内高精度的计时功能，工业中的工作温度可在。芯片的工作电压范围是其中在工作，时钟电路计时电压为，可实现年月日星期时分秒显示。内置的非易失性,其擦写次数亿次，广西大学毕业设计论文第三章线路微机继电保护装置的硬件设计且没有内部写延时。芯片通过数据线和时钟线与进行数据传输，在外部掉电的情况下，内置次性电池可保证时钟连续工作年，其硬件电路如图所示时钟图时钟电路路开关量输入输出电路线路保护装置中设有路外部开关量输入电路。这些开关量包括操作继电器的触点以及保护动作所需要的各种压板等。由于外部开关量输入信号与所使用的电源不同，为了避免电气特性及恶劣工作环境带来的干扰，在路输入电路中采用光电耦合器件，对输入信号实现次电光电的转换。在通过光电耦合之后输入信号又通过电解电容滤除部分尖峰脉冲，同时电解电容又与分压电阻形成放电回路，这些措施有效地屏蔽了信号传输过程中所受到的干扰。这些开关量输入之后，将读取各开关量的状态，并存放在数组中。在自检中不断地读入当时的输入开关量状态，并与原来开关量状态进行比较。如发现输入开关量发生变化，则发出信号，并记录输入开关量变化前后各输入开关量的状态。路外部开关量输入电路如图所示广西大学毕业设计论文第三章线路微机继电保护装置的硬件设计路输入图路开关量输入电路按键电路线路保护装置设有个按键，主要用于主程序中的菜单操作，例如翻页，设置密码，定值整定等。按键电路如图所示图按键接口电路路开关量输出电路线路保护装置设有路开关量输出电路，在输电线路发生故障时，广西大学毕业设计论文第三章线路微机继电保护装置的硬件设计会根据采集得到的交流电压电流数据分析当前运行情况与设置好的定值进行比较，根据各种保护判据来判断故障类型，并通过开关量输出电路实现保护动作。路开关量输出电路如图所示路输出图路开关量输出电路路开关量输出电路也采用了光电耦合器件提高信号的抗干扰能力，端子经过通用型继电器与，端子连接，端子经过通用型继电器与,连接。当发出相应的动作信号时，闭合开关，使信号能够传输到外部。液晶显示电路线路保护装置采用带字库的液晶显示器，用于显示采样得到的各种参数以及菜单等。工作电压为，液晶屏幕为，可显示行，每行可显示个汉字，具有种工作模式即并行位并行位串行线和串行线，本装置中采用串行线方式。的为片选管脚，为数据输入管脚，脉冲输入管脚。显示电路如图所示广西大学毕业设计论文第三章线路微机继电保护装置的硬件设计液晶显示图液晶显示电路本章小结本章主要介绍了线路保护装置的硬件电路，包括交流信号采集电路，角度测量选相电路，时钟电路，开关量输入输出电路和液晶显示电路。着重分析了三相交流采样电路和角度测量电路，因为采样信号的处理和计算对于判断故障类型，启动相应的保护动作是非常重要的。同时使用建立了交流信号滤波的电路模型，通过波形图比较了和型阶低通滤波器滤波效果并分析这种滤波器幅频相应特性。广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序第四章线路保护装置的主程序主程序设计分析微机线路保护装置的主程序如图所示系统初始化自检选择整定区号定值固化开启定时器保护算法分析返回是否有上升沿触发符合故障判断条件延时保存故障记录启动相应保护动作显示异常信号启动外部中断启动数据采样计算电压,电流,频率等电参数是否到采样间隔时间显示各项参数是否进行定值整定整定定值,时限,压板继续整定图保护装置主程序流程图线路保护装置的程序使用语言编写，按照不同的功能如显示外部中断等，对程序进行了模块化设计，方便了调试和修改。软件设计分为整定测试部分和故障判断处理个部分。整定部分是对各种保护定值和时限按照规定的步长和范围进行整定。本保护装置可以独立整定套保护定值广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序并存储，定值区号为。测试部分是对时间日期，电压，电流，频率，相位角等关键参数进行测试计算。路交流信号通过低通滤波器，进入采样，运用傅立叶算法或最小二乘法对电压，电流的幅值和初相位进行计算。使用的外部中断测量频率和相位角差。故障判断处理程序是根据测试部分得到的电压频率等参数，与存储的整定数值进行比较，按照各种故障的判据，进行分析，如果符合种故障的条件则马上启动对应的保护动作如报警或跳闸等，并生成故障报告。本保护装置可以按照时间顺序存储最近发生的个故障报告。整定测试部分和故障判断处理部分在程序中采用菜单化设计，通过按键程序实现翻页，整定，算法选择等，操作和调试都十分方便。故障判断与处理程序故障判断与处理程序是本保护装置软件程序的核心部分，故障判断程序对进过算法处理的采样数据，经过保护算法判断，当符合故障判据，则故障处理程序将启动相应的保护动作。故障判断流程图如图所示数据采样傅立叶算法滤波频率相位角等参数计算故障判据判断满足故障条件保护时限延时满足故障条件存储故障时间和故障参数启动保护动作或报警返回生成故障报告图故障判断处理流程图本保护装置可以完成包括段式电流保护，后加速保护，低电压保护在内的种线路保护，根据第二章分析的各种保护算法，实现程序设计。广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序时钟软件设计本装置采用芯片计时，与芯片之间通过总线进行数据读写，的时间通过液晶屏幕显示出来，程序流程图如图所示开机上电开启总线设置状态寄存器设置时间寄存器是否为小时制时间是否正确读取时间寄存器将码转换为进制液晶显示实时时间图计时程序流程图液晶显示软件设计本装置液晶显示部分采用芯片，和通过同步时钟线和串行数据线完成数据的传输。设置片选引脚为高电平，时钟线发送时钟信号到，数据线发送数据和指令到，具体程序流程图如图所示广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序图液晶显示程序流程图主菜单的软件设计主菜单程序主要包括测量计算电压电流等主要参数，实现套定值的整定，检测开关量状态等功能。本程序将菜主菜单分为测试，查看，整定，设置，传动，报告个大的部分。测试部分负责显示电压，电流，频率和时间等整定部分负责定值的整定和切换查看部分负责显示定值，开关量状态等设置部分负责设置时钟，密码传动部分负责检查并显示继电器的状态报告部分用于显示故障报告和操作记录。主菜单程序流程图如图所示液晶初始化屏幕清屏写入位控制字写操作写入位数据发送至液晶显示广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序主程序入口测试菜单三相电压有效值三相电流有效值频率功率因数查看菜单定值显示电流段保护定值电流二段保护定值过负荷保护定值后加速保护定值零序电流保护定值三相次重合闸定值低电压保护定值低频减载保护定值断线检测定值程序版本开光量输入状态整定菜单密码输入正确定值整定整定结束是否固化定值定值固化成功输入整定区号是否切换定值区返回定值固化失败设置菜单密码输入正确通讯地址修改密码修改时钟修改传动菜单选择出口继电器告警跳闸异常合闸故障报告菜单查看故障报告查看操作记录图主菜单程序流程图实验结果分析波形测试与分析本保护装置的关键部分是交流采样，通过软件程序实现每周期采样个点。下面以交流信号为例。当通过电压互感器之后，进入下级广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序运算放大器，用数字存储示波器测得的波形如图所示图相电压经过运放前的波形黄色和运放后的波形蓝色经过运放后，通过阻值为的电位器，该电位器可调节电压幅度，为了保证采样数据准确性应调整电位器，使采样信号与原始信号的误差最小，如图所示图相电压经过电位器前的波形黄色和电位器后的波形蓝色在测算相位角差和频率时，需要将转换为方波并送入外部中断端口，如图所示图相电压波形和其方波信号根据次上升沿中断的时间差，程序计算出频率为，基本达到所要求的精度,使用信号发生器产生不同幅值的正弦信号电压测试与误差分析测得电压和如下表所示广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序表实际电压与测量电压表实际电压有效值采样角度电压瞬时值测量电压有效值采样角度电压瞬时值实际电压有效值采样角度电压瞬时值测量电压有效值采样角度电压瞬时值实际电压有效值采样角度电压瞬时值测量电压有效值采样角度电压瞬时值表实际电压与测量电压表实际电压有效值采样角度电压瞬时值测量电压有效值采样角度电压瞬时值测量电压有效值采样角度电压瞬时值测量电压有效值采样角度电压瞬时值通过比较发现，实际的和值与测量值有定的误差，但是误差并不广西大学毕业设计论文第四章线路保护装置的主程序大，这方面是受到信号正半波与负半波畸变的影响。另方面是受到采样点数的限制，采样点数越多，精度越高。时钟测试实验本装置采用时钟芯片用于计时，在北京时间月号点分秒开机后，程序运行，液晶屏幕显示为月号点分秒，准确记录了当前时间。当计时与当前时间出现偏差时，可通过调整相应的时间寄存器对时间进行校正。本章小结本章对选相等关键模块的软件设计给出了详细的流程图，并以为例，用示波器测量了其在各阶段的波形，计算了的频率和幅值，验证了本装置软件和硬件设计的可靠广西大学毕业设计论文第五章总结与改进第五章总结与改进本文在充分了解国内外继电保护的研究现状以及目前微机继电保护技术发展趋势的基础上，设计了数字微机线路保护装置，该装置集测量，计算，故障判断，保护动作，信号远传等多种功能于身，能够满足目前输电线路的保护要求。硬件和软件的设计工作总结如下在硬件方面，采用了芯片，该芯片负责数据处理，故障判断以及启动相应的保护动作，并生成故障报告上传。交流采集信号芯片选用，完成路信号的采集，为滤除谐波，在采集信号之前，选用低通滤波器滤波。在计算相位角和频率等参数时，硬件采用芯片进行三相选相功能。保护装置具有路开关量输入和路开关量输出电路，电路采用了光电耦合器件，提高信号的