基于DSP的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)_圖文

1、華東師范大掌屆工程碩士申請(qǐng)碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼學(xué)號(hào)：兒基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)院、系：往堂隧業(yè)：專熬生王擺一研究方向：一墩厶式避瑤指導(dǎo)教師：姓名：呈維堡奎燾強(qiáng)年月基的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)論文題目：基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)中文捅矍隨著新型繼電保護(hù)裝置特別是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)試技術(shù)有了更高的要求，因此對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試的要求也越來越高。而繼電保護(hù)裝置的不正確動(dòng)作多數(shù)是由繼電保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量造成的，約占以上，而繼電保護(hù)測(cè)試儀又是繼電保護(hù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)不可缺少的設(shè)備，因此它的質(zhì)量的好壞直接影響到繼電保護(hù)裝置質(zhì)量的好壞。本文將討論如何通過和高速來設(shè)計(jì)一種繼保測(cè)試儀，它可以根

2、據(jù)用戶設(shè)定的輸入電流、電壓的參數(shù)，由程序控制信號(hào)源控制電子線路、轉(zhuǎn)換、功率放大，輸出具有一定功率的電流、電壓送給繼電保護(hù)裝置，同時(shí)接收繼電保護(hù)裝置的反饋信息，作出系列響應(yīng)，予以記錄，以達(dá)到自動(dòng)測(cè)試結(jié)果。它能夠?qū)崿F(xiàn)路模擬量的輸出、路數(shù)字量的輸入和路數(shù)字量的輸出。其模擬量的基本波形為：正弦波、三角波、方波和用戶自定義的波形，同時(shí)利用了的處理能力來產(chǎn)生用戶所指定階次的諧波，最高可達(dá)次諧波。這些測(cè)試儀信號(hào)源是借助于與高速、高精度的，采用查表和插值的方法來完成的，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在內(nèi)輸出一個(gè)模擬點(diǎn)，在輸出這些模擬量的同時(shí)。能夠檢測(cè)繼電器的狀態(tài)參數(shù)以及狀態(tài)參數(shù)的變化時(shí)間，從而再根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)完成相應(yīng)的數(shù)字量

3、的輸出，最終檢測(cè)出繼電器的動(dòng)作參數(shù)和動(dòng)作時(shí)間【】釘。為了能夠在內(nèi)完成這一系列的操作，同時(shí)還要保證信號(hào)的精度就必須要用到。通過使用和高速所產(chǎn)生的信號(hào)源，能在頻率為時(shí)輸出高精度的信號(hào)。即時(shí)在小信號(hào)下也同樣能夠保證其精度。在論文中討論了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)：硬件設(shè)計(jì)包括外圍存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、巴特沃斯慮波器的設(shè)計(jì)、防干擾的隔離串口的設(shè)計(jì)等；軟件則包括引導(dǎo)程序、主程序、通信程序以及產(chǎn)生下弦波的插值算法等模塊。在設(shè)計(jì)中充分利用了的高速處理能力，再加上高速、高精度的轉(zhuǎn)換器，從而完成了高精度信號(hào)源的產(chǎn)生。從實(shí)際測(cè)量結(jié)果來看其性能指標(biāo)完全符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而該系統(tǒng)可以用于繼電保護(hù)裝囂的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與測(cè)試。【關(guān)鍵

4、詞】；測(cè)試儀；巴特沃斯慮波器：插值；隔離串口【論文類型】應(yīng)用基礎(chǔ)薹王墮！塑些生豎堡塑型墮堡塑嬰塞復(fù)窶堡：，【，：，曲，曲鼬；，出，；【研基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人所呈交的學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。作者簽名：釜左翌日期：苧竺：！盤學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解華東師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國(guó)家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)

5、將學(xué)位論文用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索。有權(quán)將學(xué)位論文的標(biāo)題和摘要匯編出版。保密的學(xué)位論文在解密后適用本規(guī)定。學(xué)位做作者繇瘩塞鼉導(dǎo)師簽日刪：型：翌：！日期：基，的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)第章研究背景研究的意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平和社會(huì)活動(dòng)對(duì)電力的需求越來越高，保障安全可靠地供電至關(guān)重要，當(dāng)電網(wǎng)和電力系統(tǒng)形成之后，繼電器保護(hù)便在電網(wǎng)中擔(dān)負(fù)著重托：一是保護(hù)電力設(shè)備的安全運(yùn)行：二是保護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，因而繼電器保護(hù)裝置本身的可靠性和運(yùn)行的可靠性是及其重要的。繼電保護(hù)不正確嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行，繼電器保護(hù)裝景

6、的可靠性與制造部門的責(zé)任關(guān)系極大，主要包括兩方面：一是設(shè)計(jì)質(zhì)量，二是制造質(zhì)量。現(xiàn)根據(jù)“全國(guó)電網(wǎng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)分析”的資料，選擇幾例比較大的電網(wǎng)事故來說明繼電保護(hù)設(shè)備的不正確動(dòng)作對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的嚴(yán)重影響。華北電網(wǎng)候村變電站事故。華北電兩神候線發(fā)生相接地故障，該線路保護(hù)正確動(dòng)作，跳檑、故障消除，但隨即神候村側(cè)開關(guān)失靈，保護(hù)誤動(dòng)，跳神候線三相開關(guān)，并跳聯(lián)變和遠(yuǎn)跳線路對(duì)側(cè)開關(guān)，造成候村變電站系統(tǒng)全停。電網(wǎng)花黃線解網(wǎng)事故。西北電網(wǎng)線路、花側(cè)負(fù)序方向保護(hù)誤動(dòng)跳閘。黃家寨系統(tǒng)與主網(wǎng)解列運(yùn)行，造成功率缺額，由于青海鋁廠低周減載動(dòng)作過切負(fù)荷，致使解列后的黃家寨系統(tǒng)過電壓，橋黃線過電壓，保護(hù)動(dòng)

7、作過切負(fù)荷，全解列后的黃家寨系統(tǒng)過電壓，橋黃線過電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致橋頭電廠、黃家寨變電站系統(tǒng)停電。山西河滓電廠事故。山西電網(wǎng)河臨線發(fā)生相接地故障，河臨線兩鋇主保護(hù)正確動(dòng)作姚閘。與此同時(shí)，可津電廠的另外兩條出線，河龍線的龍門站側(cè)主保護(hù)誤動(dòng)作跳相，重合過程又誤跳三相，致使河津包廠與系統(tǒng)脫離，造成全廠停電。南方電網(wǎng)與云南電網(wǎng)解列事故。南方電網(wǎng)天平線因天側(cè)高抗本體線圈溫度商，弓起保護(hù)誤動(dòng)，開關(guān)跳聞，同時(shí)天平線天側(cè)阻抗段保護(hù)誤動(dòng)跳閘，安全自動(dòng)裝置動(dòng)作切天生橋電廠臺(tái)機(jī)組并聯(lián)跳魯馬線，使云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)解歹運(yùn)行。遼寧電網(wǎng)文成電站號(hào)主變東母刀閘瓷拄斷裂引起母線故障，母線保護(hù)未動(dòng)作，文成變條出線對(duì)側(cè)保護(hù)段

8、動(dòng)作切除故障，造成文成變?nèi)?。從以上事故中可以充分地看出出于繼電保護(hù)裝鼴誤動(dòng)或拒動(dòng)，嚴(yán)重她影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，不僅問斷對(duì)用戶的正常供電，而且還會(huì)由此造成巨大的、甚基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)至難以估算的經(jīng)濟(jì)損失。因此繼電器保護(hù)裝置的可靠性至關(guān)重要。據(jù)資料顯示，由于制造部門的制造質(zhì)量不良造成繼電器保護(hù)產(chǎn)品不正確動(dòng)作占相當(dāng)大的比例，為以上，因此繼保設(shè)備的質(zhì)量成為關(guān)鍵所在。完成對(duì)繼保設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試便成為繼保設(shè)備是否合格的關(guān)鍵點(diǎn)，它不僅能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，還能夠根據(jù)測(cè)量值來調(diào)整其參數(shù)，從而指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。而繼電器保護(hù)測(cè)試儀便成為繼保產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)必不可少的設(shè)備，它能夠模擬電網(wǎng)運(yùn)行

9、時(shí)的各種狀態(tài)，從而完成繼保設(shè)備的測(cè)試。因此繼電保護(hù)測(cè)試儀質(zhì)量的好壞將直接影響到繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量，故對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀的研究意義重大。微機(jī)型繼電器保護(hù)測(cè)試儀是由人機(jī)對(duì)話接口設(shè)定輸入電流、電壓的參數(shù)，由程序控制信號(hào)源指導(dǎo)電子線路、轉(zhuǎn)換、功率放大，輸出具有一定功率的電流、電壓送給繼電保護(hù)裝曼，同時(shí)接收繼電保護(hù)裝置的反饋信息，作出系列響應(yīng)，予以記錄，以達(dá)到自動(dòng)測(cè)試結(jié)果，并將結(jié)果以文字、圖表打印報(bào)告【¨。國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀隨著新型繼電保護(hù)裝置特別是微機(jī)保護(hù)的推廣應(yīng)用，對(duì)測(cè)試技術(shù)有了更高的要求，涉及到計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試等先進(jìn)技術(shù)的繼電保護(hù)測(cè)試裝置也陸續(xù)出現(xiàn)。國(guó)內(nèi)和國(guó)外生產(chǎn)這種測(cè)試儀的廠家也較多，但其性

10、能指標(biāo)也各不相同。首先查看一下國(guó)內(nèi)外繼保測(cè)試儀對(duì)輸出值和設(shè)定值的誤差處理問題【】【¨：由于測(cè)試儀在出廠后，已將其精度校驗(yàn)，但在測(cè)試時(shí)，一旦負(fù)載阻抗較大，輸出波形削頂或產(chǎn)生自激振蕩，使得輸出值和設(shè)定值產(chǎn)生誤差，像瑞典的雖然采用了測(cè)量自動(dòng)反饋修正，但負(fù)載阻抗較大時(shí)，功放級(jí)飽和后，自動(dòng)反饋修正的誤差反而會(huì)變大。江西華東電力儀器廠一采用專有的失真判別措施，當(dāng)輸出電壓、電流與計(jì)算機(jī)設(shè)定的誤差值超過時(shí)發(fā)出警告，超過的延時(shí)關(guān)機(jī)，但這也沒有從根本上解決問題。其次再來看一下程序控制信號(hào)源的產(chǎn)生【¨：目前大多數(shù)的試驗(yàn)裝置是由數(shù)據(jù)通信電纜將機(jī)中計(jì)算好的瞬時(shí)值傳往，產(chǎn)生信號(hào)源，有的是逐點(diǎn)傳送的，例

11、如北京威特公司的、廣東昂立的其基波每周只有個(gè)點(diǎn)，幅頻特性很差，諧波疊加和變頻試驗(yàn)只是定性的，而非定量的，在這兩個(gè)項(xiàng)目中輸出的試驗(yàn)值與機(jī)的整定值有誤差。第三，從數(shù)模轉(zhuǎn)換來看：由于國(guó)內(nèi)測(cè)試儀數(shù)模轉(zhuǎn)換位數(shù)較少，基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)在工頻時(shí)精度較好，但在小電壓下精度較差。從以上可以看出，無論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的繼保測(cè)試儀都存在不同程度的欠缺。因此關(guān)鍵要解決的問題就是保證頻率在下，能夠同步輸出高精度的信號(hào)，以及保證在小信號(hào)下，同樣能夠保證其高精度。為了能夠同時(shí)輸出路模擬量以及在較高頻率下也能輸出高質(zhì)量的信號(hào)，這就必須保證在一個(gè)周期內(nèi)輸出較多的點(diǎn)數(shù)，這樣就需要使用高速的處理器和高速、高精度的，對(duì)于

12、正弦波的輸出，可以先將正弦值存放到表中，其間采用插值的方法來完成其它點(diǎn)的輸出，考慮到運(yùn)算速度，為此采用線性插值法。為了改善的輸出波形，在的輸出端應(yīng)使用濾波器，由于濾波器的使用以及其后功率放大器的作用，使得最終輸出的波形的幅值、相位可能會(huì)發(fā)生改變，從而口得不到高質(zhì)量、高精度的波形。在硬件無法達(dá)到所需精度的情況下，使用軟件對(duì)每個(gè)通道單獨(dú)進(jìn)行幅值和相位的補(bǔ)償，這樣就需要高速的處理器來完成。為了能夠快速響應(yīng)用戶對(duì)狀態(tài)參數(shù)的改變，串口的波特率相對(duì)來說要高，而高波特率帶來的問題是通信可靠性的降低，為此采用了隔離串口來解決該問題，同時(shí)從端向端傳送的數(shù)據(jù)的方式是批量傳送，因此也就解決了在進(jìn)行諧波疊加和變頻試驗(yàn)

13、誤差大的缺點(diǎn)。塑墮：墮壅墮堡堡簍型墮垡塑塑塞芝塞墊第章系統(tǒng)數(shù)字部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體方案在本設(shè)計(jì)中采用了高性能的芯片作為，是專門用于數(shù)字信號(hào)處理的芯片，它計(jì)算能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快，同時(shí)再加上采用了位高速轉(zhuǎn)換器因此完全能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的模擬信號(hào)。同時(shí)采用了隔離串口的設(shè)計(jì)，使得與機(jī)的通信質(zhì)量得到保證。主要工作流程是：儀器加電后，首先將中的程序裝載到中，然后對(duì)一些數(shù)字量進(jìn)行初始化，對(duì)儀器中的電壓放大器、電流放大器，進(jìn)行些初始化操作。完成之后就等待與機(jī)進(jìn)行通信，當(dāng)通信建立之后，就根據(jù)機(jī)端發(fā)送的命令進(jìn)行一些模擬量的輸出、數(shù)字量的輸入與輸出，最終再根據(jù)機(jī)端的命令完成試驗(yàn)。為了能夠真實(shí)模擬電網(wǎng)的實(shí)際環(huán)境，測(cè)試

14、儀必須能夠輸出路的模擬量，其頻率至少能夠達(dá)到，輸出的波形可以為正弦波、方波、三角波以及用戶自定義的波形：能夠完成測(cè)試?yán)^電器時(shí)所需的路開入量、路開出量；能夠完成對(duì)功率放大部分各種保護(hù)信號(hào)的檢測(cè)，同時(shí)根據(jù)檢到的信號(hào)完成相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。測(cè)試儀所能完成的試驗(yàn)有：觸發(fā)試驗(yàn)、手動(dòng)試驗(yàn)、故障轉(zhuǎn)換試驗(yàn)、整組試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、啟動(dòng)返回實(shí)驗(yàn)、毫秒計(jì)時(shí)試驗(yàn)、諧波觸發(fā)試驗(yàn)、諧波手動(dòng)試驗(yàn)等【】【”。測(cè)試儀原理框圖如圖所示：基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)第章系統(tǒng)數(shù)字部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體方案在本設(shè)計(jì)中采用了高性能的芯片作為，是專門用于數(shù)字信號(hào)處理的芯片，它計(jì)算能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快，同時(shí)再加上采用了位高速轉(zhuǎn)換器，因此完全

15、能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的模擬信號(hào)。同時(shí)采用了隔離串口的設(shè)計(jì)，使得與機(jī)的通信質(zhì)量得到保證。主要工作流程是：儀器加電后，首先將中的程序裝載到中，然后對(duì)一些數(shù)字量進(jìn)行初始化，對(duì)儀器中的電壓放大器、電流放大器，進(jìn)行一些初始化操作。完成之后就等待與機(jī)進(jìn)行通信當(dāng)通信建立之后，就根據(jù)機(jī)端發(fā)送的命令進(jìn)行一些模擬量的輸出、數(shù)字量的輸入與輸出，最終再根掘機(jī)端的命令完成試驗(yàn)。為了能夠真實(shí)模擬電網(wǎng)的實(shí)際環(huán)境，測(cè)試儀必須能夠輸出路的模擬量，其頻率至少能夠達(dá)到，輸出的波形可以為正弦波、方波、三角波以及用戶自定義的波形；能夠完成測(cè)試?yán)^電器時(shí)所需的路開入量、路開出量；能夠完成對(duì)功率放大部分各種保護(hù)信號(hào)的檢測(cè)，同時(shí)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)完成

16、相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。測(cè)試儀所能完成的試驗(yàn)有：觸發(fā)試驗(yàn)、手動(dòng)試驗(yàn)、故障轉(zhuǎn)換試驗(yàn)、整組試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、啟動(dòng)返回實(shí)驗(yàn)、毫秒計(jì)時(shí)試驗(yàn)、諧波觸發(fā)試驗(yàn)、諧波手動(dòng)試驗(yàn)等【¨。測(cè)試儀原理框圖如圖所示：測(cè)試儀原理框圖如圖所示：基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)毋日目開入量叫數(shù)據(jù)緩沖。”，一叫一查串【一待加一一。一開出量數(shù)據(jù)緩沖辟一一叫程序存儲(chǔ)器叼明吲蓑電平卜?？?、一蔓靜墀右：浩嬰一“?！?。一口口低通濾波器，、模擬信號(hào)存儲(chǔ)器部分模擬量輸出部分圖基于的測(cè)試儀原理框圖硬件數(shù)字部分設(shè)計(jì)主要是圍繞進(jìn)行的，主要有：電源部分設(shè)計(jì)、復(fù)位電路設(shè)計(jì)、外圍存儲(chǔ)的擴(kuò)展（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、存放引導(dǎo)程序的存儲(chǔ)器）、電路

17、的設(shè)計(jì)、隔離串口的設(shè)計(jì)，下面分別具體加以說明。特性是一款高性能的位定點(diǎn)；當(dāng)其時(shí)鐘為時(shí)，其指令周期為；程序存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相互獨(dú)立。片上的外設(shè)有“：擁有個(gè)通道；在線的仿真：有一個(gè)位的并行通信接，可以和其它的總線進(jìn)行通信，如：總線、微處理器、等進(jìn)行通信；擁有個(gè)增強(qiáng)型的同步串（）；一個(gè)串（）；還有個(gè)可編程的通用輸入輸出接口（）。片內(nèi)的存儲(chǔ)器有：片內(nèi)擁有一個(gè)位的引導(dǎo)區(qū)；總共有基于）的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)的；程序存儲(chǔ)區(qū)、指令區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)都是可編程分配的，它們共有位的存儲(chǔ)空間。片外可擴(kuò)展的存儲(chǔ)空間：擁有個(gè)位的數(shù)據(jù)擴(kuò)展空間、個(gè)位的程序擴(kuò)展空間：它們擁有靜念和動(dòng)態(tài)控制接口。其封裝形式為腳的

18、封裝，從而在試制樣板時(shí)便于檢測(cè)和調(diào)試。在本設(shè)計(jì)中使用的原因主要是因?yàn)樗倪\(yùn)算速度快。可達(dá)，無論是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)還是程序存儲(chǔ)區(qū)其存儲(chǔ)空間大。這樣才能完成路模擬量的處理、路數(shù)字量的輸入以及路數(shù)字量的輸出。電源部分設(shè)計(jì)電源部分的設(shè)計(jì)使用電源供電的器件主要有：、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換器件以及一些譯碼芯片。根據(jù)器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)，這些器件的最大電流總共為左右，據(jù)此選擇了公司的電源轉(zhuǎn)換器件，它的輸出電壓額定值為，最小值為，最大值為，。輸入電壓范圍較寬，輸入電壓與帶負(fù)載能力具體為：當(dāng)輸入電壓為至?xí)r，其輸出電流為；當(dāng)輸入電壓為至?xí)r，其輸出電流為。在本設(shè)計(jì)中，輸入電壓為，因此它能夠滿足最大電流為的

19、需要。同時(shí)為防止輸入電壓過大，造成穩(wěn)壓器件的損壞阻及其后集成電路的損壞，在其輸入端加入一個(gè)的穩(wěn)壓二極管，在其輸出端加入一個(gè)的穩(wěn)壓二極管。同時(shí)在輸入和輸出端加入一些濾波電容和電感，從而保證輸入和輸出電壓的穩(wěn)定性。具體設(shè)計(jì)電路如圖所示：【秭圖轉(zhuǎn)穩(wěn)壓電路基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)、穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)由于、主要給運(yùn)算放大器供電以及一些基準(zhǔn)電壓器件的作為輸入，而這些基準(zhǔn)電壓的輸入范圍較寬，其后還有相應(yīng)的穩(wěn)壓電路，故對(duì)、輸入不要很穩(wěn)定，因此其電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，只是在輸入端加入一些濾波電容和電感。具體設(shè)計(jì)電路如圖：、圖所示：圖穩(wěn)壓電路圖穩(wěn)壓電路復(fù)位電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)復(fù)位電路的要求；上電后，能夠使復(fù)位信號(hào)至

20、少保持。調(diào)試時(shí)，能夠進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位；復(fù)位信號(hào)要有正電平和負(fù)電平兩種信號(hào)；與配合，要有看門狗的功能；在的使用仿真時(shí)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行復(fù)位。為完成具有上述功能的復(fù)位電路，復(fù)位芯片采用了公司的。其主要功能是：當(dāng)在加電的瞬間或輸入電壓小于時(shí)其輸出端將有一個(gè)至少為的低電平：低電平保證在以下，其典型的供電電流為極小。具體設(shè)計(jì)電路如圖所示：，功耗基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)圖復(fù)位電路的設(shè)計(jì)其中：、：復(fù)位信號(hào)，其中當(dāng)復(fù)位時(shí)信號(hào)為低電平，信號(hào)為高電平：為輸出的看門狗控制信號(hào)，當(dāng)運(yùn)行到?jīng)]有對(duì)看門狗進(jìn)行操作時(shí)，該信號(hào)將為低電平，從而使得信號(hào)為高電平、儂信號(hào)為低電平；：仿真復(fù)位信號(hào)。外圍存儲(chǔ)器的擴(kuò)展引導(dǎo)程序存儲(chǔ)器的設(shè)

21、計(jì)首先分析一下的引導(dǎo)模式：的引導(dǎo)模式是由的、（分別是的第、腳）控制的。當(dāng)上電復(fù)位后，在的上升沿鎖住、引腳的電平，從而根據(jù)這種信號(hào)組合成的種狀態(tài)擁有種操作模一【】、模式：在模式的狀態(tài)下。將從￥的地址處開始執(zhí)行程序，并且它的等待周期為個(gè)。、模式：在模式的狀態(tài)下，將從￥的地址處開始執(zhí)行程序，此時(shí)引導(dǎo)程序?qū)褏^(qū)以￥為起始地址的程序裝入到指定的存儲(chǔ)區(qū)，并且它訪問外部的等待周期為個(gè)。在讀取外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是以字節(jié)的形式讀取的，它讀取個(gè)字節(jié)然后形成一個(gè)位的字。首先讀取的是字的最低位的字節(jié)然后是中間的字節(jié)，最后是最高位字節(jié)。當(dāng)程序裝載完成后，將從裝載程序的起始處開始執(zhí)行。、模式：在模式的狀態(tài)下，將從￥的地址處開

22、始執(zhí)行程序，基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)此時(shí)它將通過接口加載程序。其加載程序類似于模式，只不過是通過接口進(jìn)行的。、模式：模式是保留，以后擴(kuò)展使用。其它的操作模式就不再介紹，具體查看的用戶手冊(cè)。在本設(shè)計(jì)中，使用模式作為程序的引導(dǎo)。當(dāng)上電復(fù)位后，出于是在的上升沿鎖住、引腳的電平所以為保證操作模式的可靠性，在信號(hào)上升后，需要將、的引腳電平仍然保持一段時(shí)間（盡管的用戶手冊(cè)上沒有要求，但為了引導(dǎo)模式可靠），這樣就需要設(shè)計(jì)一個(gè)操作模式電路，因?yàn)?、引腳還是一個(gè)復(fù)用引腳，否則可以直接將其接入一個(gè)固定的電平，當(dāng)該電路完成引導(dǎo)操作后，其它復(fù)用的功能應(yīng)該不受影響。在這里仍然運(yùn)用復(fù)位電路所使用的復(fù)位芯片的性質(zhì)，

23、當(dāng)輸入低于時(shí)然后又高于時(shí)，其輸出端輸出一個(gè)的低電平，這樣就可以將的輸入端接到的復(fù)位引腳來完成所需的功能。具體設(shè)計(jì)電路如圖所示：匕警叫，。嚴(yán)壬叫暑斗芤乙圖操作模式電路的設(shè)計(jì)由于輸出的驅(qū)動(dòng)能力有限，在它的輸出端加入一個(gè)與來增強(qiáng)其驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)復(fù)位事件發(fā)生后，復(fù)位信號(hào)和的模式選擇信號(hào)的時(shí)序如圖基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)所示：圖模式選擇信號(hào)時(shí)序圖由以上的時(shí)序可知：當(dāng)復(fù)位信號(hào)由低到高后，、信號(hào)仍保持一段時(shí)間的低電平，這樣就保證了在信號(hào)的上升沿，鎖住、為低電平，為高電平，當(dāng)引導(dǎo)操作完成后，、其它復(fù)用的功能將不受影響。：電路的設(shè)計(jì)在操作模式中，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)有個(gè)等待周期，因此對(duì)的速度要求不是很高，

24、能在以下就可以了，同時(shí)由于這是存放引導(dǎo)程序，因此對(duì)它的容量有就足夠了。為此選擇了公司的，它的供電電壓為至，數(shù)據(jù)寬度為位，容量為字節(jié)，最快讀取周期為，完全能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求。具體設(shè)計(jì)電路如圖所示：堇！竺墼壁坐墨堡塑型墮垡盟嬰窒量壅墨，圖控制信號(hào)說明：電路的設(shè)計(jì)接到的第腳（信號(hào)）：接到的第腳（）。程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與設(shè)計(jì)的程序存儲(chǔ)器分為兩部分：內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器。內(nèi)部程序存儲(chǔ)器可以通過編程來確定其大小，但最多不能超過。而外部程序存儲(chǔ)器的大小最多可以擴(kuò)展為位。同時(shí)在訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器時(shí)其指令周期是不同的，在訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，其讀寫周期為，而訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，其讀寫周期最抉

25、為。也就是說，在編寫程序時(shí)，要將一些實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)的程序、運(yùn)算量大的程序放到內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中。而把一些一般性的程序放到外部程序存儲(chǔ)器中運(yùn)行，或者在運(yùn)行的過程中可以將基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)一些外部程序存儲(chǔ)器中的程序搬到內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中運(yùn)行，這樣才一能充分發(fā)揮的運(yùn)算能力。在本設(shè)計(jì)中，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器配置為，外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展為位。由于程序存儲(chǔ)器沒有數(shù)據(jù)寬度為位的存儲(chǔ)器芯片，有位和位存儲(chǔ)器，這樣可以用一片位和一片位的存儲(chǔ)器組合，形成一個(gè)位寬的存儲(chǔ)器，但考慮到位芯片與位芯片一致性的問題，故采用片位的程序存儲(chǔ)器來擴(kuò)展為一個(gè)位寬的存儲(chǔ)器?？紤]到在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)其讀寫周期最快為，同時(shí)考慮其它

26、的因素，因此外部程序存儲(chǔ)囂的讀寫周期應(yīng)在為以下。通過以上分析，選擇了公司的系列，容量為，該芯片由供電，訪問周期有、級(jí)別，綜合考慮，選擇了級(jí)別的存儲(chǔ)器，具體型號(hào)為。具體設(shè)計(jì)電路如圖（）、圖（）、圖（）所示：，）船】始幻船腳船帕詫圖（）低位程序存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)程且髓船口幻僦尬圖（）中位程序存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)船虻。船。船）帕圖（）控制信號(hào)說明：高位程序存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)接到的第腳（）：接到的第腳（）接到的第腳（）。接到的第腳（）。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為兩部分：內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以通過編程來確定其大小，但最多不能超過。而外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的大小攝多可

27、以擴(kuò)展為個(gè)位。同時(shí)在訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其指令周期是不同的，在訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，其讀寫周期為，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)。其讀寫周期最快為。也就是說，在編寫程序時(shí)，要將一些訪問次數(shù)多的數(shù)據(jù)放到內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，而把一些一般性的數(shù)據(jù)放到外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中運(yùn)行，這樣才能充分發(fā)揮的運(yùn)算能力。在本設(shè)計(jì)中，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置為，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展為位。由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器沒有數(shù)據(jù)寬度位的存儲(chǔ)器芯片，有位和位寬度的存儲(chǔ)器，這樣可以用片位和位寬度的芯片組合，形成一個(gè)位寬的存儲(chǔ)器，但考慮到位芯片與位芯片一致性的問題，故采用片位的存儲(chǔ)器來擴(kuò)展為一個(gè)位寬的存儲(chǔ)器?？紤]到在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其讀寫周期最快

28、為，同時(shí)考慮其它的因素，因此外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫周期應(yīng)在為以下。通過以上分析，選擇了公司的系歹，該芯片由供電，容量為，訪問周期有、級(jí)別，綜合考慮，選擇了級(jí)別的存儲(chǔ)器，具體型號(hào)為?；诘睦^電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)具體設(shè)計(jì)電路如圖（）、圖（）、圖（）所示：蓖船釉蟛船堂羔罨。一。舊，（墜圭：直、陀圖（）低位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)矗直庀，髓，肋幻？船船圩型三巳；！，幻蕊意皇，芒柵塾，玎土直矗】直輔串圖（）中位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)型？墜基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)虻尼。腳船三喜，】【盯望！船眥巧衛(wèi)，型鉑！圖（）高位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器接口的設(shè)計(jì)由于內(nèi)部沒有，因此的程序需要保存在外部的非易失的存儲(chǔ)器中，為

29、此選擇了作為的主程序存儲(chǔ)器，這樣通過機(jī)端的軟件就很方便更新的主程序。中不僅要存儲(chǔ)的主程序，還要存放一些重要的數(shù)據(jù)，如：為配合對(duì)每一路所進(jìn)行的一些精度校驗(yàn)，用戶所進(jìn)行的一些操作與結(jié)果的保存，這些都要存放到中。根據(jù)以上分析以及以后程序擴(kuò)展等，的容量應(yīng)大一些。同時(shí)考慮到的資源，選擇串口的比較適合本設(shè)計(jì)。為此選擇了公司的，它的供電電壓為到，正好與的電平相配合：它的訪問接口為串行接口，最大時(shí)鐘頻率為；對(duì)它進(jìn)行的編程操作是按頁(yè)進(jìn)行的，它共擁有頁(yè)，每頁(yè)有個(gè)字節(jié)；支持頁(yè)和塊的擦寫；擁有兩個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)，口從而使得在對(duì)內(nèi)部單元編程時(shí)也可以接收數(shù)據(jù)“一。的功能框圖如圖所示：基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)）黛篇圖

30、的功能框圖接口電路如圖所示：啦唑罩再，醛里卓辱肥種骶。，型攔蘭卜而習(xí)壁坐芒囂肯一圖控制信號(hào)說明：接口電路接的第腳（）：接的第腳（）；接的第腳（）；接的第腳（）；接接的第腳（）。電路的設(shè)計(jì)在一定的采樣頻率下，小信號(hào)精度僅與的位數(shù)有直接的關(guān)系。對(duì)于滿量程為交流有效值），如果采用位的轉(zhuǎn)換器，其量化誤差約為，基下的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)采用位時(shí)則只有，對(duì)于輸出電流其衰減分別為和通過對(duì)離散信號(hào)的傅里葉分析，采用位，在的輸出電流中含有定成分的、等諧波信號(hào)。而采用位，在電流中所包含的諧波信號(hào)在以上，這些諧波完全可通過低通濾波過濾掉。另外，小信號(hào)的精度問題也可采用信號(hào)分檔的辦法得到解決。在本設(shè)計(jì)中由于需

31、要輸出路模擬信號(hào)，而且這些信號(hào)應(yīng)是同步輸出，考慮到輸出精度與輸出路數(shù)，為此選用公司的。該芯片為位的轉(zhuǎn)換器件，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為，單電源供電為，雙電源供電為±，雙數(shù)掘緩沖區(qū)，可以從的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，可通過編程的方口法將內(nèi)部的寄存器數(shù)值同時(shí)復(fù)位至或。主要控制引腳說明：第至腳：至，轉(zhuǎn)換后的位數(shù)據(jù)；第腳：，復(fù)位選擇引腳，它決定了信號(hào)的動(dòng)作，當(dāng)它為高電平時(shí)，復(fù)位命令將把中寄存器的內(nèi)容置為；當(dāng)為低電平時(shí)，復(fù)位命令將把中寄存器的內(nèi)容置為。第腳：復(fù)位信號(hào)，邊沿觸發(fā)。第腳：，用于裝載寄存器中的數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)換，上升沿觸發(fā)。第腳：，當(dāng)信號(hào)為低時(shí)，從輸入寄存器中讀取控制數(shù)據(jù)。第、腳：、，當(dāng)信號(hào)為低時(shí)，通過、的

32、組合用于選擇轉(zhuǎn)換的通道。第腳：，片選信號(hào)，低電平有效。第、腳：、通道轉(zhuǎn)換后的模擬量的輸出端?；诘睦^電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓電路的設(shè)計(jì)【“妒豐牛于一意、，產(chǎn)一一。一，二。上劃懈一至。拋靜。阡。焉票芋劃芻。苧，：圖轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓電路其中采用高精度的，為的穩(wěn)壓管，精度為基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)強(qiáng)墨墨鞋磐口芝、南囂舌堞城吐飛群窶麟一玨、手一丁圖前四路轉(zhuǎn)換電路圖中間四路轉(zhuǎn)換電路基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)圖后四路轉(zhuǎn)換電路數(shù)據(jù)緩沖電路的設(shè)計(jì)由于電源電壓為，其數(shù)據(jù)線、地址線的電平也為，但的電源電壓為，它的地址線、數(shù)據(jù)線、以及控制線等都為，所以在和之間需要電

33、平轉(zhuǎn)換芯片，這樣才能使和之間的電平相匹配。由于和之間的數(shù)據(jù)通信為雙向的，故電平轉(zhuǎn)換的芯片的傳輸方向也應(yīng)為雙向的。出于以上的考慮，選擇了公司的，該芯片為雙電源供電（和），位雙向的電平轉(zhuǎn)換器。并且還可以通過其，引腳控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍?dāng)其輸出使能端為高電平時(shí)，、兩側(cè)的數(shù)掘總線為高阻狀態(tài)。具體的傳輸方向與相應(yīng)的總線狀態(tài)如表所示：表輸入操作模式低電平低電平側(cè)數(shù)據(jù)向側(cè)傳輸?shù)碗娖礁唠娖絺?cè)數(shù)據(jù)向側(cè)傳輸高電平高阻狀態(tài)基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖電路的具體設(shè)計(jì)如圖、圖、圖、圖所示，鷹帕圖控制信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換器電路，帕圖低位數(shù)據(jù)信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路帆，皿嘲；船日矗出甜圖中位數(shù)據(jù)信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路基于的繼電器

34、保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)羆，吖矗，船圖高位數(shù)據(jù)信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路隔離串口電路的設(shè)計(jì)由于測(cè)試儀中的電源、放大器都是采用開關(guān)放大技術(shù)，同時(shí)其功率較高，因此它的干擾較大，為了保證與機(jī)通信質(zhì)量的可靠性，設(shè)計(jì)了隔離串，這樣不但防止外部串口電壓的變化破壞機(jī)器的串口電路，同時(shí)也提高了串口通信的可靠性。要實(shí)現(xiàn)和機(jī)串口通信的隔離必須要有與隔離的電源、隔離電源采用了公司的一，它的輸入電壓范圍為到，輸出電壓為，功率為，輸入與輸出是隔離的。具體的電路如圖所示：廠、：?！?，）：孛肇圖。一脯。一帕隔離電源電路圖中為一共模線圈，主要為了防止的輸入端對(duì)的干擾，因?yàn)槭情_關(guān)電源，開關(guān)頻率為左右，容易對(duì)輸入端的電壓產(chǎn)生干擾”“，王同時(shí)也是濾波器的輸入電源，所以一定要保證不要受到干擾。圖中就是隔離后的電壓。有了隔離電源，為了能夠使得與機(jī)的通信口實(shí)現(xiàn)隔離，還需要使用高速光藕，光藕采用的是公司的，它的速度為，輸入電流典型值為。具體電路如圖所示：基于的繼電器保護(hù)測(cè)試儀的研究與實(shí)現(xiàn)卜一，南。立蚓【一二。專哪：！專一毅匝三圖隔離光藕電路為了能夠?qū)崿F(xiàn)與機(jī)的通信，還需要將電平轉(zhuǎn)換為電平，在本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)換的芯片采用了公司的，采用供電，擁有兩路收發(fā)電平的轉(zhuǎn)換，但在本設(shè)計(jì)