance protection；High frequency zero foreword protection 目 錄 第1章 緒論1 1.1電力系統(tǒng)微機保護的概述和發(fā)展歷程1 電力系統(tǒng)及微機保護概述1 微機保護的發(fā)展歷程1 1.2國內(nèi)外關(guān)于該課題的研究現(xiàn)狀及趨勢2 1.3微機保護的發(fā)展方向2 第

9、2章 硬件部分設(shè)計3 2.1總體設(shè)計方案3 2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計3 電壓形成3 采樣保持電路（S/H）4 有源濾波器的結(jié)構(gòu)及特點4 模擬多路開關(guān)5 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）6 2.3微機主系統(tǒng)6 2.3.1CPU(中央處理器)6 開關(guān)量輸入輸出回路9 人機接口回路11 2.4跳閘回路設(shè)計11 第3章 高頻保護參數(shù)計算及動作值整定13 3.1高頻保護概述13 3.2高頻通道及其工作方式13 3.3高頻保護的算法14 3.4傅里葉級數(shù)算法15 3.5高頻距離參數(shù)計算及動作值整定17 3.6 高頻零序參數(shù)計算及動作值整定19 第4章 高頻保護軟件設(shè)計21 4.

10、1高頻保護功能概述21 4.2 高頻保護程序設(shè)計22 高頻保護的主程序流程圖說明22 高頻保護的中斷服務(wù)程序流程圖說明25 高頻保護的故障處理程序流程圖說明28 4.2.4 振蕩閉鎖程序流程圖錯誤！未定義書簽。 第5章 結(jié)論38 參考文獻39 致謝40 第1章 緒 論 1.1電力系統(tǒng)微機保護的概述和發(fā)展歷程 1.1.1 電力系統(tǒng)及微機保護概述 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的統(tǒng)一的整體，一旦損毀不僅帶來巨大的經(jīng)濟損失，而且會對電力系統(tǒng)本身穩(wěn)定和工業(yè)生產(chǎn)及人民生活產(chǎn)生巨大影響。電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的、非線性的大系統(tǒng)，具有許多其它系統(tǒng)所沒有的特殊性，隨著電力系統(tǒng)不斷向高電壓、遠距

11、離、大容量的方向發(fā)展，系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運行方式日益復(fù)雜，這就對系統(tǒng)中繼電保護裝置提出了更高的要求，即要求選擇性更好、可靠性更高、動作速度更快。 1.1.2 微機保護的發(fā)展歷程 近三十年來，計算機技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，已廣泛而深入地影響著人類社會的各個方面，如科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)制造和人們生活的各個領(lǐng)域。同樣，計算機技術(shù)也影響到電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展。 繼電保護在電力系統(tǒng)中占有重要地位。我國從七十年代末就開始了微機繼電保護的研究，高等院校和科研院所在這里面起到了先導(dǎo)的作用，相繼研制出了不同原理和不同型式的微機繼電保護裝置。自從1984年4月由我國自行研制的第一套微機線路保護裝置在河北馬頭電

12、廠投入實際運行以來，微機繼電保護已經(jīng)在我國取得了很大的發(fā)展，隨后在投入批量生產(chǎn)后，從二十世紀(jì)九十年代開始在我國電網(wǎng)中逐步得到實際應(yīng)用。 隨著國民經(jīng)濟對用電量需求的不斷增大，各大高校與科研院所在微機繼電保護方面進行了深入研究，國內(nèi)幾大繼電保護生產(chǎn)廠家也紛紛轉(zhuǎn)向微機繼電保護的研發(fā)和生產(chǎn)。各種保護原理方案、算法的微機線路保護和微機主設(shè)備保護相繼問世，為電力系統(tǒng)提供了一批優(yōu)質(zhì)可靠的微機繼電保護裝置，同時也積累了豐富的運行經(jīng)驗。隨著微機保護裝置的深入研究，在微機保護軟件算法等方面也取得了很多的理論成果。我國繼電保護技術(shù)己進入了微機保護的時代，并且也帶動了變電站綜合自動化的發(fā)展。當(dāng)前，微機線路保

13、護裝置已廣泛應(yīng)用于我國電力系統(tǒng)中。 隨著微機保護的發(fā)展，不斷有新的改善繼電保護性能的原理和方案出現(xiàn)。這些原理和方案同時也對微機保護裝置硬件提出了更高的要求。由于集成電路和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，微機保護裝置硬件的發(fā)展也十分迅速，功能更豐富，性能更加完善。 1.2國內(nèi)外關(guān)于該課題的研究現(xiàn)狀及趨勢 目前應(yīng)用于國內(nèi)微機繼電保護裝置中的處理器主要有三類:單片機、DSP和嵌入式處理器。 單片機通過大規(guī)模集成電路技術(shù)將CPU, ROM, RAM和I/0接口電路封裝在一塊芯片中，具有可靠性高、接口設(shè)計簡單、運行速度快、功耗低、性能價格比高的優(yōu)點。因此高等院校和科研單位紛紛研制采用單片機的微機繼電保護

14、裝置，而且由于單片機價格低廉，現(xiàn)階段應(yīng)用單片機的微機保護仍是我國微機保護的主流產(chǎn)品。 為了克服單片機運算能力弱的缺點，推出了一系列與個人計算機軟硬件兼容的嵌入式處理器，如INTEL386EX, AMD386/486E等。由于可利用PC豐富的開發(fā)環(huán)境、應(yīng)用軟件和電路設(shè)計技術(shù)，因而一經(jīng)推出就得到了眾多工控廠家的歡迎，并紛紛在此基礎(chǔ)上開發(fā)出工SA, STD, PC104等總線工控主板。該嵌入式處理器具有很多優(yōu)點，因此 STD工控機在電力系統(tǒng)繼電保護自動化產(chǎn)品中得到了最為廣泛的應(yīng)用。 而新一代處理器DSP具有相當(dāng)強大的處理能力、快速的指令周期、哈佛結(jié)構(gòu)、流水操作、專用乘法器、特殊的指令，加上集成電

15、路優(yōu)化設(shè)計，可以使DSP的指令周期達到200ns。將DSP應(yīng)用于微機繼電保護，極大地縮短了數(shù)字濾波、濾序和付立葉變換算法的計算時間，不但可以完成數(shù)據(jù)采集、信號處理的功能，還可以完成以往主要由CPU完成的運算功能，甚至完成獨立的繼電保護功能。 微機繼電保護產(chǎn)品在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，并由于其相對于傳統(tǒng)繼電保護產(chǎn)品(整流型、集成電路型等)的一系列優(yōu)點，大大提高了電力系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，促進了電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展。 1.3微機保護的發(fā)展方向 隨著我國變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，微機保護裝置的研究設(shè)計工作應(yīng)與變電站綜合自動化系統(tǒng)相適應(yīng)，使微機保護既保持其相對獨立性，又

16、要具備有與變電站監(jiān)控系統(tǒng)接口的條件及遠方控制功能，以適應(yīng)無人值守變電站的改造。同時，隨著新理論、新的硬件技術(shù)的發(fā)展，微機保護裝置也應(yīng)吸收其中適應(yīng)電力系統(tǒng)的部分，以提高微機保護的性能和技術(shù)水平。 第2章 硬件部分設(shè)計 2.1總體設(shè)計方案 本次設(shè)計包括硬件和軟件兩大部分。其中硬件部分包括：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，CPU主系統(tǒng)設(shè)計，開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)設(shè)計，硬件部分設(shè)計后還有跳閘出口電路及邏輯的等電路設(shè)計。軟件設(shè)計包括高頻保護主程序設(shè)計，高頻保護中斷服務(wù)程序設(shè)計，高頻保護故障處理程序設(shè)計。為了軟件設(shè)計的順利進行，還必須有高頻零序方向保護參數(shù)計算及動作之整定和高頻距離方向保護參數(shù)計算及動作之整定。最后是繪

17、制硬件原理圖，軟件流程圖，答辯，打印等工作。 硬件部分設(shè)計 微機保護的硬件一般包括以下三個部分： （1） 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電壓的形成，模擬濾波，采樣保持電路（S/H）多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（MPX），以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）等功能模塊，完成將模擬輸入量準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換為微型機能夠識別的數(shù)字量。 （2） 微機主系統(tǒng) 微型機主系統(tǒng)主要包括微處理器，只讀存儲器，隨機存取存儲器，定時器，并行接口以及串行接口多等。微型機執(zhí)行編制好的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進行分析，處理，完成各種繼電保護的測量，邏輯，和控制功能。 （3） 開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng) 開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)由微型機

18、的并行接口（PIA/PIO），光電隔離器件及有觸點的中間繼電器等組成，以完成各種保護的出口跳閘信號，外部觸點輸入，人機對話及通信等功能。 2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 電壓形成 本次微機保護要從被保護的電力線路的電壓互感器或上取得信息，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器只能對一定范圍內(nèi)的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換，故需要降低和變換電壓，將輸入信號變換為滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器量程要求范圍內(nèi)的電壓信號。因此，采用中間變換器來實現(xiàn)以上的變換，將交流信號變換為比例的電壓信號，可以采用電抗變換器，電壓變換器或電流變換器。 但是，目前在微機保護中采用電壓變換器方式的為多，主要原因是由于在微機保護系統(tǒng)電流信號在最嚴(yán)重的短路故障時，其幅度可能達

19、到正常信號的10到20倍，為使ADC在短路時也能不失真，為不使隔離系統(tǒng)的鐵心飽和．通常采用針模合金材料作鐵芯。 綜合比較以上變換器后，本次設(shè)計采用電壓變換器將電流信號變換為電壓信號。 采樣保持電路（S/H） (一)采樣保持器的作用 輸人到微機保護系統(tǒng)的電壓、電流等模擬量信號經(jīng)過電壓形成環(huán)節(jié)變換成所要求的電壓值后，再經(jīng)模擬低通濾波器(ALF)進入采樣保持器。所謂采樣，就是CPU每隔一個固定的時間間隔Ts讀一次數(shù)據(jù)。Ts稱為采樣周期。采樣周期的倒數(shù)稱為采樣頻率。 采樣保持器的作用是在一個極短的時間內(nèi)測量模擬輸入量在該時刻的瞬時值，并在模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換的期間內(nèi)保持其

20、輸出不變。常用的繼承采樣保持器有多種，本次設(shè)計采用LF-398型采樣保持芯片。 (二)對采樣保持電路的要求 高質(zhì)量的采樣保持電路應(yīng)滿足以下幾方面要求： (1)最小采樣寬度Tc，(或稱為截獲時間)要盡量短，以滿足對快速變化的信號的采樣要求； (2)在截獲時間內(nèi)，使Ch上的電壓能按一定精度跟蹤上U1的變化， 一般要求跟蹤誤差小于0．1％； (3)在信號保持期間，保持電壓應(yīng)基本不變。通常用該電壓的下降率來表示保持能力。 (4)模擬開關(guān)的動作延時、閉合電阻和開斷時的漏電流要小。 總的來說，阻抗變換器的質(zhì)量在很大程度上決定了采樣保持器的質(zhì)量．同時，上面的要求也與電容器的容量有關(guān)。就截獲

21、時間而言，希望Ch越小越好，但是就保持時間而言，則希望Ch越大。因此在設(shè)計微機保護系統(tǒng)時，虛根據(jù)實際要求來考慮如何選擇Ch。 本次設(shè)計選用LF-398采樣保持芯片。 有源濾波器的結(jié)構(gòu)及特點 在故障電壓或電流等模擬量進入采樣保持器之前，用一個模擬低通濾波器(ALF)將高頻分量濾掉，僅讓1/2f以下的頻率分量通過，就可降低采樣頻率值，從而降低對微機系統(tǒng)硬件過高的要求。 有源濾波器是指出RC與運算放大器構(gòu)成的濾波電路。邊過在RC網(wǎng)絡(luò)中引入有源器件，就能實現(xiàn)傳遞函數(shù)在s域左半平面出現(xiàn)共軛極點，得到良好的濾波特性。 在微機保護中，通常采用二階或三階有源低通濾波電路。圖2.1為—種二階有源濾波器

22、，這種電路也稱為單端正反饋低通濾波器。它的主要優(yōu)點是：僅使用一個運算放大器，結(jié)構(gòu)簡單，RC元件少，缺點是元件參數(shù)的變化對濾波效果影響較大。 圖2.1 二階有源低通濾波器 電路中各參數(shù)為：C1=0.33Uf,R1＝2．27kΩ，R2＝4.55kΩ，R3＝R4＝13．64kΩ，截止頻率f0＝150Hz，增益系數(shù)H。＝2，品質(zhì)因數(shù)Q＝0．70 6，這種濾波器的特性更接近干理想特性，此外，這種濾波器還具有結(jié)構(gòu)簡單、所用RC元件少，當(dāng)運算放大器頻率特性偏離濾波器頻率特性時不易引起振蕩等優(yōu)點。這種濾波器的缺點是，元件參數(shù)變化時對濾波器的影響較大。 線路保護一般采用每周波12次采樣（即600次/秒），

23、根據(jù)采樣定理的要求，低通濾波器的截止頻率選在采樣頻率的一半，即300Hz。 模擬多路開關(guān) 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)又成多路轉(zhuǎn)換器，在分時檢測時利用多路開關(guān)可將各個輸入信號依次的或隨機的連接到公用放大器或A/D轉(zhuǎn)換器上。多路開關(guān)是用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵元件。為了提高過程參數(shù)的測量精度，在設(shè)計過程中視多路開關(guān)為理想的，即接通時的導(dǎo)通電阻為零，切換速度快，噪音小，壽命長，工作可靠。 用多路開關(guān)實現(xiàn)通道切換，常用的多路開關(guān)有AD7501（8通道），AD7506（16通道），CD4051（8通道）。本次設(shè)計采用CD4051。 CD4051是由C-MOS.FET（場效應(yīng)管）組成的單片多路開關(guān)，它

24、是單端的8通道開關(guān)，它有三根二進制的控制輸入端A，B，C和一根禁止輸入端INH，片上有二進制譯碼器，可由 A，B，C三個二進制信號在8個通道中選一個，使輸入和輸出接通，而當(dāng)INH為高電平時，不論A，B，C為何值，8個通路均不通。 CD4051有很寬的數(shù)字和模擬信號電平，數(shù)字信號為3—15V，模擬信號峰-峰值為15Vp-p；當(dāng)VDD-VEE=15V，輸入范圍為15Vp-p；時，其導(dǎo)通電阻為80Ω；當(dāng)VDD-VEE=10V時，其斷開時的漏電流為±10pA；靜態(tài)功耗為1uW。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D） (一)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A／D)的基本原理 由于微機系統(tǒng)只能對數(shù)字量進行計算，而微機保護所能取得的電壓

25、、電流信號均為模擬信號，因此必須將采樣所得到的模擬量經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量。模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程實質(zhì)上就是對模擬信號進行量化和編碼的過程。 根據(jù)A／D轉(zhuǎn)換的原理和特點的不同，可將A／D轉(zhuǎn)換分為直接式A／D轉(zhuǎn)換和間接式A／D轉(zhuǎn)換兩大類。直接式A／D轉(zhuǎn)換是將模擬信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。常見的有逐次逼近式A／D、記數(shù)式A／D、并行轉(zhuǎn)換式A／D等。間接式A／D轉(zhuǎn)換是將模擬信號先變成中間變量，如脈沖周期T、脈沖頻率f脈沖寬度等，再將這些中間變量變成數(shù)字量，其中較常見的有單積分式A／D、雙積分式A／D、VFC轉(zhuǎn)換式A／D等。上述種種A／D變換中，以逐次逼近式和VFC轉(zhuǎn)換式在微機保護中應(yīng)用最廣。本次設(shè)計采用的

26、是ADC式變換。采用的芯片是AD574。 AD574是微機保護常用的一種芯片，是用逐次逼近原理實現(xiàn)的A/D變換器，分辨率為8位或12位，轉(zhuǎn)換時間25us。 2.3微機主系統(tǒng) CPU(中央處理器) 微型計算機由三類大規(guī)模集成的芯片組成，關(guān)鍵的一塊芯片是微處理器，習(xí)慣上叫CPU芯片，CPU是計算機系統(tǒng)自動工作的指揮中樞，計算機程序的運行依賴于CPU來實現(xiàn)。因此，CPU的性能好壞在很大程度上決定了計算機系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。它包括通用電子計算機的運算器和控制器部分。存儲器芯片是第二類芯片， 計算機利用存儲器把程序和數(shù)據(jù)保存起來，使計算機可以在脫離人的干預(yù)下自動地工作，它的存儲容量和訪問時間直

27、接影響著整個計算機系統(tǒng)的性能。它主要用來存放程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)程序和數(shù)據(jù)的大小可以選擇多塊存儲器芯片。第三類芯片是輸入/輸出接口芯片，用以溝通計算機和外部設(shè)備。 本次設(shè)計選用的是MCS-51中的8位單片機8031，它片內(nèi)沒有ROM，片內(nèi)RAM為128B，可以尋址64KB的片外程序存儲器，可以尋址64KB的片外數(shù)據(jù)存儲器，32根雙向和可單獨尋址的I/O線，一個全雙工的異步串行口，2個16位定時/計數(shù)器，5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級，有片內(nèi)時鐘振蕩器。 1.系統(tǒng)工作原理 從被保護線路上采集電壓信號，經(jīng)過電壓變換器后變成低壓信號，經(jīng)過二階有源低通濾波器后，濾掉高頻部分，只讓 1/2采樣頻率一下

28、的分量通過，然后將得到的采樣值送入采樣保持電路LF398，以保證在ALD轉(zhuǎn)換期間內(nèi)，測量模擬輸入量，保持其輸出不變，上述過程為數(shù)據(jù)采樣過程，在本次設(shè)計中，這樣的數(shù)據(jù)采集一共有8路，分別將這8路采集信號送入8路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4501，A，B，C組成二進制數(shù)，當(dāng)選中每一路時，每一路的信號經(jīng)過A10變換器AD574輸入單片機。 8031擴展所用芯片有74LS373，74LS139，2764，6264等。如圖3.2。 2.鎖存器74LS373 74LS373是一種8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，該鎖存器由8個D門組成，有8個輸入端1D～8D，8個輸出端1Q～8Q，2個控制端——G和OE，使能端G

29、有效時，將D端數(shù)據(jù)打入鎖存器中D門，當(dāng)輸出允許端OE有效時，將鎖存器中鎖存的數(shù)據(jù)送到輸出端Q。 當(dāng)使能端G為高電平時，同時輸出允許端OE為低電平，則輸出Q=輸入D； 當(dāng)使能端G為低電平，而輸出允許端OE也為低電平時，則輸出Q=QO（原狀態(tài)，即使能端G由高電平變?yōu)榈碗娖角?，輸出端Q的狀態(tài)，這就是“鎖存”的意義）。 當(dāng)輸出允許端OE為高電平時，不論使能端G為何值，輸出端Q總為高阻態(tài)。74LS373鎖存器主要用于鎖存地址信息、數(shù)據(jù)信息以及DMA頁面地址信息等。 3.只讀存儲器2764 2764A是8K×8位紫外線擦除電可編程只讀存儲器，單一+5V電源供電，最大工作電流為75mA，維持電流為

30、35mA,讀出時間最大為250ns,為28腳雙列直插式封裝。 圖2.2 8031擴展電路圖 4.隨機存儲器6264 6264是8K×8位靜態(tài)隨機存儲器，采用CMOS工藝制造，單一+5V電源供電，額定功耗200mV,典型存取時間200ns,為28線雙列直插式封裝, 74LS139是“2-4”譯碼器，每個譯碼器僅有一個使能端，具有2個選擇輸入端，4個譯碼輸出，0電平有效。 5.8255是可編程接口電路 本次設(shè)計采用程序查詢方式，由計算機啟動A/D轉(zhuǎn)換，隨后通過程序查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志是否置位，等到置位后，將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)存。 假定CPU是8位機，即只有8根數(shù)據(jù)線，因而ADC574A中

31、的12/端子固定接地，端子同CPU的地址總線的低位直接相連，而12位的數(shù)據(jù)輸出線并聯(lián)后接至CPU的8位數(shù)據(jù)總線。ADC574A的三根基本控制線（）采 用標(biāo)準(zhǔn)接法，因而可以用CPU對地址寫和讀的指令來啟動轉(zhuǎn)換和讀取數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換完成后的信息由ADC574A的狀態(tài)線STS經(jīng)并行口PB送給CPU。 多路開關(guān)CD4501的三根路數(shù)選擇線分別接至并行口的PA~PA，因而CPU可以通過PA~PA賦值的指令控制多路開關(guān)的切換，各采樣保持器芯片（LF398）的邏輯輸入端并聯(lián)后接至定時器的脈沖輸出端。定時器在再次發(fā)出采樣脈沖的同時向CPU請求中斷，以通知CPU來控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作。 （一） 并行接口初始化

32、 規(guī)定PA~PA為輸出，并且賦值為0000，使多路開關(guān)接通0通道，同時規(guī)定PB為輸入，以便CPU查詢STS狀態(tài)。 （二）采集數(shù)據(jù)寄存地址指針初始化 由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的各通道采樣值的轉(zhuǎn)換結(jié)果，應(yīng)存放在一個規(guī)定的RAM區(qū)內(nèi)，通常稱為循環(huán)寄存區(qū)，因為數(shù)據(jù)是源源不斷輸入的，而寄存區(qū)是有限的，故只能不斷刷新舊數(shù)據(jù)而循環(huán)使用。但為了有一定的記憶能力，循環(huán)寄存區(qū)應(yīng)有一定的存儲容量。 為了CPU能知道下一個轉(zhuǎn)換結(jié)果應(yīng)存放在什么地址，在RAM區(qū)應(yīng)設(shè)置一個地址指針，在初始化時把循環(huán)寄存區(qū)的首地址存入指針。CPU在每次取得轉(zhuǎn)換結(jié)果后，總是把它存入指針指向的地址，然后指針指向下一個地址。指針內(nèi)容的更新在一般

33、情況下是加工，因為12位的轉(zhuǎn)換結(jié)果要占兩個字節(jié)，但要檢查一下更新結(jié)果是否超出循環(huán)寄存器的末地址，如超出則應(yīng)重新回到首地址以保證循環(huán)使用。 （三）定時器初始化 微機系統(tǒng)的定時器（如Intel的8253和Motorola的6840）都是可編程的，使用非常靈活。定時器是定每次采樣的脈沖寬度，定它在每次發(fā)出采樣脈沖的同時請求中斷。 開關(guān)量輸入輸出回路 （1）開關(guān)量輸入回路 開關(guān)量的輸入回路是為了讀入外部接點的狀態(tài)，包括斷路器和隔離開關(guān)的輔助接點或跳合閘位置繼電器接點，壓力繼電器接點，還包括某些裝置上壓板位置輸入等。 對微機繼電保護裝置的開光量輸入可分為兩大類： ① 安裝在裝置面板上的

34、接點。包括在裝置調(diào)試時用的或運行中定期檢查裝置用的鍵盤接點以及切換裝置工作方式用的轉(zhuǎn)換開關(guān)等。 ② 從裝置外部經(jīng)端子排引入裝置的接點。 圖2.3 開光量輸入回路 本次設(shè)計采用的是裝置外部接點輸入回路。 圖2.3中方線框內(nèi)是一個光電耦合器件，集成在一個芯片內(nèi)，當(dāng)外部接點K1接通時，有電流通過光電器件的發(fā)光二極管電路，使光敏三極管導(dǎo)通。K1打開時，則光敏三極管截止。光電耦合芯片的兩個互相隔離部分間的分布電容僅僅是幾皮法，可大大

35、削弱干擾。 （2）開關(guān)量輸出回路 開關(guān)量輸出主要包括保護的跳閘出口以及本地和中央信號等，一般采用并行接口的輸出口來控制有接點繼電器的方法，但為提高抗干擾能力，最好也經(jīng)過一級光電隔離。 只要通過軟件使并行口的PB0輸出“0”，PB1輸出“1”，便可使與非門H1輸出低電平，光敏三極管導(dǎo)通，繼電器K被吸合。 在初始化和需要繼電器K返回時應(yīng)使PB0輸出“1”，PB1輸出“0”。 設(shè)置反向器B1及與非門H1，而不將發(fā)光二極管直接同并行口相連，一方面是因為并行口帶負(fù)載能力有限，不足以驅(qū)動發(fā)光二極管，另一方面是因為采用與非門以后要滿足兩個條件才能使K動作，增加了抗干擾能力。 圖2.4 開關(guān)量輸

36、出回路 為了防止拉合直流電源的過程中繼電器K的短時誤動，將PB0經(jīng)一反向器輸出，而PB1不經(jīng)反向器輸出。如圖2.4。 人機接口回路 鍵盤輸入回路 為了簡便操作，保護裝置鍵盤的數(shù)量應(yīng)盡可能的減少。人機接口的面板上鍵盤只有七個鍵：“↑”，“↓”，“←”，“→”，“Q”(返回鍵)，“復(fù)位”和“確認(rèn)”鍵。“復(fù)位”和“確認(rèn)”鍵用于裝置復(fù)位和操作確認(rèn)。正揚科醫(yī)師的電路十分簡單，操作也很方便，鍵盤輸入電路有兩種：獨立鍵盤電路和行列式鍵盤電路。 （1）獨立式按鍵 由于只需少量按鍵，因此可以采用最簡單的獨立式鍵盤電路，如圖2.5所示，從而大大簡化了電爐，也使鍵盤程序簡單。 在監(jiān)控程序安排下

37、，接口CPU對74LS245輸出不停的檢測，由于每一個按鍵都有特定的鍵值，輸入CPU后，根據(jù)該鍵特定的鍵值就可以專項執(zhí)行該鍵的功能程序了，例如，按下“↑”，就轉(zhuǎn)向執(zhí)行將光標(biāo)移上一行的程序，當(dāng)鍵均未被按下時，74LS245接口芯片的輸入數(shù)碼為11111110即FEH，接口 CPU就認(rèn)為無鍵輸入。 （2）行列式按鍵 當(dāng)鍵的數(shù)量較多是采用行列式按鍵電路，可節(jié)省I/O。 圖2.5 獨立式鍵盤電路 2.4跳閘回路設(shè)計 本次設(shè)計出口跳閘回路如圖所示：裝設(shè)了各跳閘出口繼電器KOF，啟動繼電器KST及停信繼電器KHS。 啟動繼電器動作后啟動發(fā)信，同時兼作總開放繼電器，由其常開觸點對跳閘回路及停信

38、繼電器24V電源的負(fù)極實現(xiàn)閉鎖。三個保護用的CPU分別驅(qū)動各自的啟動繼電器KST，KST的觸點接成三取二閉鎖方式，只有當(dāng)CPUl、CPU2、CPU3中至少有兩個同時啟動時，才能開故跳閘回路。 綜合重合閘裝置的啟動元件KST作為重合閘回路的總閉鎖。CPU4的KST動作后，為重合閘繼電器KRC(邏輯插件上)和重合閘信號繼電器KOH(信號插件上)提供負(fù)電源，這樣，當(dāng)線路輕載偷跳單相時，雖各保護的KST不動作，但亦能保證重合閘回路可靠工作。 當(dāng)CPUl—CPU3中有一退出工作時，為了三取二閉鎖方式不影響未退出保護動作出口的可靠性，可以采取下面兩種措施： (1)通過連線LXl、LX2解除三取二

39、閉鎖。 (2)某保護無故障停用時，可仍使該插件運行，其啟動元件仍然工作，只是將該保護的出口壓板退出，這樣三取二閉鎖方式不會影響裝置的正常工作。 停信繼電器由CPU1的KST驅(qū)動。采用閉鎖方式時，用于控制停信；采用允許方式時，用于控制發(fā)信機發(fā)允許信號。 KOFA、KOFB、KOFC、KOPR各有兩付觸點輸出，用于接通跳閘線圈。KOFA、KOFB、KOFC還另有兩付觸點用于啟動失靈保護。KSTl、KST2各一付觸點用于啟動發(fā)信。 圖2.6 跳閘出口回路 第3章 高頻保護參數(shù)計算及動作值整定 3.1高頻保護概述 輸電線路的高頻保護（載波保護）是將兩側(cè)電流的相位（或功率方向）變

40、成高頻訊號后再經(jīng)加工后的輸電線（稱高頻傳輸通道）傳至對側(cè)進行直接或間接的相位比較（或邏輯判斷）來實現(xiàn)全線速動保護的，它可以有效的克服輔助導(dǎo)線（導(dǎo)引線）方法時的種種缺點。 3.2高頻通道及其工作方式 1．高頻通道主要由以下幾個部分組成 （1）輸電線路：用于傳輸高頻電流信號。 （2）高頻阻波器：高頻阻波器是由電感線圈和可調(diào)電容組成的50Hz并聯(lián)諧振回路。它對工頻電流顯低阻抗，而對高頻訊號顯高阻抗，它可阻止高頻電流進入被保護線路以外的電力系統(tǒng)中的其它設(shè)備。 （3）耦合電容：耦合電容一方面起隔離工頻電壓的作用，另一方面與連接濾波器組成帶通濾波器，只允許通帶內(nèi)的高頻電流通過，對工頻電流顯高阻抗

41、。 （4）連接濾波器：連接濾波器由空心變壓器和電容組成，它與耦合電容組成帶通濾波器，即可以進一步隔離高壓線路和高頻收發(fā)訊機，又起阻抗匹配器的作用（架空線波阻抗為400Ω，電纜的波阻抗為100Ω，）以減少高頻訊號的衰減。 （5）高頻電纜：高頻電纜連接戶內(nèi)的收發(fā)迅機和戶外的連接濾波器。 （6）保護間隙：它可防止高頻收發(fā)訊機和高頻電纜受過電壓的腐蝕。 （7）接地刀閘：它可以保證工作人員在檢修和調(diào)試高頻收發(fā)迅機，連接濾波器時的安全。 （8）高頻收發(fā)訊機：高頻收發(fā)訊機（載波機）用于發(fā)出和接收高頻信號（頻率為400~500KHz）. （9）繼電保護部分：它不屬于高頻通道，但對于高頻通道中的某些

42、部件起控制作用。 高頻通道原理接線圖如圖3.1所示。 2．高頻通道的工作方式 高頻通道的工作方式是指高頻通道內(nèi)的高頻電流存在兩種狀態(tài)。發(fā)訊機在發(fā)生故障時啟動發(fā)訊，通道內(nèi)短時有高頻電流的狀態(tài)，稱為短時發(fā)訊方式，當(dāng)發(fā)訊機在正常發(fā)訊，高頻通道內(nèi)經(jīng)常有高頻電流的狀態(tài)，稱為長期發(fā)訊方式。因此，短時發(fā)訊方式必須有發(fā)訊機的啟動元件，長期發(fā)訊方式則發(fā)訊機不必啟動元件。但前者的通道需定期檢查其完好性，后者的通道則經(jīng)常處在一種被監(jiān)視的狀態(tài)，通道內(nèi)正常無高頻電流時表明通道可能有故障。 圖3.1 高頻通道原理接線圖 3.3高頻保護的算法 高頻保護的方向是通過微機保護算法實現(xiàn)的。 電力系統(tǒng)的微機保護

43、是采用微型計算機對電力系統(tǒng)中的各種電氣量進行采樣，通過軟件程序?qū)Σ蓸訑?shù)據(jù)進行運算，分析和判斷，以實現(xiàn)各種保護功能的一種形式，因此說微機保護是用數(shù)學(xué)運算方法實現(xiàn)故障測量，分析和判斷的。微機保護中的一個基本問題就是尋找適當(dāng)?shù)碾x散運算方法來實現(xiàn)一定保護功能，從而使運算結(jié)果的精確度能滿足工程要求而計算耗時又盡可能短，達到既判斷準(zhǔn)確又動作迅速，可靠的效果。 微機保護的算法基本可以分為輸入量為正弦函數(shù)的算法，輸入量為周期函數(shù)的算法和輸入量為隨機函數(shù)的算法。各種算法有各自的特點。 各種算法各有優(yōu)缺點，本次設(shè)計選擇傅里葉級數(shù)算法。 3.4傅里葉級數(shù)算法 傅里葉級數(shù)算法的基本思路來自傅里葉級數(shù)，算法本

44、身具有濾波作用。他假定被采樣的模擬信號是一個周期性時間函數(shù)，除基波外還含有不衰減的直流分量和各次諧波?？杀硎緸? x（t）= = （n=0,1,2…） 式中an、bn-分別為直流、基波和各次諧波的正弦項和余弦項的振幅，bn = Xncosαn。 由于各次諧波的相位可能是任意的，所以，把他們分解成任意振幅的正弦項和余弦項之和。a1、b1分別為基波分量的正弦項和余弦項的振幅，b0為直流分量的值。 根據(jù)傅式級數(shù)的原理，可以求出 a1 = (3-1) b1 = (3-2)

45、 由積分過程可以知道，基波分量正、余弦項的振幅已經(jīng)消除了直流分量和整次諧波分量的影響。于是x（t）中的基波分量為 x1(t)=a1sin1t+b1cos1t 合并正弦，余弦項，可寫為 x1(t)= X1 sin（1t+） 式中，X1為基波分量的有效值；為t=0時的基波分量的相角。 將sin(t+)用和角公式展開，不難得到X1，，和a1,b1之間的關(guān)系為 a1= X1cos （3-3） b1= X1 sin （3-4） 用復(fù)數(shù)表示為 X1=（a1+j b1）

46、（3-47） 因此，可根據(jù)a1 和b1，求出有效值和相角為 2X21= a12+ b12 （3-5） tg= b1 /a1 （3-6） 在微處型機處理時，式（3-1）和式（3-2）的積分可以用梯形法則求出得： a1=[2sin(k)] (3-7) b1=[x0+2cos(k)+xn] (3-8) N——基波信號一周采樣點數(shù)； xk

47、——第K次采樣值 x0,xn——分別為k=0和k=N時的采樣值。 由于通過式（3-3）和式（3-4），已求得基波分量的實部和虛部參數(shù)，因此可以方便的實現(xiàn)任意角度的移相，具體計算公式為 =1∠=（a1+j b1）（cos+ sin） =[ （a1 cos- b1 sin）+ j（a1 sin+ b1 cos）] 式中 F——移相后的相量 ——移相的角度 由于為設(shè)計的移相角度，所以，sin和cos兩個參數(shù)可以事先算出來，成為已知的常數(shù)。 在分別求得A，B，C三相基波的實部和虛部參數(shù)后，還可以求得基波的對稱分量，從而實現(xiàn)對稱分量濾過器的功能。求基波的對稱分量的公式為 1A=（1A+

48、a1B+a21c） 2A=(1A + a21B +a1c) 3A=(1A+1B+1c) 式中1A，2A，3A——分別為A相的正序，負(fù)序和零序的對稱分量； 1A，1B，1c————分別為A，B，C三相的基波分量； =1∠1200。 順便指出，將式（3-7）和式（3-8）改為下列表達式，即可求得任意n次諧波的振幅和相位，適用于諧波分析。當(dāng)然，被分析的最高諧波次數(shù)與采樣頻率之間，應(yīng)滿足采樣定理。 an=[2sin(kn)] (3-7) bn=[x0+2cos(kn)+xn]

49、 (3-8) 式中 n-諧波次數(shù)。 同樣，n次分量正余弦的振幅已經(jīng)消除了直流分量、基波和n次以外的整次諧波分量的影響。 本次繼電保護需要計算出零序電流，我們利用上面傅式算法中計算出的三相電流基波分量的實、需部IaA、IbA、IaB、IbB、IaC、IbC及I1SC計算三相電流的零序分量。 A相零序電流與三相電流的關(guān)系為 3 將實部和需部分開，得到 3IaA0=IaA+IaB+IaC 3IbA0=IbA+IbB+IbC 于是我們便得到零序電流的幅值為 I0m= 通常零序電流的整定按照正負(fù)序電流的3.5倍整定。 3.5高頻距離參數(shù)計算及動作值整定

50、 圓特性的阻抗繼電器整定值較小時，保護范圍受過度電阻的影響大；而當(dāng)整定值較大時，躲過負(fù)載的能力又差。為此，很多距離保護中的阻抗測量元件均采用了具有四邊形動作特性的阻抗元件。如圖3-2所示。 對于單項接地短路來說短路帶過度電阻的情況更為嚴(yán)重，甚至成為警告阻抗接地短路。根據(jù)單項帶過渡電阻接地短路的特性及對阻抗動作特性的要求，在第一象限電抗動作特性的動作方程： β α4 α1 Xset Rset α3 α2 R jx 圖3.2 四邊形動作特性 第一象限 Xm≤Xset-Rmtg? 電阻動作特性的動作方程： Rm

51、≤Rset+Xmctgа 第二象限電抗動作特性的動作方程： Xm≤Xet 電阻動作特性的動作方程： Rm≥-Xmtgа 第四象限電抗動作特性的動作方程： Rm≤Rset 電阻動作特性的動作方程： Xm≥-Rmtgа1 動作判據(jù) ： -Rmtgа≤Xm≤Xset-Rmtg? -Xmtgа≤Rm≤Rset+Xmctgа 其中 а=20（а為保證被保護線路出口帶過渡電阻短路時阻抗元件不拒動的角） ?=7-10（tg?=）(?為防止在雙電源網(wǎng)絡(luò)中帶過渡電阻短路時的阻元件見誤動的角) а一般取60 а=а（為保證區(qū)內(nèi)金屬短路阻抗元件可靠動作的角） 本次設(shè)計選用的是LGJ-

52、185的導(dǎo)線， 電阻 0.17Km/Ω，電抗在均距（2500mm）時為0.365Km/Ω，假設(shè)線路長度為43Km 。 Rm=0.17×43=7.31(Ω) Xm=0.365×43=15.695(Ω) 第一象限的整點值： Xm≤Xset-Rmtg? Rm≤Rset+Xmctgа 代入數(shù)據(jù)為： 15.695≤Rset-7.31× Xset≥16.60875(Ω) 即 7.31≤Rset +15.695× Rset≥-1.752 第二象限的整定值： Xm≤Xet Xset≥15.695(Ω) Rm≥-Xmt

53、gа 7.31≥-15.695tg20 7.31≥-5.7121 第四象限的整定值為： Rm≤Rset Rset≥7.31 Xm≥-Rmtgа 15.695≥-7.31tg20 15.695≥-2.6604 動作判據(jù)為： -Rmtgа≤Xm≤Xset-Rmtg? -Xmtgа≤Rm≤Rset+Xmctgа 代入數(shù)據(jù)為： -2.6604≤15.695≤Xset-0.9138 -5.7121≤7.31≤Rset=9.0612 3.6 高頻零序參數(shù)計算及動作值整定 零序保護整定值按正負(fù)序的3.5倍整定 第一象限 Xset≥58.1306 Reset≥-6.13

54、2 第二象限 Xset≥54.9325 第四象限 Rset≥25.585 動作判據(jù)為 9.3114≤58.1306≤Xset-3.1983 -19.9924≤25.585≤Rset+31.7142 第4章 高頻保護軟件設(shè)計 4.1高頻保護功能概述 本保護包含高頻距離保護和高頻零序方向保護。分別反映相間故障和單相接地故障。 (1)該保護有相電流差突變量原理的啟動元件D11．當(dāng)線路在保護范圍內(nèi)故障時，該啟動元件動作．驅(qū)動其執(zhí)行繼電器KST，同時使保護進入故障處理程序，進行故障計算。 (2)啟動元件動

55、作進人故障處理程序后，將執(zhí)行—段相電流差突變量原理的選相程序，以判斷故障類型和相別。判為相問故障時，則計算故障相間阻抗，由帶記億的多邊形動作特性的阻抗元件判別方向。正方向時驅(qū)動停信繼電器KHS ，等待對側(cè)信息。符合出口條件時出口三跳；若判為反方向故障，直接進人振蕩閉鎖程序。 若判為單相接地故障，由零序功率方向元件判別方向，兩側(cè)均為正方向時，60ms內(nèi)出口選相跳閘：反方向時則進入振蕩閉鎖程序。 (3)高頻距離保護開放100ms。高頻零序保護不需振蕩閉鎖，在第一次故障時不帶延時，但60ms內(nèi)不動作，以后再動作需帶60ms延時．其目的是防止零序功率倒向引起高頻零序保護的誤動。在振蕩閉鎖狀態(tài)中，

56、高頻零序動作，作用于三跳不選相。在振蕩閉鎖程序中設(shè)有阻抗元件、相電流元件及零序電流元件，用于判別振蕩是否停息，若上述三個元件持續(xù)4s均不動作．說明故障已切除，振蕩已停息，保護整組復(fù)歸。 (4)本線路非全相運行時，高頻距離保護和高頻零序保護退出工作，不再利用通道，此時利用反應(yīng)兩健全相電流差突變量元件D12來判斷健全相是行發(fā)生故障，并用阻抗確認(rèn)。一旦確認(rèn)為健全相又故障，立即出口三跳：為保證可靠切除出口發(fā)展性故障，阻抗元件特性帶偏移。 (5)手投故障線路或重合于永久性故障時，高頻距離保護計算阻抗在保護區(qū)內(nèi)時則瞬時三跳，此時本保護不受對側(cè)高頻信號的閉鎖，所用阻抗特性也與高頻距離保護中阻抗判別元件相

57、同。為了可靠切除出口故障，特性略帶偏移。重合后的瞬時加速功能可在整定時利用控制字投入或退出。 (6)本保護可以由定值單中的控制字選擇為閉鎖式或允許式兩種工作方式。 a工作在高頻閉鎖方式時 發(fā)信：由CPUl高頻保護驅(qū)動的KST觸點控制 停信：由CPUl驅(qū)動的KHS觸點控制．停信條件是:相間故障時為正方向且區(qū)內(nèi)故障，單相接地時為正方向且3I。和3U0大于整定值. 出口跳閘條件：兩側(cè)均為正方向:啟動后至少先收到高頻傳號持續(xù)5ms后才停信收不到對側(cè)高頻信號。 b工作在高頻允許方式時 由KHS繼電器的常開觸點控制發(fā)允許信號，出口條件為：本側(cè)正方向且收到跳頻信號(若通道

58、阻塞其出口條件為：本側(cè)判定正方向且導(dǎo)頻消失)： (7)高頻零序保護所采用的3Uo由三相電壓相加而得(通常稱自產(chǎn)3U。)，當(dāng)電壓互感器二次回路斷線時自動切換到開口三角側(cè)，此時高頻距離自動退出工作，重合閘后的阻抗加速部分也自動退出。高頻零序保護仍繼續(xù)運行。高頻保護不發(fā)斷線告警信號，由距離保護告警。 4.2 高頻保護程序設(shè)計 高頻保護軟件由三部分組成，它們是主程序、中斷服務(wù)程序和故障處理程序。 主程序主要包括上電或復(fù)位后對該保護系統(tǒng)進行初始化、各種自檢、振蕩閉鎖和打印報告等功能。中斷服務(wù)程序主要包括采樣、電流電壓求和自檢、突變量啟動元件D11等功能。故障處理程序主要功能是完成故障計算、邏輯比

59、較和跳閘邏輯，以實現(xiàn)高頻保護功能。 上電或復(fù)位后，CPU執(zhí)行主程序，在系統(tǒng)初始化后開放中斷，程序進人自檢循環(huán)，每隔Ts時間主程序被中斷一次，響應(yīng)中斷后執(zhí)行中斷服務(wù)程序；若被保護線路無故障，突變量元件DIl不動作，在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，仍返回到中斷前的位置，繼續(xù)執(zhí)行主程序，進行循環(huán)自檢。若線路發(fā)生故障，DIl感受到電流突變量而啟動．先將存放在堆棧中的中斷返回地址(自檢循環(huán)中的某一地址)修改為故障處理程序的入口地址，然后再從中斷返回，此時實際上返回到故障處理程序人口，因而不再執(zhí)行主程序而進人故障處理程序。在故障處理程序中要進行故障計算．若故障發(fā)生在保護范圍內(nèi)，保護正確動作，在跳閘及合閘循環(huán)后，

60、回到主程序中部的整組復(fù)歸入口，保護整組復(fù)歸；若是區(qū)外故障，將進人振蕩閉鎖程序模塊，當(dāng)在振蕩閉鎖模塊確認(rèn)系統(tǒng)穩(wěn)定后保護整組復(fù)歸。 高頻保護的主程序流程圖說明 1．初始化 高頻保護的主程序流程圖如圖4.1所示，現(xiàn)說明如下： 初始化分三部分： 初始化(一)是不論保護是否在運行位置都必須要進行的初始化項目，它主要 是對堆棧、串行口、定時器及有關(guān)并行口韌始化。對于并行口應(yīng)規(guī)定每—個端口用作輸入還是輸出，用作輸出則還要賦以正常值，使所有繼電器都不動作。 初始化(二)是在運行方式下才需進行的項目，它主要是對采樣定時器的初始化，控制采樣周期為5/3ms，同時對RAM區(qū)中有關(guān)軟件計數(shù)器和標(biāo)志清零等

61、。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的初始化是裝置在通過全面自檢后進行．主要是將采樣數(shù)據(jù) 寄存區(qū)地址指針初始化，即把存放各通道采樣值轉(zhuǎn)換結(jié)果的循環(huán)寄存區(qū)的首地址存人指針。 2．自檢 (1)RAM區(qū)的讀寫自檢：對RAM區(qū)的每一個地址單元都要進行讀寫檢查，其方法是:先寫入一個數(shù)，然后讀回。若讀回的值與所寫入的一致，說明該單元完好．否則將告警：對單片機內(nèi)的RAM報告“BADRAM”；對片外擴展的RAM報告“BAD6264”。 (2)定值檢查。本裝置每個保護都固化了多套定值，每套定值在固化時都伴隨固化了若干個校驗碼，包括求和校驗碼和一個密碼，供自檢用。當(dāng)按某一方法(例如求和)對定值進行檢查，其結(jié)果應(yīng)與相應(yīng)的校

62、驗碼完全相符。否則報告“SETERR”(定值有錯)。 (3)EPROM的自檢。檢查固化在EPROM中的程序是否改變，最簡單的方法是求和自檢，將EPROM中的某些地址的數(shù)碼(指令或數(shù)據(jù))求和，舍去累加過程中的溢出，保留某幾個字節(jié)，同預(yù)先存放在EPROM中的和數(shù)校驗碼進行比較，以判斷固化的內(nèi)容是否改變。若自檢求和的結(jié)果與校驗碼不符，則報告“BADROM”，并顯示實際求和結(jié)果。 (2)定值檢查。本裝置每個保護都固化了多套定值，每套定值在固化時都伴隨固化了若干個校驗碼，包括求和校驗碼和一個密碼，供自檢用。當(dāng)按某一方法(例如求和)對定值進行檢查，其結(jié)果應(yīng)與相應(yīng)的校驗碼完全相符。否則報告“SETERR

63、”(定值有錯)。 (3)EPROM的自檢。檢查固化在EPROM中的程序是否改變，最簡單的方法是求和自檢，將EPROM中的某些地址的數(shù)碼(指令或數(shù)據(jù))求和，舍去累加過程中的溢出，保留某幾個字節(jié)，同預(yù)先存放在EPROM中的和數(shù)校驗碼進行比較，以判斷固化的內(nèi)容是否改變。若自檢求和的結(jié)果與校驗碼不符，則報告“BADROM”，并顯示實際求和結(jié)果。 (4)開入量的監(jiān)視：每次上電或復(fù)位時，通過全面自檢后，CPU將讀取各開入量的狀態(tài)并存在 ROM區(qū)規(guī)定的地址中，在自檢循環(huán)中則不斷地監(jiān)視開入量是否有 上電或復(fù)位 初始化（一） 工作方式？ 初始化（二） 全面自檢 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初始化 調(diào)試 至監(jiān)

64、控程序 未通過 告警 通過 整組復(fù)歸 QDB=1 ZDB=1 開放中斷 等待60ms 清所有標(biāo)志及計數(shù)器（包括清QDB和ZDB），所有開出量返還 向人機對話 回路送報告 有報告？ 通用自檢 高頻保護專用自檢程序 Y N 運行 自檢循環(huán) 圖4.1高頻保護主程序流程圖 變化，如有變化則經(jīng)18s延時發(fā)出呼喚報告(不告警也不閉鎖保護)，同時給出當(dāng)前時間以及開入量變化前后狀態(tài)、延時18s足為了躲開一些正常的短時開入量的變化，例如通道測試等。 (5)開出量的檢查。開出量的自檢主要是檢查光耦元件和傳送開出量的并行口及驅(qū)功二極管是否損壞，這要考慮兩種情況：

65、一是末發(fā)任何驅(qū)動開出信號而反饋光耦反映有開出信號輸出，這種情況多數(shù)是開出光耦或三極管擊穿，此時報告“BADDRN1”。二足發(fā)出某路開出的驅(qū)動命令，而從開出的反饋端得不到響應(yīng)，此時報告“BADDRV”。通常是好幾路開出通道共用一個自檢反饋回路。 自檢分兩塊進行，一是全面自檢模塊，也叫靜態(tài)自檢，這是在上電或復(fù)位后進入運行狀態(tài)時，對保護硬、軟件均要進行的全面檢查。在全面自檢通過后，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初始化和開中斷、整組復(fù)歸等過程店，程序進入循環(huán)自檢。 循環(huán)自檢亦稱動態(tài)自，這是因為在進行循環(huán)自檢時，每隔5／3ms被中斷—次。CPU要去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。系統(tǒng)無故障時，從中斷返回后繼續(xù)進行被中斷的自檢。

66、 3．其他說明 N 若裝置在上電或復(fù)歸后進入運行狀態(tài)，且在所有的初始化和全畫自檢通過后，先將兩個重要的標(biāo)志QDB和ZDB置“l(fā)”，QDB為啟動標(biāo)志，啟動元件D11動作后置“1”，ZDB為振蕩閉鎖標(biāo)志，進入振蕩閉鎖狀態(tài)時置“1”。這里將兩標(biāo)志先置“1”是十分必要的。在剛開放采樣中斷時不能立即投入突變量啟動元件，因它要用到前兩個周波的電流采樣值，而此時采樣區(qū)是空的，若立即投入啟動元件會因突變量而誤動。在中斷服務(wù)程序中可以看到，若將QDB和ZDB置“1”，，可以使啟動元件D11旁路．即不投入。待中斷開放后經(jīng)過60ms等待，裝置進入穩(wěn)態(tài)，采樣區(qū)已有三周波的數(shù)據(jù)，再在整組復(fù)歸環(huán)節(jié)中把所有標(biāo)志清零，此時才投人啟動元件DIl。 裝置剛上電或復(fù)位時中斷會自動關(guān)閉，故在初始化和自檢完畢后，應(yīng)由軟件開中斷。 在180度附近時因振蕩電流很大導(dǎo)致其誤動。如在30s內(nèi)阻抗和電流元件均返回，判斷為靜態(tài)穩(wěn)定破壞，程序轉(zhuǎn)至振蕩閉鎖模塊，待振蕩停息后整組復(fù)歸。如果阻抗和電流元件動作后持續(xù)30s不返回，判斷為過負(fù)荷，此時報警“OVLOAD”。并閉鎖保護。 高頻保護的中斷服務(wù)程序流程圖說明 在主程序中經(jīng)過初始