自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

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、重瓦斯、有載重瓦斯等)、低壓側(cè)備電源自投、高壓側(cè)備用電源自投和、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)(包括復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)、低壓?jiǎn)?dòng))、零序保護(hù)、帶二次諧波制動(dòng)的比例差動(dòng)保護(hù)、差電流速斷保護(hù)。（2）線路保護(hù)：包括零序電流、電壓和方向保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、距離保護(hù)、方向性電流保護(hù)、雙回線方向橫差保護(hù)、高頻保護(hù)和低周減載保護(hù)。（3）母線保護(hù)：包括電流比相式母線保護(hù)和完全電流差動(dòng)母線保護(hù)。（4）電容器保護(hù)：包括相間低電壓保護(hù)、相間過(guò)電壓保護(hù)、零序過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)。4微機(jī)保護(hù)PT與電流互感器CT模擬信號(hào)準(zhǔn)確及時(shí)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信息。同CPU系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的DSP技術(shù)，保護(hù)裝置更新很快，但是其硬件結(jié)構(gòu)基本相同，如圖2-4PTCT瓦斯等信號(hào)通過(guò)保護(hù)裝置A/D轉(zhuǎn)換、低通濾波、電平轉(zhuǎn)換、隔離等處理，使保號(hào)輸入處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析，通過(guò)與定值的比較，產(chǎn)生“是”或“非”的相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作時(shí)，還將進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和隔離及信息反饋等任務(wù)。圖4.1微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu)微機(jī)保護(hù)裝置[5]通常是將功能不同的插件組合成完整的保護(hù)裝置，不同的插件為不同功能的模塊。如果按照功能進(jìn)行劃分插件可分為：保護(hù)CPU和監(jiān)控CPU//輸出插件等。微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)原理如圖2-5所示。圖圖4.1.3開關(guān)量輸入/輸出模塊圖圖圖4.2微機(jī)保護(hù)的軟件設(shè)置計(jì)中需要注意系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性、繼承性、可讀性、易修改和維護(hù)等。獨(dú)立，且模塊均使用單入口/出口的結(jié)構(gòu)，易于進(jìn)行程序的調(diào)試、維護(hù)和維護(hù)。目前絕大數(shù)的微機(jī)保護(hù)都是雙CPU的結(jié)構(gòu)，即由保護(hù)和監(jiān)控構(gòu)成的雙CPU系統(tǒng)。這兩類CPU系統(tǒng)都是由采樣中斷服務(wù)和主程序構(gòu)成，只是兩者在采樣中端服務(wù)系統(tǒng)中功能不同，下面以保護(hù)CUP系統(tǒng)為研究對(duì)象分析其程序。4.2.1保護(hù)CPU系統(tǒng)護(hù)CPU系統(tǒng)顯示圖2-11所示，該系統(tǒng)主要包括上電復(fù)位和自檢循環(huán)兩個(gè)程序。行接口，寄存器、計(jì)數(shù)器、整定值的加載和換算以及各種標(biāo)志的設(shè)置，并進(jìn)行初始化自檢。系統(tǒng)元器件以及工作完好。在自檢過(guò)程中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置中出現(xiàn)的問(wèn)題，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)閉鎖保護(hù)出口，再由技術(shù)人員排除故障。因此，自檢功能是微機(jī)保護(hù)裝置中獨(dú)有的智能技術(shù)。主要內(nèi)容包括：程序、定值、輸出通道、ROM、以及FLASH等，確保微機(jī)保護(hù)在投入使用時(shí)是完好的。啟動(dòng)，到此為止上電復(fù)位流程全部走完，隨后將進(jìn)入自檢循環(huán)的流程。圖自檢循環(huán)程序[7]為實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的軟件和硬件的自檢，其采用了分時(shí)的辦2s124.2.2采樣中斷服務(wù)程序的功能圖采樣中斷服務(wù)程序[9]的數(shù)據(jù)采集以及處理主要是對(duì)模擬量的采集，并進(jìn)行①啟動(dòng)元件可將計(jì)算處理量較大的故障處理程序不投入運(yùn)行，從而提升了CPU故障處理程序成功獲取故障發(fā)生前后的數(shù)據(jù)，確保計(jì)算的準(zhǔn)確以及故障的判別。高了出口回路的可靠性。程序。5常用的微機(jī)保護(hù)算法與比較點(diǎn)數(shù)，與此同時(shí)還需將算法的數(shù)字濾波功能納入考慮范圍之內(nèi)。5.1正弦函數(shù)算法這類微機(jī)保護(hù)算法是利用正弦函數(shù)[12][13]的特性，假定電流電壓的基波是相位、電流電壓的幅值等，再根據(jù)數(shù)據(jù)的比較和判斷，完成微機(jī)保護(hù)動(dòng)作。以減少誤差的出現(xiàn)[14]。這種算法可以分為采樣值計(jì)算法、導(dǎo)數(shù)算法和半周積分算法這三種類型。電壓有效值。這種計(jì)算方法可以規(guī)避系統(tǒng)頻率對(duì)正弦電流電壓有效值計(jì)算的影響。以正弦電壓有效值計(jì)算為例，分別采樣兩個(gè)相同時(shí)間間隔（t的時(shí)刻電壓u、u21θω2ωθu[t+ΔU+)））1n=1uθω2Uθu+tU=1unmuθ其中是電壓的初相角；ω是角頻率；t是采集時(shí)刻相角；U是電壓電幅；unmU是電壓的有效值；將（2.1）和（2.2）整合可得到：uus）212U=2212））sin（）2同理可得到正弦電流的有效值如下所示：iis）222I=21212sin）2在采樣值積算法[15]中時(shí)間間隔Δt導(dǎo)數(shù)算法是由澳大利亞著名科學(xué)家Morrison與Mann于1971年提出，這種算法基于正弦函數(shù)與余弦函數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算出電流電壓的測(cè)量阻抗等。以正弦電壓有效值計(jì)算為例：2sint）U=U）））正弦電壓的導(dǎo)數(shù)為：2cost）=U將（2-52-6）代入（2-3）式中可以得到：uU=（+u222這種算法只需要采樣一個(gè)時(shí)間間隔，因此在所需要的用到的數(shù)據(jù)窗比較短。一種是來(lái)自電流和電壓平均值替代產(chǎn)生的誤差。該算法是根據(jù)隨意半個(gè)周期中正弦量的絕對(duì)值積分是常量S初相角與積分常量S無(wú)關(guān)。以正弦電壓有效值計(jì)算為例，半個(gè)周期積積分值S計(jì)算如下：2S=Ut)dt））0TUsint=dt2011N/2-1|U|+|U|+|U|Ts≈）220kN/2K=1不高。因而，這種算法具有一定濾波的作用，但是并不能濾除所有的濾波分量，在使用的過(guò)程中仍需要搭配濾波器一同使用。5.2傅氏算法作為周期性函數(shù)或者近視周期函數(shù)的基礎(chǔ)，把輸入信號(hào)分解成一系列函數(shù)之和。傅氏算法[17]是微機(jī)保護(hù)最常用的一種運(yùn)算方法，它可以分解周期函數(shù)為正量。U（t=Usin（nt+）））mn1n0（asint+bcost）=n1n1n=02a=u(t)sinntdtT））nT102b=u(t)cosntdtTnT1012NS0usinusin.......usin(N1)uNsinN）1N2NN1NNN1sin=IK）NNkK1其中第n次相量實(shí)部：UUsinRnmnnn虛部：UUcosInmntg(U)相位角：1UnIn式中U為第n次的電壓分量幅值；為基波角頻率；為0時(shí)刻分量相mn1nab角；和是第n此諧波正弦和余弦分量幅值。nn常用的傅氏算法有以下幾種類型：（1）半波傅氏算法對(duì)基波分量第n個(gè)采集值的半波傅氏算法的公式如下所示：4NU(NKl)cos(l)NK/2URn））l14K/2UU(NKl)sin(l)NNInl1（2）全波傅氏算法對(duì)基波分量第n個(gè)采集值的全波傅氏算