摘要 摘要 母线是电力传输的重要组成部分，母线保护的安全、可靠直接关系到电力系统的安全与稳定。由于母线发生故障常会伴随电弧光，所以如果不能及时排除母线故障，将给电力系统带来严重的危害。因此，利用电弧光保护系统，可快速解除母线故障，使电网安全运行。本文论述了基于数字网络技术的中低压母线发生弧光故障保护装置的研 制。文中首先介绍了系统的原理及总体方案，然后分别介绍了各个子系统的功能。通过对现有各种性能的硬件所进行的比较，为了能做到既满足要求又可降低成本，还可对研制后期的功能进行扩展，因此选用ＤＳＰ （ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７）作为主单元的控制器，选用单片机ＡＴ８９Ｃ５１作为辅助单元控制器。由于电网结构比较复杂，所以采用集中管理与分散控制的方式。通过ＣＡＮ总线实现多个ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７）与ＰＣ机的通信，实现友好的人机界面，可及时地发现是否发生故障，因此可及时赶到现场排除故障，使电网能快速投入运行。将ＰＣ机和数据库连接，从而记录历史数据，以便后期查询哪个通道会发生弧光故障，以及对系统的运行情况进行分析。关键词：电弧光保护系统；中低压母线；ＡＴ８９Ｃ５１； ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７； ＣＡＮ总线ＡｂｓｔｒａｃｔＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅ ｂｕｓｂａｒ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ， ａｎｄｔｈｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｏｆ ｂｕｓｂａｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅｄ ｉｒｅｃｔｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｙａｔ ｎｄ ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｙ ｔｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｂｕｓｂａｒ ｈａｓ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎｒｅｇｕｌａｒｌｙ ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ妙ｔｈｅ ａｒｃ ｌｉｇｈｔ， ｉｆ ｗｅ ｃａｎ ｎｏｔ ｐｒｏｍｐｔｌｙ ｆｘ ｉｔｈｅ ｂｕｓｂａｒｂｒｅａｋｄｏｗｎ， ｉｔ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｓｅｒｉｏｕｓ ｈａｒｍ ｔｏ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｕｓｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｒｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｂｕｓｂａｒ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｗｉｌｌ ｓｏ ｆａｓｔ ｅｒｌｉｅｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｐｅｒａｔｅｓ ｓａｆｅｌｙ．Ｔｈｉ ｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｒｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ＬＶ／ＭＶ ｂｕｓｂａｒｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔｌｎｅｔａ ｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ， ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ． Ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｔｏ ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｈａｒｄｗａｒｅ， ｗｅ ｓｅｌｅｃｔ ＤＳＰ （ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７） ｔｏ ｍａｋｅｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ＡＴ８９Ｃ５１ ｔｏ ｔａｋｅ ｔｈｅ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｕｎｉｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ， ｗｈｉｃｈ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｅｒｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔｓ， ｓ ａｗｅｌｌ ｓ ａｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｎ ｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｑｕｉｔｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ， ｗｅ ｕｓｅ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒｌａｉｚｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｃｅｎｔｒｌａｉｚｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌＵｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ＣＡＮ ｂｕｓ， ｗｅ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈａｔ ａ ｌｏｔ ｏｆ ＤＳＰ （ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７） ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｗｉｔｈ ｔｈｅ ＰＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ． Ａｎｄ ｗｅ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｒｆｉｅｎｄｌｙ ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｔａｃｔ ｓｕｒｆａｃｅ， ｓｏ ｗｅ ｃａｎ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ａｎｄ ｇｏ ｐｒｏｍｐｔｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ｓｃｅｎｃｅ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅｔｈｅ ｆａｕｌｔ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎａｂｌｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｓａｔ ｔｏ ｐｕｔ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． ＰＣｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄａｔａｂａｓｅ ｔｏ ｒｅｃｏｒｄ ｈｉｓｔｏｒｙ ｄａｔａ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｆｕｌ ｆｏｒｗｈｉｃｈ ｃｈａｎｎｅｌ ｈａｐｐｅｎｓ ａｒｃ ｆａｕｌｔ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍｍｏｖｅｍｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ａｒｃ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ； ＬＶ／ＭＶ Ｂｕｓｂａｒ； ＡＴ８９Ｃ５１； ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７；ＣＡＮ Ｂｕｓ学位论文独创性声明学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签“（手写）：咨界签字日期：，）年了月‘一日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。〔保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名（手写）：喜吞导师签名（手写：）卯加签字日期：＇Ｌｏｏ）年了月补日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：签字日期：－－－／喷 ｝月ｖ｝日电话：邮编：第１章引言第１章引言１．１课题背景及其意义 母线作为电能汇集与分配的枢纽，在电力系统占有极其重要的地位。母线运行的可靠性将直接影响到整个电网的可靠性。母线短路故障若不能及时切除，将使事故扩大，破坏电力系统的稳定运行，造成电网的瓦解。目前国内２２０ＫＶ及以上电压等级的母线上，为满足电力系统暂态稳定性要求，一般都装设有专门的快速母线保护，用以快速切除母线区内故障。ＨＯＷ电压等级的母线，视其重要程度和复杂程度，有些装设专门的母线保护，有的则不装。３５ｋＶ及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，无论其出线条数多少、复杂程度如何，一般未装设母线保护，母线故障是靠变压器后备保护（复合电压电压过流保护）切除。中低压母线的故障，虽不会像高压或超高压系统母线故障那样造成系统失 稳、大面积停电等极其严重的灾难后果，但其危害也是很大的，特别是在一些重要的用户变电站和发电厂的厂用电系统，处理不当也会造成重大的经济损失。首先，由于母线短路故障电流大、故障持续时间长，严重危及变压器、开关设备；其次，中低压母线上的出线条数多，操作频繁，三相导体线间距离、与大地的距离都比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，一般都不装设母线保护，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障扩大，从而造成巨大的经济损失。近年来，由于各种原因开关设备被严重烧毁，有的甚至发展成“火烧连营”的事故时有发生。而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当甚至被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门的广泛关注。究其原因大多是因为没有装设中低压母线保护，使母线故障要经过较长时间的延时后才能切除。在故障持续过程中，产生的电弧可能引发其它部位的故障。在采用户内开关柜式配电装置的情况下，电第Ｉ章引言弧还可能将开关柜内的器件点然，引起火灾，大面积烧毁配电设备，甚至造成更为严重的后果。如果装有快速保护，故障发生后保护立即动作，在电弧燃起之前就己将故障切除，则故障可以快速消除，供电可以迅速恢复，损失可大大降低。所以，为了保证变压器及母线开关设备的安全运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中低压母线保护。 现在电力系统的发展，配电网容量的逐渐增大，中低压母线故障对电力系统安全运行的影响越来越严重。开关柜内部弧光短路故障是配电系统中一种非常严重的故障，它的发生往往会造成灾难性的后果，其内部电弧燃烧释放的巨大能量所产生的各种故障电弧效应，严重烧毁昂贵的开关设备，短路电流冲击可损坏主变压器，造成长时间停电。更严重的是，它还会造成附近工作人员的人身伤亡事故。电弧光保护系统具有非常快的动作速度，其整套保护的动作时间在几毫秒 以内，远快于传统母线保护方案。所以，对开关柜各单元室的总故障清除时间可控制在１ ｏｏｍｓ以内。因此，在发生弧光故障，柜内压力和温度急剧增加以前，电弧光保护系统就可以发出跳闸指令切除供给的短路电流，使设备损坏及人员伤害的损失减小到最小。电弧光保护作为中低压母线保护，对配电系统还将提供以下益处：保护昂 贵的主变压器或厂用变压器免受巨大的短路电流冲击而损坏：防止波及站用直流系统，避免事故扩大而造成的经济损失。随着现代微机和光电子技术的发展，各种新型母线保护原理和装置不断出 现，为实现中低压专用母线保护提供了各种解决方案。而本课题确定采用检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息，并对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸信号以切除故障。１．２母线保护发展的概括母线保护在实现方式上主要分为电磁型、集成电路型和微机型母线保护。１．２．１电磁型母线保护电磁型母线保护是最早的实现方式，保护原理简单，实现容易。但是，保第［章引言护性能不是很高，在灵敏度、动作速度、抗１人饱和能力等方面有明显的不足，缺乏对母线运行不同情况条件的适应能力。随着世界上新技术和新器件的发展，电磁型母线保护已逐渐被集成电路型或微机型母线保护所取代。１．２．２集成电路型母线保护集成电路型母线保护在灵敏度、动作速度、抗ＴＡ饱和能力等方面有了相当 的改善，其主要代表中阻抗母线保护已在电力系统中得到了广泛的应用，成为现在母线保护的主选产品。目前在我国电力系统中使用的国外公司中阻抗型母线保护产品主要有ＡＢＢ公司的ＲＥＢ １０３型，ＧＥ公司的ＢＵＳ １０００型。国内厂家的产品主要有上海继电器厂组装生产的ＰＭＨ１５０ （ＲＡＤＳＳ／Ｓ），南京电力自动化设备总厂生产的ＪＭＺ， ＨＭＺ， ＪＣＭＺ系列，许昌继电器厂的ＰＭＨ１４０系列，阿城继电器厂的ＰＭＨ４０系列。这些国内产品均属于仿ＡＳＥＡ公司（现ＡＢＢ公司）的中阻抗集成电路母线保护，在２２０ＫＶ及以下系统有较成熟的运行经验，但在５００ＫＶ系统使用较多的仍是进口产品［４２１文献［ ３ｌ＂ ［４］＂ ［５］就中阻抗母线保护的原理进行了分析，指出中阻抗型母线电流差动保护将高阻抗的特性和比率制动特性两者有效结合，显著降低了母回路的负载阻抗值，较好的保证了区外故障ＴＡ饱和不误动，区内故障正确快速动作。它以电流瞬时值作测量比较，测量元件和差动元件多为集成电路或整流型继电器，当母线内部故障时，动作速度极快，约为１－３ｍｓ。而在１／４周期以前ＴＡ不会１００％饱和，能较好地传变一次侧电流，对ＴＡ无特殊要求，变比可以不一致。这是目前国内各电网的主要选择。 集成电路母线保护在适应母线运行不同情况条件方面还存在某些不足。下面介绍这三种阻抗型母线保护。１．２．２．１低阻抗型的母线保护［６，７１目前，在低阻抗母线保护８ １中用的较多的是电流相位比较式母线保护，它的原理如下：利用总差动电流来判别是否为母线上发生故障。在判定为母线故障的情况下，以差动电流为参考量，用母联电流相位判别故障母线。这种保护可以省略交流切换回路，简化二次接线，适应一次系统的倒闸操作，它不受母线上元件连接方式的影响。但是存在的问题如下１９１．（１）根据电力系统潮流分配，减小系统短路容量等运行方式的需要，要求 第．章引言将两组母线分列运行时，母线保护将失去选择故障母线组的能力。 （２）当两条母线同时故障或相继故障时，只能切除先发生故障的母线，后发生故障的母线不能切除。因为母联开关跳闸后，母联电流消失，母差保护（总差动电流保护母线）选择元件不能动作，致使后发生故障的母线不能切除。（３）当故障发生在母联断路器和母联ＣＴ之间时，无故障母线将被切除。 （４）当母线故障母差保护动作，若母联开关失灵，母差保护无法切除故障。 曾在我国七八十年代出现的ＬＸＢ型母差保护是基于这种原理的典型产品。 从电网的要求看，这种保护无论在性能和运行维修方便上都难以适应，将逐步被淘汰。１．２．２．２中阻抗型的母线保护中阻抗型母线保护１ １０！方案是基于以下两个基本假设： （１）对于外部故障，完全饱和的连接元件的ＣＴ二次回路可以只用其全部直流回路电阻表示。 （２）对于内部故障，空载的连接元件的ＣＴ二次回路可以用一个较大的励磁阻抗表示。它的原理如下：把高阻抗特性和比率制动特性结合起来的一种保护。由于 ＣＴ饱和时的特性即励磁阻抗变得非常小，所以励磁电流也就随之变得非常大，ＣＴ二次回路分得的电流也就很小。在母线外部故障时，差动回路的差动电流变大，因此巧妙的在差动回路中串入一个阻值较大的电阻Ｒａ，当外部发生故障致使故障支路ＣＴ完全饱和时，故障支路的二次阻抗可近似为其全部直流回路电阻与导线电阻之和，此和远小于差动回路中的电阻值，从而使流过所有非故障元件的二次电流之和（等于故障电流）被强制通过故障元件ＣＴ的二次线圈构成的通路，使流过差动回路上的电流大大减小，加在继电器上的电压是数值不大的不平衡电压。当母线内部发生故障时，流过差动回路的是很大的电流（总故障电流的二次电流），加在差动继电器上的电压也会升高，使继电器动作。这种方法有效的解决了外部故障时因ＣＴ饱和带来的保护误动的问题，能保证母线保护可靠、正确、快速动作，且装置原理及实现简单等方面优于微机母线保护。此外，由于国内外微机装置刚刚出现，运行经验缺乏，因此今后几年内中阻抗母线保护装置仍将发挥重要作用ｐｎｊ气第１章引言１．２．２．３高阻抗型的母线保护高阻抗母线保护【 １３１的原理与中阻抗母线保护相近。为防止区外故障母线保护误动作，中阻抗母线保护在差电流回路接入了中阻抗，为确保区外故障母线保护的可靠性，还必须校验由母线保护看向ＣＴ方向整个二次回路的电阻是否满足要求，这在二次回路电缆较长，比率制动系数较大的情况下往往是困难的。高阻抗母线保护在这方面性能要好得多。高阻抗母线保护也称为电压型母线保护，差回路电阻一般为几千欧姆。与中阻抗母线保护类似，高阻抗母线保护对于区内故障也采用ＣＴ饱和前快速动作的方式，区内故障动作速度快。高阻抗母线保护灵敏度高，二次回路接线简单，调试方便，主要技术问题是过电压问题。这在一定程度上限制了它在国内电网的应用［１４１１．２．３微机型母线保护微机型母线保护［ ［１５１采用以单片机为核心的软硬件模块来完成数据采集和分析计算与处理、开关量逻辑判断、控制出口继电器等功能，利用微机的高速处理与控制功能解决母线保护的实时性和选择性等问题。它可以利用软件调整ＣＴ变比，省去了辅助变压器；直接利用软件对数据进行适当组合实现切换，可避免传统母线保护中，为满足母线的运行方式变化而进行的ＣＴ二次电流回路的电气切换，提高了可靠性和安全性：能利用软件对软硬件系统进行监视，使保护更加可靠。可通过端口进行数据通讯，实现全变电站的数据和资源共享。文献【 １６１． ［１７１． ［１８１． ［１９１就数字式母线保护的性能进行了分析，比较了数字式与模拟式母线保护之间的特点，指出数字式保护在适应母线运行方式上、保护灵敏性上及可靠性上都具有显著的特点。文献［ ［１８１． ［２０１． ［２１１， ［２２］详细给出了微机母差保护的实现原理。微机母差保护的最主要特点是充分利用计算机进行数字计算的能力，方便地实现带比率制动特性的电流瞬时值差动原理、复式比率差动原理等。微机母差对ＴＡ饱和具有独特的检测方法，抗ＴＡ饱和能力强，国外有的厂家采用波形判别或补偿法来消除ＴＡ饱和的影响，即利用１／４周期前ＴＡ线性传变的采样点，用一定的算法进行波形处理或判别，以保证保护的选择性。国内外的做法，多用同步识别法克服ＴＡ饱和的影响，通过判别差动动作与故障发生是否同步来识别饱和情况。微机母差保护还具有自适应能力，可识别母线运行方式，从理论上可省略引入第Ｉ章引言隔离刀闸辅助触点的麻烦（对双母线接线而言）。同时微机母线保护具有自检功能，可靠性进一步得到提高。更重要的是，微机母差具有通信接口，可方便地与监控系统互联、完成信息的远传与远控，实现自动化。另外，微机母差保护具有调试整定方便的优点．随着微型机保护性能和可靠性的不断提高，微机型母线保护的使用现已不 断扩大。现微机型母线保护的主要主要有ＡＢＢ公司的ＲＥＢ５００分布式微机母线保护、三菱公司的ＭＢＰ－Ｄ型微机母线保护、国家电力公司南京电力自动化设备总厂生产ＷＭＺ－４１型微机母线保护，南京自动化研究院ＢＰ－２Ａ型微机母线保护，ＬＦＰ－９１５Ａ型保护装置１１．２１１．３故障电弧的特性及危害开关柜发生内部弧光故障１ ２３－２５１产生的短路功率可高达８－６０Ｍ Ｗ，所产生的能量则主要与电弧的燃烧时间以及短路电流的平方值成正比，其他因素则包括柜体几何尺寸以及所使用的材料等等。 开关柜内部故障电弧燃烧所造成的故障［２６】效应包括压力效应、燃烧效应（热效应）、辐射和声响效应。中压开养柜在发生内部电弧故障时，电弧温度可达到２００００＇Ｃ，燃烧的电弧将周围的空气加热，引起空气膨胀，并在开关柜内部产生巨大的压力，而使开关柜门可能被炸开，配电房建筑物的墙或天花板可能会倒塌。此外，压力也会使某些不牢固的部件从开关柜中抛出。电弧将使电极材料熔化和蒸发，这些热量通过辐射形式使可燃性材料（比如运行维护人员的服装）着火，非可燃性材料热分解。同时高温高压气体，伴随电弧效应产生炽热的金属和非金属材料颗粒由柜体逸出，造成人身伤害，甚至引起火灾。发生弧光故障时产生的明亮弧光，还可能引起运行维护人员暂时性失明，巨大的声响效应可能引起休克，这都增加弧光故障伤害的危险性。总之，开关柜发生内部电弧故障，不论是对开关设备还是对附近的工作人员，其危险性都很大。开关柜内部故障电弧燃烧所产生的能量，主要与短路故障电流及电弧嫩烧 的时间有关，如图１．１所示。从图中可以看出，电弧燃烧持续时间超过ｌｏｏｍｓ，所释放的能量开始急剧增加，接着各种故障效应对开关设备的电缆、铜排以及钢材造成严重损坏。所以，从保护设备的角度来说，目前所普遍采用的变压器后备过流保护长达１．２－２．Ｏｓ的动作时间，到保护动作、跳开断路器时，事故现场第１章・引言的开关柜往往已烧得面目全非，而事后故障电弧起始点已很难确定；如果在故障发生时附近有工作人员，特别是在开关柜门打开维修时，则电弧燃烧释放的巨大能量对人员的伤害也就不可避免了。仁踢搜感钾采用电弧光保护的总故障切除时间杏１００ ２００电弧燃烧时间ｖｍｓ 图１．１开关内部故障释放的能量与电弧姗烧时间关系曲线１．４研究的主要内容本论文主要做了以下工作：（１）收集了国内外母线保护的方案相关资料，确定课题的研究方向；（２）对母线的电弧光故障模型进行了全面分析：（３）进行系统的整体方案设计；（４）提出了基于ＣＡＮ总线的电弧光母系保护系统，并全面进行了分析；＜５）提出了保护系统的各模块设计及具体的硬件实现方案；（６）完成了实现功能所需软件的设计，解决了相关的通信问题；（７）总结本课题研究的结果，并进一步提出了完善的设想。第ｚ章电弧光故障的分析研究第２章电弧光故障的分析研究我国现有电力网的中性点接地方式有：中性点直接接地、中性点经消弧线 圈接地和中性点不接地（即中性点绝缘）三种，单相弧光接地引起的过电压主要发生在中性点非直接接地的电力网中。单相接地是电网运行中出现频率最高、最常见的故障形式。我国６－６６ＫＶ电网的中性点运行方式，大部分采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地。在这些电网的运行中，运行规程规定，出现单相接地后，允许带接地点运行的时间一般不超过１２０分钟．但随着中低压电网的扩大，供电母线的出线回路数增多，线路长度增加，特别是电力电缆线路的大量使用，使单相接地电容电流大幅度增加。当电容电流增大到一定程度，单相接点接地电弧不能自动熄灭，就可能出现接地点电弧时燃时灭的不稳定状态。这种电弧重燃熄灭的间歇过程，导致电网中电感和电容回路的电磁振荡。２．１中性点不接地系统单相接地时的物理过程 在中性点非直接接地电网中发生单相接地时，由于中性点不接地，故不形成短路回路，接地故障电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此在一般情况下允许系统继续运行１－２小时，而不必立即跳闸，这也是采用中性点非直接接地的主要优点１２７１。这提高了供电的稳定性。但是在单相接地，非故障的对地电压升高为线电压，这对系统的绝缘不利，为防止故障进一步扩大，需要装设继电保护装置。 如图２．１所示的中性点不接地系统网络接线，图中采用集中参数忽略线路阻抗，各线路的各相对地分布电容分别相等。正常状态下，电源电压ＥＡ， ＥＢ和ＥＣ，是对称的。每相对地电容电流都超过前相电压９００，三相电容之和为零。假设在Ａ相Ｓ点发生单相接地短路。Ｒｄ为接地电阻，当金属接地时为零。当发生单相接地时，利用戴维南定理，从短路点看进去，即将Ｒｄ看成是有 源二端网络的负载电阻，开路电压即为Ａ相对地电压（即为非故障前的Ｅｄ ）ｒ其等效内阻为将三相电源对地短路时的输入端电阻。忽略电源变压器和线路阻抗，可得等效如图２．２所示。第２章电弧光故障的分析研究线路２图２．１中性点不接地系统网络接线图日 ．Ｒ ｄ山 日 １图２．２单相接地等效图通常，电网零序阻抗为电网每相对地阻抗。忽略绝缘电阻后，即为Ｚｔ１＝ＸＣ ｌ如线路１则Ｚｔ１＝ＸＣ１＝１／ＷＣＡＩ ｏＣｌ． Ｃ２． Ｃ３分别是线路１、线路２及发电机三相对地电容的并联值，Ｃ１＝３ＣＡ１，Ｃ２＝３ＣＡ２． Ｃ３＝３ＣＧＡ。由图２．２可计算得：斗。＝＿Ｒ，ａ）（Ｃ， ＋Ｃ２ ＋Ｃ３）＋１ＥＡ（２．１）第２章电弧光故障的分析研究当金属性接地时Ｒｄ为零时，一ＥＡ。故障相对地电压为：Ｕｏ ＝价２、．少ＵＡｄ＝凡＋Ｕｏ ＝０同理，非故障相Ｂ｝ Ｃ相对地电压ＵＢｄ ． Ｕ。分别为：ＵＢｄ＝ＥＢ十Ｕｏ＝ＥＢ－ ＥＡＵＣｄ＝Ｅｃ十Ｕｏ＝Ｅｃ一ＥＡ３２．（、，尹（ ２．４） 可见系统发生单相接地后，中性点对地电压不在为零，即系统出现中性点偏移。非故障相对地电压为电源电势叠加上零序电压。当金属性接地时，Ｕｏ ＝－ＥＡ。故障相对地电压为零，非故障相电压升高为线电压。当金属性接地时，在非故障相中，流向故障点的电容电流为：几＝ＵＢｄ ｊＷＣＩｃ ＝ Ｕｃｄ ｊｗｃ所以非故障相相电流也相应的增加。（２．５）（２石）２．２中性点不接地系统发生电弧接地故障分析 中性点不接地系统发生单相电弧接地的情况有稳定电弧接地、断续电弧接地，以下讨论稳定性电弧接地。由上节的分析可知，中性点不接地电网中，当发生单相接地时，通过接地 点的电流为全系统非故障相的对地电容电流之和。接地电流的大小，将直接影响接地点的燃弧状况。 目前关于电弧接地过电压的理论和实验验证并不够完善。以高频振荡电流第一次过零时熄弧来分析过电压发展过程的理论，称高频熄弧理论：以工频电流过零时熄弧来分析过电压发展过程的理论，称工频熄弧理论。另外，前苏联ＹＭ．朱瓦尔雷和Ｈ．Ｈ．别里亚柯夫认为电流过零后，弧隙抗电恢复速度大于电压恢复速度时不再燃弧［２８１由于发生电弧接地的实际情况千差万别，影响因素很多，如燃弧部位的介 质不同（空气，油，固体），以及气象条件（风，雨，温度，湿度，气压等）的差异。所以我们的分析是将上述复杂的情况理想化后进行的。第２章电弧光故障的分析研究・正常情况下，由于三相对称，电网对地电容电流很小。当出现单相接地短路时，将出项较大对地电流，由图２．２可得：ｉｎ＝一ＥＡ ｍ（Ｃ，＋ｑ＋Ｃ，）Ｒｄｍ（Ｃ，＋ｑ＋Ｃ，）＋１（２．７）当线路比较长，或者电缆的出线比较多时，对地电流会很大，这会导致电 弧接地不容易消除，并且将出现电弧接地过电压。仍考虑图２．１所示电路，设三相电源为：ｅＡ＝叽ｓｉｎ ｍｔ（２．８）（２．９）ｅ．＝呱ｓｉｎ（ｍｔ一１２００）ｅ ｄ＝Ｕ ｓｉｎ（ｍｔ｝１２００） （２．１０）当Ａ相在其电压最大值（ａｍ ｔ＝ｘｌ２）处发生电弧接地故障时（（Ｓ点直接电弧接地），ＣＡＩ上电荷迅速通过电弧电流泄放掉。Ａ相电压突降为零。经过电源变压器漏感Ｌ和电阻Ｒ的高频震荡充电，Ｂ相和Ｃ相对地电压便由一０．５ＵＭ降低一１．５ＵＭ。对地电容充电电压幅值可按下式计算：电压幅值＝２倍稳态值一 初始值（２．１１）故在ｗｔ＝万／２时刻ｕｅ ＝［２ｘ（－１．５）一（０．－５）］呱＝一，５叽（２．１２）ｕｃ ＝［２ｘ（－１．５）一（０．－５）］ＵＭ ＝－２．５Ｕ （２．１３）按工频熄弧理论，在Ａ相电流过零点即ｍｔ＝３； ｒｌ２时，电弧熄灭。此时刻瞬间，非故障相对地电容中存储的电荷对故障相对地电容充电，使三相对地电容上电荷相等。这就使中性点对地有一个直流偏移电压ｕ０＝（２ ｘ １．５＋０）ＵＭ／３＝ＵＭ．此时，各相对地电压为ｕ０与各相电源电压以声，跪）的叠加．与熄弧前非故障相的对地电压相等，因此不会出现高频振荡过程。此后，Ｂ， Ｃ两相对地电压便按各自线电压曲线变化。当到ｍｔ＝５ｚ／２时刻，电弧重燃前各相对地电压为Ａｅ－２ＵＭ， ｅＢ ０．５ＵＭ，募０．５ＵＭｅ燃弧后，ｅＡ０，岌纂募一１－．５ＵＭｏ燃弧瞬间，Ｂ， Ｃ相振荡电压最大值由式（（２．１１）可得为一３．５ＵＭ。当ｍｔ＝７ｓｌ２时电弧再次熄灭，此时各相电压与ｍｔ＝３ｚｌ２时完全相同，其熄弧和再次燃弧与前相同。由上面可以看出按工频熄弧理论分析，故障相最大过电压值为２ＵＭ，非故 第ｚ章电弧光故障的分析研究障相为３．５ＵＭ。且故障相和非故障相的最大电压分别具有相同的极性。所以发生电弧故障势必使得相电流增大。２．３故障电弧仿真２．３．１电弧的动态模型基于弧隙能量平衡理论的电弧的动态模型，就是在能量平衡的基础上将电 弧当作一个圆柱形的气体通道，而其电导是随着能量变化的。要得到动态方程时，需要对电弧重燃和熄灭过程中出现的物理现象有全面的知识。最早得出的电弧模型是１９３９年的克西（Ｃａｓｓｉｅ ）模型和１９４３年的麦也尔（Ｍａｙｒ）模型。后来，研究人员从物理方程式出发来描述电弧过程，并分析了电弧过程与灭弧室或其周围介质状况的关系，在实验的基础上又推导出不少方程式。２０世纪７０年代以后，在气吹灭弧室纵吹电弧数学物理模型方面有相当大的发展，提出了由能量方程、动量方程、连续方程、气体方程、电导方程等多个非线性方程式组成的电弧模型。从能量平衡的原理出发，可得出： 肉＿＿：＿叫丁，“口ｒ．‘一Ｐ（２．１４ ） 式中，ｄｑ／ｄｔ是单位长度电弧弧柱中所储存能量的变化；ｅ－ｉ是单位弧长输入的功率，ｅ是弧柱中的电场强度，ｉ是电弧电流，Ｐ是单位弧长的功率损失。由上式得：ｌｄｑ）｝ｄｇ）＝Ｐ（ｇ兰一１）＇ｄｇ一ｄｔ（２．１５）式中：９－单位长度电弧电导令Ｔ＝ｇ＊ｄｑ／ｄｇ，所以可得出：与ｇ）一Ｉ Ａ＿Ｌｅ｝一１）ｇ ｄｔ一Ｔ一Ｐ则几＝Ｌ．尸。因此，（２．１６）设Ｌ为电弧长度，。为电弧电压，则。＝Ｌ－ ｅ：几为电弧弧柱的功率损失，第２章电弧光故障的分析研究（ｄｇ）＝与ｕ－ｉ一１）’改’Ｔ’ｐ（２．１７）当电弧弧柱的电导由ｇ转换成稳定电导Ｇ时，电弧稳定嫌烧，电弧的输入２／Ｇ。从而得到能量与散出的能量相等。即，几＝ｉｄｇ＿１， ，＿、（２．１８）－丁尸一二二气Ｕ一占， 口ｒ １式中：６一电弧稳态电导 ９一电弧电导 Ｔ一电弧时间常数 根据电弧特性可将瞬时性故障所产生的电弧分为一次电弧（故障发生后到 断路器跳开前）和二次电弧（断路器跳开后）。本文主要讨论的是一次电弧，一次电弧的模型为：，万，＝二气Ｕ。一９．）优 １ ａｇｅ １，，（２．１９）２．３．２电弧模型的ＭＡＴＬＡＢ分析 以ＭＡＴＬＡＢ软件为平台，利用ＳｉｍｕｌｉｎｋＩＰＳＢ（电力系统模块库）中的元件建立的通用电弧模型如图２．３所示。电弧模型由电压控制的电流源（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ）、微分方程编译器（ＤＥＥ ）、定值检测（Ｈｉｔ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）、介跃信号（Ｓｔｅｐ）、电压测量（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）等模块组成。以下以Ｍａｙｒ电弧模型为例，对各模块的功能与参数设置进行阐述【２９１（１）微分方程编译器（ＤＥＥ） 电弧模型的微分方程可采用Ｓｉ ｍｕｌｉｎｋ中的微分方程编译器（ＤＥＥ）模块来实现１３０１．在ＭＡＴＬＡＢ的命令窗口下键入ＤＥＥ，以进入ＤＥＥ编译器。Ｍａｙｒ电弧模型的微分方程为：ｄｘ（１）＝ ｕ（２） （ｅｆｕ（１）２一１）ｄｒ （２．２０）ｚ ｐＹ ＝ ）１（％０｀ｅ式中：ｘ（１）一微分方程状态变量，即电弧电导的自然对数Ｉｎ（Ｓ）（２．２１）第３章系统方案设计第３章系统方案设计３．１基于数字网络技术的中低压母线保护方案中低压母线网络保护的核心思想是利用母线上各回路的电弧光保护装置和 保护专用网络构成。系统结构（３２１如图３．１所示．ＭＡＸ２３２ＰＩＣ１６Ｃ７３ＭＣＰ２５１司电弧光保护系统主单元电 班互感翻电弧光保护系统日信号囚调邢『曰电曰路ＭｆＴｆ Ｘｇ辅助单元…Ｍａｉｆ ｘ；辅助单元信号调理电路 曰电涟曰 阴互川感肠曰传…传…断路器断路答断路器断路器断路器断路罚图３．１中低压母线保护系统的总体结构框图各回路的综合微机保护需增加一个保护专用数字通讯接口，同时在保护程第３章系统方案设计序中增加一段配合母线保护的服务程序。采用数字通信网络技术来构成变电站的综合自动化功能是已经非常成熟的技术，如采用ＬＯＮＷＯＲＫ． Ｐｒｏｆｉｂｕｓ． ＣＡＮ网等，本文采用ＣＡＮ总线方式。目前在变电站综合自动化技术方案里，数字通讯网络主要用来传送控制命令和监视、测量数据，不用作实现继电保护功能，原因是继电保护对可靠性的要求高，必须设置独立的、专用的装置和数字通道。正常运行时，电弧光保护系统循环向网络上每个中低压母线就地保护单元 发出询问信息，其目的有两个：一是实时掌握本段母线上各回路的运行状态，即运行方式，作为母线保护条件满足时的出口依据，即在分段断路器处断开，电源进线带本段母线运行时，保护去跳分段断路器；第二个目的是在电弧光保护系统感受到系统发生了故障时，要询问各回路的电弧光保护系统是否感受到有短路电流流过本保护单元，以作为电弧光保护系统发出动作跳闸命令的依据。电弧光保护系统是本保护方案的核心，可以安装在进线断路器开关柜上。 它是信息收集和处理的中心，也是保护动作的执行者。３．２电弧光保护系统设计电弧光保护系统的设计是电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用的主 要设计对象。电弧光保护系统的基本功能是完成电弧光的检测、电流的检测以及发出跳闸命令和断路器失灵保护。通常，电弧光保护系统可分为三部分：弧光传感器、辅助单元、主单元部分。电弧光保护系统结构如图３．２所示。图３．２电弧光保护系统结构框图第３章系统方案设计 图３．２中，弧光传感器采用光电感应元件，检测到发生弧光故障时突然增加的光强，并将光信号转换成电流信号通过ＲＳ－４８５总线传送给弧光检测辅助单元，主要功能是探测弧光信号。辅助单元采集来自１０个弧光传感器的动作信号，并通过数据总线将弧光传感器的动作信号传送给主单元，每个辅助单元的地址通过拨码开关设定。主单元为电弧光保护系统的控制中心，它收集来自１０个辅助单元传来的是否发生电弧光的信号以及检测相电流，并对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸信号以切除故障。所以，主单元连接１０个辅助单元，每个辅助单元连接１０个弧光传感器。电弧光保护系统的主要功能： （ １）检测弧光功能当母线发生弧光故障时，把弧光信号转变成电流信号输送到辅助单元处理。 （ ２）检测电流功能当检测到了该路发生了弧光时，立即检测该路进线电流是否过流。 （ ３）跳闸功能当检测到既有弧光信号，又有电流过流信号时，能切断该进线电源。 （４）通信功能电弧光系统之间可实现通信功能，能有选择性的切断进线电源。每个电弧 光保护系统能与ＰＣ机通信，可以建立良好的人机界面，时工作人员及时的了解故障的发生地，并及时的排除故障，使得电力系统能快速安全的运行。 系统设计方案就是指对系统总体框架设计，然后搭建电路结构，以满足该系统的功能要求。该系统以ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｃ２４０作为主单元的控制器，以单片机ＡＴ８９Ｃ５１为辅助单元的控制器。１０路弧光传感器的信号传到辅助单元，再送到主单元。三路相电流信号经电流互感器传到信号调理电路，再送到主单元进行Ａ／Ｄ转换，得到的数字信号与设定值Ｉｓｔａｒｔ的比较。 另外，由于电网结构的复杂，所以必须有若干个电弧光保护装置，但是针对不同电网结构，又不尽相同，所以本篇课题以两个电弧光保护系统在中低压母线上保护为例研究。最后，为了让职员及时发现故障点，采用ＰＣ机和每个电弧光保护装置进行 实时通信。所以整个系统主要包括ＰＣ机，两个电弧光保护系统，信号调理电路等。第３章系统方案设计３．３保护系统的工作原理保护系统中的电弧光保护系统通过检测开关柜内部发生故障时发出的电弧 光来判断是否发生故障。弧光是电弧的最明显且变化最快的特征物理量，因而电弧光保护具有超高速的动作性能，整套保护的动作时间可保证在几毫秒以内。对开关柜内部故障保护来说，这种超高速动作性能是最重要的。因此可以利用光敏电阻的变化产生的电流动作跳闸的出口继电器［２５］，也可以直接利用弧光传感器来测量。本文是采用直接利用弧光传感器来测量。为了避免外界光干扰引起的误跳闸，在实际应用中往往还引入过流信号。 当检测到弧光信号时，然后检测过流信号才发出跳闸指令切除故障，从而进一步提高保护系统的可靠性。其原理简单，动作迅速可靠。其原理图如３．３所示。图３．３电弧光保护原理示意图３．４保护系统的特点电弧光保护系统通过检测开关柜内部发生故障时产生电弧这一特点，结合 过流闭锁原理，解除故障动作快速可靠、系统配置简单、适应性强，是目前较理想的母线保护解决方案，其特点如下［３３）．（１）原理简单：通过检测电弧光，结合过流闭锁，结构简单： （２）动作迅速可靠：通过检测电弧光信号，整套母线的保护动作时间可达 ５－７ｍｓ；采用检测弧光信号和过流闭锁的双判据原理，可实现保护的可靠动作；整套系统连续自检，充分保证整套系统工作的安全性和可靠性：（３）故障点定位：ＰＣ机显示弧光发生位置，方便快速处理故障，恢复供电： 第３章系统方案设计（ ４）断路器失灵保护：在主断路器拒动时发出跳闸指令跳上一级断路器，提高保护系统的安全性。３．５保护系统实现的功能保护系统完成的基本功能是切除母线上的弧光故障，并在ＰＣ机上显示哪个 区域的哪路发生弧光，以及由哪条进线产生的。 本课题讨论的电弧光保护系统在中低压母线中应用实现的功能要求包括：（１）保护系统应能对母线上的弧光进行探测，对Ａ相电流、Ｂ相电流、Ｃ 相电流分别进行测量，与设定值比较。（２）主单元不仅能切断断路器而且当断路器失灵还可以采取措施．即当这 一级的断路器失灵那么就切断它上一级的断路器。（３）每个电弧光保护系统都可以和ＰＣ机进行通信，显示发生弧光的情况． （４）每个辅助单元通过拨码开关设定好一个地址，通过串口传给主单元， 以便主单元识别是哪路辅助单元。技术方案： 对于本课题中所讨论的保护系统，硬件电路采用基于ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｃ２４０和ＡＴ８９Ｃ５１的硬件系统，主要包括信号调理电路、串口通信接口电路、弧光传感器电路等。软件完成的功能包括对弧光信号数据采集，对相电流采样、数据处理，各接口的通信等功能，软件采用模块化设计。３．６本章小结 本章主要有以下内容：（１）提出了中低压母线保护的总体结构，重点对其中的电弧光保护系统进 行了设计，并给出了设计方案；（２）介绍了电弧光保护系统的工作原理，对保护系统的特点进行了归纳总 结，同时阐述了课题中电弧光保护系统要实现的功能；（３）为了实现该系统的功能，本章最后对系统的硬件电路和软件设计技术 方案进行了简单规划．第４章硬件方案的实现第４章硬件方案的实现４．１ ＤＳＰ技术的介绍 数字信号处理（ＤＳＰ）是指将模拟信号通过采样进行数字化后的信号进行分析、处理。数字信号处理（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）和数字信号处理器（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）的简称都是ＤＳＰ，但是它们之间的实质却不同．前者侧重于理论、算法及软件实现。本课题所说到的ＤＳＰ指数字信号处理器，即ＤＳＰ器件。４．１．１数字信号处理器的特点数字信号处理器具有以下特点： （１）哈佛结构 最早的微处理器是基于冯． 诺依曼（Ｖｏｎ Ｎｅｕｍａｎｎ）结构的，其取指令，取数据都是通过一条总线完成的，因此必须分时进行，在高速运算时，往往在运输通道上会出现瓶颈效应。而ＤＳＰ内部一般采用的是哈佛体系结构，他的主要特点是将程序于数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，分割存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐量提高一倍。由于程序与数据存储在两个分开的空间中，因此取址和执行能完全重叠进行。 （２）流水线操作流水线与哈佛结构有关。要执行一条ＤＳＰ指令，需要通过取指令、指令译 码、取操作数和执行等几个阶段，ＤＳＰ的流水线结构是指它的这几个阶段在程序执行过程中是重叠的，即在执行本条指令的同时，下面的三条指令已依次完成了取指令、译码和取操作数，这样就将指令周期的时间降低到最小值。正是利用这种流水线机制，保证ＤＳＰ的乘法、加法以及乘加运算可以在一个单周期内完成，这对提高ＤＳＰ的运算速度具有重要意义，特别是当设计的算法需要连续的乘加运算，这种结构优越性就的到了充分的表现。图４．１所示为一个四级流水线操作的例子。第４章硬件方案的实现取址译码取操作数执行月卜－－－－－－卜扣．－－一叫书冲月一－－－勺川月卜一一￣￣￣￣￣翻明口￣￣一￣－和呻明卜－－－－－」卜洲卜－－－－－－．冲川卜一一一－－」映图４．１４级流水线操作（３）专用的硬件乘法器 由于具有专用的应用乘法器，乘法可在一个指令周期内完成。可以说几乎 所有的ＤＳＰ内部都有硬件乘法器，他是ＤＳＰ实现快速运算的重要保障。然而，并不是有了硬件乘法器就可以认为它是一个ＤＳＰ，目前，已有一些ＭＣＵ厂商将乘法器集成在其内部，但要真正实现类似ＤＳＰ的高速性能，还需要内部有上述的其他几个特征相配合。总而言之，乘法的速度越快，ＤＳＰ的性能越高。（４）特殊的ＤＳＰ指令 （５）快速的指令周期 哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的ＤＳＰ指令，在加上集成电路的优化设计，可使ＤＳＰ芯片的指令周期在５０ｎｓ以下，现在高档的ＤＳＰ指令周期可以达到５ｎｓ．４．１．２数字信号处理器的发展及主要产品 ＤＳＰ发展历程大致分为三个阶段：７０年代理论先行，８０年代产品普及，９０年代突飞猛进。随着大规模集成电路技术的发展，１ ９８２年世界上诞生了首枚ＤＳＰ芯片。这种ＤＳＰ器件采用微米工艺ＮＭＯＳ技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比ＭＰＵ快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。ＤＳＰ芯片的问世是个里程碑，它标志着ＤＳＰ应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至８０年代中期，随着ＣＭＯＳ工艺技术的进步与发展，第二代基于ＣＭＯＳ工艺的ＤＳＰ芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。８０年代后期，第三代ＤＳＰ芯片问世，运算速第４章硬件方案的实现度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。９０年代ＤＳＰ发展最快，相继出现第四代和第五代ＤＳＰ器件。现在的ＤＳＰ 属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将ＤＳＰ芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的ＤＳＰ芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。经过２０多年的发展，ＤＳＰ产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的 各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。目前，对ＤＳＰ爆炸性需求的时代已经来临，前景十分可观。目前，ＤＳＰ的主要供货公司仍是几家大公司垄断，主要有德州仪器、ＡＴ＆Ｔ， 摩托罗拉和模拟器件等。（１） ＴＩ公司的ＤＳＰ芯片 ＴＩ公司常用的ＤＳＰ芯片可以归纳为三大系列：①ＴＭＳ３２０Ｃ２０００系列，称为ＤＳＰ控制器，集成了ｆ ｌａｓｈ存储器、高速Ａ／Ｄ转换器以及可靠的ＣＡＮ模块及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控制领域。②ＴＭＳ３２０Ｃ５０００系列，这是１ ６位定点ＤＳＰ。主要用于通信领域，如ＩＰ电话机和ＩＰ电话网关、数字式助听器、便携式声音／数据／视频产品、调制解调器、手机和移动电话基站、语音服务器、数字无线电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。③ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列ＤＳＰ采用新的超长指令字结构设计芯片。其中２０００ 年以后推出的Ｃ６４ｘ，在时钟频率为Ｌ Ｉ ＧＨｚ时，可达到８８００ＭＩＰＳ以上，即每秒执行９０亿条指令。（２） ＡＤ公司的ＤＳＰ芯片特点：系统时钟一般不经分频直接使用。 定点ＤＳＰ芯片的程序字长为２４位，数据字长为１ ６位。一般具有２个串行口、１个内部定时器和３个以上的外部中断源，此外还提供８位ＥＰＲＯＭ程序引导方式。 浮点ＤＳＰ芯片，程序存储器为４８位，数据存储器为４０位，支持３２位单精度和４０位扩展精度的ＩＥＥＥ浮点格式，内部具有３２＂４８位的程序Ｃａｃｈｅ，有３至４个外部中断源．（３） ＡＴ＆Ｔ公司的ＤＳＰ芯片第４章硬件方案的实现定点ＤＳＰ芯片的程序和数据字长均为１ ６位，有２不精度为３６位的累加器，具有１个深度为１５字的指令Ｃａｃｈｅ，片内具有２Ｋ字的程序ＲＯＭ和５１２字的数据ＲＡＭ． 浮点ＤＳＰ芯片，８０／１ ＯＯｎｓ的指令周期，片内具有３个５１２字的ＲＡＭ块，或２个５１２字的ＲＡＭ块加１个４Ｋ字的ＲＯＭ块。可以寻址４Ｍ字的外部存储器。具有４个４０位精度的累加器和２２个通用寄存器。（ ４） Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ＤＳＰ芯片定点ＤＳＰ芯片程序和数据字长为２４位，有２个精度３６位的累加器。 浮点ＤＳＰ芯片，累加器精度达％位，可支持双精度浮点数，该芯片的指令周期为５０／６０／７４ｎｓ。内部具有１０个％位或３２位基于寄存器的累加器。适合于自适应滤波的专用定点ＤＳＰ芯片，程序字长和数据字长分别为２４位 和１６位，累加器精度为４０位。４．１．３数字信号处理器的应用在近２０多年时间里，ＤＳＰ芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信 号处理、通信、雷达、消费等许多领域。主要应用有：信号处理、通信、语音、图形／图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。 （１）在通用数字信号处理方面可实现数字滤波，卷积，ＦＦＴ，希尔伯特变化，自适应滤波，波形生成等功能。 （２）在通信方面可实现调制解调器，编／解码器，自适应均衡器，传真，蜂房网移动电话，数字留言机，语音信箱，回音消除，噪声对消，电视会议，扩频通信等。（３）声音／ 语音信号处理包括语音信箱，语音识别，语言鉴别，语言合成，文字变声音，语音矢量编码等。 （４）图脚图像信号处理有三维图形变换处理，机器人视觉，模式识别，图像鉴别，图像增强，动画，电子地图，桌面出版系统等。（５）在控制方面可实现磁盘光盘伺服控制，激光打印机伺服控制，机器人 控制，发动机控制，卡尔曼滤波等。 （６）在仪器方面可实现谱分析，函数发生，波形发生，数据采集，暂态分析，石油／地质勘探，航空器风洞实验等。第４章硬件方案的实现（ ７）医学电子学包括助听器，》射线断层扫描，超生波设备，心电图／脑电’图，核磁共振，病员监护，胎儿监视等。（８）对军事领域有雷达与声纳信号处理，导航，制导，保密通信，全球定 位，搜索与跟踪等。（９）对计算机方面有图形加速器，工作站，神经网络，多媒体计算机等。 （１ ０）消费电子包含数字电视，高清晰度电视（ＨＤＴＶ），数字声，音乐合成器，玩具与游戏机，数字应答／留言机等。 目前，国外多厂商涉足我国ＤＳＰ产品市场，我国的ＤＳＰ应用已有了相当的基础，有１０多家集成电路设计企业从事数字信号处理系统（（ＤＳＰ）及相关产品的开发与应用。从应用范围来说，数字信号处理器市场前景看好。ＤＳＰ不仅成为手机、个人数字助理等快速增长产品中的关键元件，而且它正在向数码相机和电机控制等领域挺进。随着ＤＳＰ芯片的品种和技术档次不断提高以及向多功能化、高性能化、低功耗化方向发展，ＤＳＰ日益进入人们的生活，在未来相当长的一段时间，我国ＤＳＰ市场将蓬勃发展，今后几年市场销售额仍将保持４０％以上的增长率，具有良好的市场前景。４．２ ＡＴ８９Ｃ５１介绍４．２．１ ＡＴ８９Ｃ５１的总体结构ＡＴ８９Ｃ５１单片机是采用高性能的静态８０Ｃ５１设计。由先进ＣＭＯＳ工艺制造 并带有非易失性Ｆｌａｓｈ程序存储器。全部支持１２时钟和６时钟操作，包含１２８字节和２５６字节ＲＡＭ． ３２条ｖ０口线、３个１６位定喻计数器、６输入４优先级嵌套中断结构、１个串行ｖ０口（可用于多机通信１／０扩展或全双工ＵＡＲＴ），以及片内振荡器和时钟电路。此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围（频率可降 至０）。可实现两个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电模式。空闲模式冻结ＣＰＵ，但ＲＡＭ、定时器、串口和中断系统仍然工作。掉电模式保存ＲＡＭ的内容，但是冻结振荡器，导致所以其它的片内功能停止工作。由于设计是静态的，时钟停止而不会丢失用户数据。运行可从时钟停止处恢复。ＡＴ８９Ｃ５１的管脚排列如图４． ２所示。第４章硬件方案的实现人丁三奋：５ｔ‘；，．肠矛‘‘．ｆｐ‘幽曰ｐ１‘Ｊ４ｐ，‘之夕，‘Ｊ心ｐ，占』呼ｐ．人ｐｌ：Ｔ：．．－１召』考‘１‘．一１．－；：１－月－：１一Ｕｌ卜１廿１廿一－１』１朋￣…姚尖‘补，‘，补．工补Ｊ补之．跳‘．补，姗畏－目孔全。巩 丈 跳我双义跳义工Ｌ』王贮巩义此火跳斌斌仪拟洲思思启斌姗灯优１说１公北州犯斌川烈石形叼一｝抢一拓一犷－沁－斗一拼一书、１只１。＂１、一｝－、。－伙。－、１。＂１？。１、１图４．２ ＡＴ８９Ｃ５１的管脚排列说明： （１） Ｖｓｓ接地（２） Ｖｃｃ电源：提供掉电、空闲、正常工作电压。（ ３） ＰＯ （ＰＯ．０－ＰＯ．７） Ｐ。口是开漏双向口，可以写为１使其状态为悬浮用作高阻抗输入．ＰＯ也可以在访问外部程序存储器时作地址的低字节，在访问外部数据存储器时作数据总线，此时通过内部强上拉输出１。（４） Ｐ１ （Ｐ１．０－Ｐ１．７） ＰＩ口是带内部上拉的双向１／０口，向Ｐ１口写入１时，Ｐ１口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时，被外部拉低的Ｐ１口会因为内部上拉而输出电流。Ｐ１口第２功能：Ｔ２ （Ｐ１．０）定时／计数器２的外部计数输入／时钟输出Ｔ２ＥＸ （ＰＩ．ｌ）定时／计数器２重装载／捕匆方向控制（５） Ｐ２ （Ｐ２．０－Ｐ２．７） Ｐ２口是带内部上拉的双向ＵＯ口，向Ｐ２口写入１时，Ｐ２口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时，被外部拉低的Ｐ２口会因为内部上拉而输出电流。在访问外部程序存储器和外部数据时，分别作为高位字节和１６位地址（ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ），此时通过内部强上拉传送１ｅ当使用８位寻址方式（ＭＯＶＸ ＠Ｒｉ）访问外部数据存储器时，Ｐ２口发送Ｐ２特殊功能寄存器的内容。（６） Ｐ３ （Ｐ３．０－Ｐ３．７） Ｐ３口是带内部上拉的双向ｖ０口，向Ｐ３口写入１第４章硬件方案的实现时：Ｐ３口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时，被外部拉低的Ｐ３口会因为内部上拉而输出电流。Ｐ３口还具有以下特殊功能：ＲｘＤ （Ｐ３．０）串行输入口ＴｘＤ （Ｐ３．１）串行输出口Ｉ ＮＴＯ （Ｐ３．２）外部中断０Ｉ ＮＴＩ （Ｐ３．３）外部中断１ ＴＯ （Ｐ３．４）定时器０外部输入ＴＩ （Ｐ３．５）定时器１外部输入ＷＲ （Ｐ３．６）外部数据存储器写信号ＲＤ （Ｐ３．７）外部数据存储器读信号（７） ＲＳＴ复位：当晶振在运行中只要复位管脚出现２个机器周期高电平即可复位，内部有扩散电阻连接到Ｖｓｓ，仅需要外连一个电容到Ｖｃｃ即可实现上电复位。 （８） ＡＬＥ地址锁存使能：在访问外部存储器时，输出脉冲锁存地址的低字节，在正常情况下，ＡＬＥ输出信号恒定为１／６振荡频率。并可用作外部时钟或定时，注意每次访问外部数据时一个ＡＬＥ脉冲将被忽略．ＡＬＥ可以通过置位ＳＦＲ的ａｕｘｌｉｌａｒｙ．０禁止，置位后ＡＬＥ只能在执行ＭＯＶＸ指令时被举活・ （９） ＰＳＥＮ程序存储使能：当执行外部程序存储器代码时，ＰＳＥＮ每个机器周期被激活两次，在访问外部数据存储器时ＰＳＥＮ无效，访问内部程序存储器时ＰＳＥＮ无效。（１ ０） ＥＡＮｐｐ外部寻址使能／编程电压：在访问整个外部程序存储器时，ＥＡ必须外部置低。如果ＥＡ为高时，将执行内部程序除非程序计数器包含大于片内ＦＬＡＳＨ的地址。该引脚在对ＦＬＡＳＨ编程时接５Ｖ／１２Ｖ编程电压（Ｖｐｐ）．如果保密位１已编程，ＥＡ在复位时由内部锁存。（１１） ＸＡＬＴＩ晶体１：反相振荡放大器输入和内部时钟发生电路输入。（１２） ＸＡＬＴ２晶体２：反相振荡放大器输出。４．２．２ ＡＴ８９Ｃ５１串行结构（ＤＡＲＴ）， ５１系列单片机片上构造有可编程的全双工通用异步接物发送器数据ＲｘＤ可用于串行通信。在发送时，数据由ＴｘＤ （Ｐ３．１）端送出；在接收时，第４章硬件方案的实现（Ｐ３． ０）端输入．有两个数据缓冲器（ＳＢＵＦ），一个用作发送，另一干用作接收。短距离的机间通信可直接ＵＡＲＴ的ＴＴＬ电平，使用驱动芯片（ＭＡＸ２３２等）可接成ＲＳ－２３２Ｃ和通用微机串口进行通信。波特率时钟必须从内部定时器１或定时器２获得。若在应用时要求ＲＳ－２３２完全的握手功能，则须借助单片机其它管脚利用软件进行处理。４．２．２．１数据缓冲器ＳＢＵＦ串行口有两个物理上各自独立的发送缓冲器和接收缓冲器。这两个缓冲器 共用一个地址９９Ｈ，发送缓冲器只写不读，接收缓冲器只读不写。接收缓冲器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，ＣＰＵ未能及时响应接收器中断，没有把上一帧数据读走而产生两个帧数据重叠问题。４．２．２．２串行口控制寄存器ＳＣＯＮＳＣＯＮ的字节地址为９８Ｈ，可按位寻址，位地址为９８Ｈ－９ＦＨ。其格式为： ，ＳＭＯ （Ｄ７）｝ＳＭ１｛ＳＭ２｝ＲＥＮ｝二：｝ＲＢ８｝ＴＩ｛。（ＤＯ）说明： ＳＭＯ． ＳＭ１：串行工作方丘粗制位，具体工作方式如表所示。ＳＭ２：允许方式２和方式３多机通信控制位。 在方式２和方式３中，若ＳＭ２＝１，则接收到的第９位数据（ＲＢ８）为“０＂时，不启动接收中断标志ＲＩ （ＲＩ＝Ｏ），在方式１中，若ＳＭ２＝１，则只有接收到有效停止位时才启动ＲＩ，若没接收到有效停止位，则ＲＩ清．．Ｏ。在方式０中，ＳＭ２应为‘．０表４． １串行口的方式选择功能表ＳＭＯ ＳＭ１工作方式功能说明所用波特率ｏｓｃ／１２同步移位寄存器方式（用于１／０扩展或０ ０ ０同步传输） １ ０位异步收发（波特率可变）１１位异步收发（波特率固定） １１位异步收发（波特率可变） 由定时控制ｆｏｓｃ／３或ｆｏｓｃ／６４由定时控制 ＲＥＮ：串行接收允许位。由软件置位。置＂１”是允许接收，置“０＂时禁止接收。第４章硬件方案的实现ＴＢ８：在方式２和方式３中是发送到的第９位数据。由软件置位或清零。 ＲＢＳ：在方式２和方式３中接收到的第９位数据。在方式１时，若ＳＭ２＝０，ＲＢ８是接收到的停止位。在方式０中不使用ＲＢ８ ０ＴＩ ：发送中断标志。由硬件在方式０发送到第８位时置．．１，或在其它方式中发送停止位时置ｕ１。必须由软件清零。ＲＩ ：接收中断标志。由硬件在方式０接收到第８位时置．．１，或在其它方式中接收停止位时置＂１。必须由软件清零。４．２．２．３特殊功能寄存器ＰＣＯＮＰＣＯＮ的字节地址是８７Ｈ，没有位寻址功能。ＰＣＯＮ只有第７位ＳＭＯＤ是 与串行口的波特率设置有关的选择位。其格式为：说明： 当ＳＭＯＤ＝１时，串行口波特率加倍。ＧＦＯ． ＧＦＩ：两个通用标志位。ＰＤ． ＩＤＬ： ＣＭＯＳ器件的低功耗控制位。４．２．２．４ ＵＡＲＴ出错标志为了使数据传输更为可靠，ＵＡＲＴ常设置如下三种出错标志： （１）奇偶错误ＰＥ （Ｐａｒｉｔｙ Ｅｒｒｏｒ）：奇偶错误ＰＥ由奇偶错误标志触发器指示，该触发器由奇偶校验结果信号置位。（ ２）帧错误ＦＥ （Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ）：帧错误由帧错误标志触发器ＦＥ指示。该触发器在ＵＡＲＴ检测到帧的停止位不是“１”而为“０＂时ＦＥ被置位。（ ３）溢出错误ＯＥ （Ｏｖｅｒｕｎ Ｅｒｒｏｒ）： ＵＡＲＴ接收端在接收到第一个字符后便放入“接收数据缓冲器”，然后就继续从ＲｘＤ线上接收第二个字符，并等待ＣＰＵ从“接收数据缓冲器”中取走第一个字符。如果ＣＰＵ很忙，一直没有机会取走第一个字符，以致接收到的第二字符进入“接收数据缓冲器”而造成第一个字符丢失。发生这种错误时，ＵＡＲＴ自动使“溢出错误标志触发器”ＯＥ置位。４．２．３串行口工作方式串行口具有四种工作方式［３４，３５］，下面介绍各种方式的功能和外特性，同时第４章硬件方案的实现简要说明串行口的内部逻辑和时时序。（Ｉ）方式０ 方式０为寄存器输入／ 输出方式，可外接移位寄存器，以扩展ｖ０接口，或以较高的速率接同步输入／输出设备。 在此方式下，波特率固定为ｆｏｓｃ／１２。这时传送的数据，无论是输入还是输出，均通过引脚ＲｘＤ （Ｐ３．０）端，移位同步脉冲均由ＴｘＤ （Ｐ３．１）输出。每帧数据为８位二进制数，低位在先，高位在后。①方式０发送 当数据写入缓冲ＳＢＵＦ时，串口以振荡频率的十二分之一的波特率，将数据从ＲｘＤ端串行输出，ＴｘＤ端输出移位同步信号，发送完毕，中断标志ＴＩ置＂Ｉｏ②方式０接收 串行口定义为方式０，并将ＲＥＮ置＂１ ”后，便启动串口以振荡频率器的十二分之一的波特率接收数据，ＴｘＤ端输出移位同步信号，ＲｘＤ为数据输入端，当接收器接收到８位数据时，中断标志ＲＩ置＂Ｉｅ（２）方式１ 串行口定义为方式１时，传送一帧数据为１ ０位，其中包括１位起始位、８位数据位（先低位后高位）和１位停止位。方式１．的波特率可变，波特率＝（Ｔ１的溢出率）＂２ＳＭＯＤ／３２ｏ①方式１发送 数据由ＴｘＤ端输出，发送一帧信息为１０位，其中包括１位起始位、８位数据位和１位停止位。数据字节写入ＳＢＵＦ后，便启动串行口发送器发送，当发送数据完成后，中断标志Ｔ１置＂Ｉｏ②方式１接收 数据从ＲｘＤ端输入，在ＲＥＮ置．．Ｉ后，就允许接收器接收。接收器以波特率１６倍的速率采样ＲｘＤ端电平。当采样到ＲｘＤ引脚上从“１”到“０＂的跳变时，启动接收器并复位内部的１６分频计数器，以便实现同步。计数器的１６个状态把一位的时间分成１６等份，在每位时间的７． ８和９计数状态，位检测器采样ＲｘＤ的值，三次采样中接至少是两次值相同，以排除噪声千扰。若起始位接收的值不是‘｀０＂，起始位无效，则复位接收电路；若检测到起始位有效时，则将接收的数据输入移位寄存器，开始接收本帧其余数据信息。当ＲＩ０，同时接收到－停止位为“１＂ （ＳＭ２＝０）时，停止位进入ＲＢ８，置＜．１中断标志ＲＩ。若以上两个第４章硬件方案的实现条件中的任一条件得不到满足，则所有接收信息将丢失，因此中断标志ＲＩ必须在中断服务程序中由用户清零。通常串行口以方式１工作时，ＳＭ２＝０ｅ（３）方式２和方式３ 串行口定义为方式２或方式３时，它是９位的异步串行通信接口，ＴＸＤ为数据发送端，ＲＸＤ为数据接收端。方式２的波特率固定为振荡器频率的１／１６或１／３２，而方式３的波特率由定时器Ｔ１的溢出率所确定。①方式２和方式３输出 ＣＰＵ向发送数据缓冲器ＳＢＵＦ写入一个数据就启动串行口发送，同时将 ＴＢ８写入输出移位寄存器的第９位。实际发送在内部十六分频计数器下一次循环的机器周期的ＳＩＰ１，使发送定时与这个十六分频计数器同步。先发送起始位０，接着从低位开始依次发送ＳＢＵＦ中的８位数据，再发送ＳＣＯＮ中ＴＢ８，最后发送停止位，置＂１”发送中断标志ＴＩ， ＣＰＵ判ＴＩ＝１以后清１１０１，，以便向ＴＢ８和ＳＢＵＦ写入新的数据，再次启动串行口发送。０方式２和方式３ ＲＥＮ置＂１＂以后，接收器以所选波特率的１６位的速率采样ＲＸＤ端的输入电平。当检测到ＲＸＤ上输入电平发生负跳变时，复位内部的十六分频计数器。计数器的１６个状态把一位数据的时间分成１６等分，在一位中心，即７． ８． ９这三个计数状态。位检测器采样ＲＸＤ的输入电平，三次采样中接至少是两次值相同。如果在第１位时间接收到的值不是０，起始位无效，则复位接收电路，从新搜索ＲＸＤ上的负跳变。如果起始位有效，则开始接收本帧其余位信息。 先从低位开始接收８位数据，再接收第９位数据，在ＲＩ＝Ｏ， ＳＭ２＝０或接收到的第９位数据为Ｉ时，接收的数据装入ＳＢＵＦ和ＲＢ８，置位ＲＩ：如果条件不满足，把数据丢失，并且不置位ＲＩ。一位时间以后又开始搜索ＲＸＤ上的负跳变。４．３拨码开关在单片机应用中，有时仅需要输入少量的控制参数和数据，这时常采用拨 码开关作为输入设备。因为它具有接口简单、操作方便、具有记忆性等优点。所以课题利用拨码开关来标识辅助单元的地址。第４章硬件方案的实现４．３．１ ＢＣＤ拨码盘的构造拨码盘的结构和型号有多种，而在单片机的应用中［ ３４１，经常使用ＢＣＤ码拨盘。ＢＣＤ码拨盘具有０－９十个位置，通过齿轮型圆盘拨到所需的位置，每个位置都有相应的数字指示。一个拨码盘可以输入１位十进数据，如果要输入４位十进数据，需要四个ＢＣＤ码拨盘。图４．３为四个ＢＣＤ码拨盘的结构示意图。图４．３四个ＢＣＤ拨码盘并联的结构示意图 每个ＢＣＤ码拨盘后面有５位引出线，其中１位为输入控制线（编号为Ａ），另外４位为数据线（编号为８， ４， ２， １）。拨盘被拨到某个位置时，输入控制线（Ａ）分别与４位数据线中的某几位接通，例如：齿轮拨到位置１， Ａ与数据线１相通，齿轮拨到位置２， Ａ与数据线２相通，拨到位置３， Ａ与数据线２和１相通……齿轮从０拨到９，控制线Ａ与４位数据线的关系如表４．１所示。从表４． １可以看出，如果把接通的线定义为１，不通的线定义为０，则拨码盘数据线的状态是拨码盘位置所指示的ＢＣＤ码。采用拨码盘标识每个辅助单元的地址，即可到每个ＡＴ８９Ｃ５１单片机的地址。 因此，主单元（ＴＭＳ３２０Ｃ２４０）可以查询到每个辅助单元（ＡＴ８９Ｃ５１）的地址，并通过ＣＡＮ总线传送给ＰＣ机显示故障地点。４．３．２ ＢＣＤ码拨盘与ＡＴ８９Ｃ５１单片机的接口方法ＢＣＤ码拨码盘可以直接和单片机的并行口相连，图４． ４为一个ＢＣＤ拨码盘和ＡＴ８９Ｃ５１单片机的连接框图。图中拨盘的控制线连到Ｐ１．７，数据线通过电阻接＋＋５Ｖ，在通过非门和Ｐ１．０－Ｐ１．３相连。当拨码盘的控制线Ａ为高电平时，那么第４章硬件方案的实现不管它处于哪个位置，４位数据线总是为高电平。而当拨码盘的控制线为低电平时，则和控制线相通的数据线为低电平，不接通的数据线为高电平；再经过非门数据将取反状态，则就得到拨码盘的位置（０－９）的ＢＣＤ码了。这样可以通过设置Ｐ１．７为低电位，来读取Ｐ１．０－Ｐ１．３数据得到拨码盘的地址。表４． １ ＢＣＤ码的拨码盘状态表位置０ ０ ０ １ ０，了习０ ００．０才龙＊心尧３４『，６７台舀０００００．０ｓ．仑０．＊００ｓ９ ＊０ ０＊注：０表示输入控制线Ａ与数据线不通，表示翰入控制线Ａ与数据线接通 图４． ４所示的接口方法其硬件逻辑和拨码盘输入程序比较简单。对于图４．４所示的系统，若将拨码盘的地址读入内部ＲＡＭ的ｂｉｔ单元，如（２０琦．０单元中，则程序见附录Ａｏ图４．４ ＢＣＤ拨码盘接口电路第４章硬件方案的实现４．４弧光传感器母线弧光故障一般出现在开关柜中，所以将弧光传感器安装在开关柜各间 隔室中。采用光电感应元件，检测发生弧光故障时突然增加的光强，并将光信号转换成电流信号通过ＲＳ－４８５总线传送给弧光检测辅助单元。主要功能是探测弧光信号。由光敏二极管、放大电路和比较器构成弧光传感器。４．４．１光电传感器原理光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器［ ３６１。光敏二极管是最常见的光传感器．光敏二极管结构与一般二极管相似，它们都有一个ＰＮ结，并且都是单向导电的非线性元件。但是，作为光敏元件光电二极管在结构上有特殊之处。光敏二极管封装在透明玻璃外壳中，ＰＮ结在管子的顶部，可以直接受光照。为了提高转换效率大面积受光，ＰＮ结面积比一般二极管大。光敏二极管在电路中一般处于反向偏置状态，无光照时反向电阻很大，反向电流很小：有光照时，ＰＮ结处产生光生电子空穴对，在电场作用下形成光电流，随入射光强度变化相应变化，光照越强光电流越大，光电流方向与反向电流一致［３７，３８１光敏二极管的基本特性： （１）光照特性 图４． ５是硅光敏二极管在小负载电阻下的光照特性．由图可见，小负载电阻下，光敏二极管的光电流与照度成线性关系．（２）伏安特性 图４．６是光敏二极管在反向偏压下的伏一安特性，既光电流一电压特性。由于反向偏压加大了耗尽层的宽度和电场强度，所以当反向偏压较低时，光电流随电压变化较敏感。随反向偏压加大，对载流子的收集达到极限，光生电流趋于饱和，这时光生电流与所加偏压几乎无关，只取决于光照强度。第４章硬件方案的实现光电流Ａｍ”５０ １００ １５０ ２００ ２５０照度（ＬＸ）光 电 流３加 （ｍ人）２００ Ｉ５００ＬＸＩＯＯＯＬＸＩ月 洲】．一一种一一５００ＬＸＯ １０ ２０ ３０ ４０电ＥＲ （Ｖ）图４．５光敏二极管光照特性图图４．６光敏二极管伏安特性图４．４．２弧光检测电路的设计电弧光的光强约为９０００１ ｘ－１２０００１ｘ［３９］。光敏二极管在小负载下的光照特性如图４．５，即光强与电流呈线形关系，所以光强为８０００１ｘ时，光敏二极管的光电流是０．４Ａ。为此设计了一个弧光检测电路［４０４２１，电路原理图如图４．７所示。限比．图４．７弧光检测电路！犷，１卜１．１生．叙１－ 卜 本 ！１・丹１落，１下占．．。－在图４． ７中，当开关柜中发生弧光时，光敏二极管反向导通，电路中的电流大于０．４Ａ，在Ｒ１上的电压大于０．２Ｖ，将这个电压经过运放ＬＭ３２４［４３［放大１０倍后，输出的电压大于２Ｖ，然后再将这个电压输入到比较器ＬＭ３３９［４４［正端．在比较器ＬＭ３３９的负输入端接入一个２Ｖ的基准电压，此时比较器的输出电压Ｕ０＝５Ｖ。当没有发生弧光或者光的光强不到８０００１ｘ时，此时光电二极管中的电流是小于０．４Ａ，经过运放后的电压小于２Ｖ，再经过比较器后，比较器输出的电压ＵＯ－０Ｖ。根据上面的叙述，可以得到比较器ＬＭ３３９的输出电压ＵＯ与光强。 一１ ． － 仁｝ ￣第４章硬件方案的实现Ｅ的对应曲线，曲线如下图４．８所示。ＵＯ （ｖｋ８０００ Ｅ（ｌｘ）图４．８电压与光强的对应曲线根据图４． ８，可以看出，当Ｅ ３ ８０００１ｘ时，ＵＯ＝５Ｖ；否则ＵＯ＝０ｏ ＵＯ通过辅助单元的单片机ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０．０口输入，根据ＵＯ大小，单片机可以判断是否有弧光。当ＵＯ＝５Ｖ时，Ｐ０．０为高电平，即有弧光；否则ＰＯ．０为低电平，即无弧光。为了防止误动作，当辅助单元检测到弧光时，在对进线的三相相电流的有效值进行测量，判断是否发生电弧光故障。４．５电流采样４．５．１交流电流有效值的测量 因为周期性电流的瞬时值是随时间变化的，所以一般用有效值来比较。电流有效值的定义是将一个周期性电流的做功和直流电流的做功相比，即在相同的时间Ｔ内周期电流ｉ流过电阻Ｒ在一个周期内所做功与直流电流Ｉ流过电阻Ｒ所做功相等，则称此直流电流Ｉ为周期电流的有效值。周期性电流ｉ流过一个电阻Ｒ，在时间Ｔ内，电流ｉ所做的功为： ｗ，一ｒｉ＇ Ｒｄｔ直流电流Ｉ流过电阻Ｒ在时Ｔ内所做的功为：（４．０巩＝尸ＲＴ当两个电流在一个周期Ｔ内所做功相等时，有：（４．２）ＩＺＲＴ＝ｒｉ＇ Ｒｄｔ（４．３）第４章硬件方案的实现一蔽尸一一一一一一一一—即 ，一，Ｉ１ （Ｐｄｒｖ ７＇刀（４．４）式中：ｉ －４时刻的电流信号瞬时值ｕＯＴ－ 一该电流信号波形的周期】 一交流电流信号有效值 在工程情况下，无法对有效值中的积分进行精确运算，只能以一个周期内有限个采样电流数字量来代替一个周期内连续变化的电流函数，则：Ｙｉ．ＡＴ，（４．５）式中：ＡＴＭ一相邻两次采样的时间间隔编一第ｍ－１个时间间隔的电流信号采样瞬时值 Ｎ－１个周期的采样点数若相邻两次采样的时间间隔相等，ＡＴｍ为△Ｔ。因为：Ｎ＝二＋１ＡＴ（４．６）所以有：Ｉ １六， １＝－［ ＝）仁ＶＮ一１翩’ （４．７）式（（４．乃是根据一个周期内采样瞬时值和采样点数计算电流有效值的公式。４．５．２电流检测电路的设计 电流采样电路如下图４．９所示。在图中显示的是用电流互感器采集三相线路中的一根火线上的电流，先将电网强电信号进行隔离再通过电压跟随器及反向比例放大器放大５倍后送入ＤＳＰ的ＡＤ端口进行采样，从而完成了信号的检测。电路时时检测一个周期的电流，将电流信号的有效值进行保存。当母线中发生弧光时，将发生弧光时的电流有效值与没有发生弧光时的有效值进行比较，从而判断线路中是否过电流。若过电流则控制断路器调闸。第４章硬件方案的实现１００ｋ图４．９电流检测电路４．６本章小结本章主要研究内容如下： （１）简单地介绍了ＤＳＰ处理器的特点、发展、主要产品以及其在各领域 中的应用； （２）对ＡＴ８９Ｃ５１单片机总体结构和ＡＴ８９Ｃ５１芯片各引脚功能进行了说明，详细讨论了ＡＴ８９Ｃ５１的串行结构，并对其串行的３种工作方式做了一一的介绍；（３）研究了ＢＣＤ拨码盘的结构和ＢＣＤ码拨盘与ＡＴ８９Ｃ５１单片机的接自’ 方法，并编写了其与单片机连接的接口程序。为了便于主单元（ＤＳＰ）寻址，采用拨码开关设定每个辅助单元（ＡＴ８９Ｃ５１）的地址：（４）在对光敏二极管的特性和工作原理分析基础上，根据弧光光照情况下 与其他光照情况下电路电流值大小的不同设计了弧光传感器。通过对弧光检测电路的输出电压ＵＯ的检测就可以判断母线是否发生弧光； （５）介绍了三相相电流有效值的计算公式和步骤，在检测到弧光后，通过对此时三相相电流的有效值与正常情况下三相相电流的有效值比较，判断母线中是否产生了过电流。并设计了每相相电流的电流检测电路。第５章母线保护系统的通信研究第５章母线保护系统的通信研究 近年来，随着信息技术的飞速发展以及控制、计算机、通信、网络等技术的融合，信息交换已经渗透到各个领域。由于现场总线其具有开放式、数字化、多点通信以及造价低廉等特点，正越来越受到各个领域的青睐。ＣＡＮ总线具有可靠性、灵活性和实时性，特别适合于现场设备的互连。电弧光保护系统在中低压母线上的应用中的通信（各个电弧光主单元控制器间的通信和电弧光主单元控制器和ＰＣ机间的通信）的实现正是基于ＣＡＮ总线。５．１控制器局域网（（ＣＡＮ）的介绍 ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）即控制器局域网，属于总线式串行通信网络，主要用于各种设备监测及控制。ＣＡＮ最初是德国Ｂｏｓｃｈ公司在２０世纪８０年代初期，为了解决现代汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换，而开发的一种串行数据通信协议。当时，由于消费者对于汽车功能的要求越来越高，而这些功能的实现大多是基于电子操作的，使得电子装置之间的通信越来越复杂，同时意味着需要更多的连接信号线。为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线，提出ＣＡＮ总线。于是设计了单一的网络总线（即ＣＡＮ总线），所有的外围器件可以被挂接在该总线上。这样就形成了汽车电子控制网络。由于其设计合理，具有较强的实用性，推出后不仅在汽车工业中广泛应用，还在工业自动化、智能建筑、医疗设备等诸多领域获得了长期发展。目前，已由ＩＳＯ／ＴＣ２２技术委员会批准为ＩＳ０１１８９８ （Ｈ２部分，通讯速率 ＜１Ｍｂ／ｓ）和ＩＳ０１１５１９ （Ｈｌ部分，通讯速率＜１２５Ｋｂ／ｓ）两项国际标准。５．１．１ ＣＡＮ总线的特点 ＣＡＮ总线使用的通信介质为双绞线及其它电缆，传输速率可达１ Ｍｂｐｓ。鉴于其极高的可靠性、独特的设计、高速率和传输距离较长的特点，特别适合控制设备的互连．其特点［４３０－ｅ１如下：（１）结构简单，只有两根与外部相连，现场布线和安装简单、易于维护、 第５章母线保护系统的通信研究经济性好，且内部含有错误探测和管理模块。 （２）采用非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送数据时，优先级低的节点主动停止发送，而优先级高的节点不受任何影响地继续发送数据，大大节省了总线仲裁冲突时间，在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪。 （３）通讯格式采用短帧格式，每帧字节数最多为８Ｂ，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。８Ｂ数据传输时间短，从而保证了通讯的实时性。且ＣＡＮ总线上各节点信息分为不同的优先级，可满足不同的实时要求。（４）通讯速率可灵活设置。根据现场通讯距离的不同，设置不同的通讯速 率，使整机运行在最佳状态。ＣＡＮ总线最高通讯速率可达１ Ｍｂ／ｓ，通信距离最长为４０ｍ；通信距离最长可达ｌ Ｏｋｍ，速率５ｋｂ／ｓ以下。节点数最多可达１１０个，传输介质可用双纹线，同轴电缆或光导纤维。（５） ＣＡＮ总线采用ＣＲＣ校验及其它检错措施，数据出错率低，发生全局错误会被１００％检出：对于局部错误，通过ＣＲＣ校验的剩余误差率总计３＇１０Ｅ－５；还有其它检错方法，最终剩余误差率小于３．１０Ｅ－５０（６）通信方式灵活。可以多主方式工作，网络上任何节点均可在任意时刻 ．主动向网络上其它节点发送信息而不分主从。（７）通过接收滤波器，实现点对点，一点对多点和全网广播方式传送数据。 （８） ＣＡＮ总线通信接口集成了ＣＡＮ协议的物理层和数据链路层功能，完成对通信数据的成帧处理包括填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等项工作。（９）节点发生严重错误时，将自动从总线上切断，不影响其它节点操作。 ｎｔ目前，已有Ｉｅｌ， Ｍｏｔｏｒｏｌａ． Ｐｈｉｌｌｉｐｓ和ＮＥＣＴＩ等公司生产符合ＣＡＮ协议的通讯芯片。这些产品接口简单、编程方便、实用性强，很适合国内目前的应用情况。５．１．２ ＣＡＮ总线的技术规范ＣＡＮ总线上信号使用差分电压传送，两条信号线被称为ＣＡＮ Ｈ和ＣＡＮ －Ｌ，静态时均为２．５Ｖ左右，此时状态为逻辑１，也可叫做隐性。用ＣＡＮ －Ｈ比ＣＡＮ －Ｌ高表示逻辑。为显性，此时通常电压值为ＣＡＮ Ｈ＝３．５Ｖ和第５章母线保护系统的通信研究ＣＡＮ Ｌ＝１．５Ｖ。根据ＩＳＯ／ＯＳＩ参考模型，ＣＡＮ被分为数据链路层（ＬＬＣ和ＭＡＣ）和物理层。ＭＡＣ子层是协议的核心，把接收到的报文提供给ＬＬＣ子层，并接收来自ＬＬＣ子层的报文。ＭＡＣ子层负责报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定。ＬＬＣ子层涉及报文滤波、过载通知以及恢复管理。 （１）报文传输帧格式包括２种：１１位标识符的标准帧和２９位标识符的扩展帧。ＣＡＮ总 线包括４种不同类型的帧：数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。 数据帧将数据由发送器传至接收器，一个有效的数据帧由帧起始、仲裁域、控制域、数据域、校验域、应答域和帧结束组成，如图５．１所示。帧起始仅为一个显性位。仲裁域使用标识符解决２个或２个以上的单元同时发送时产生的冲突，如果标识符的编号越低，报文的优先权就越高。仲裁期间，每个发送器都对发送位的电平与被检测的总线电平进行比较，相同则继续发送。控制域包括６位，标准格式中包括数据长度码ＤＬＣ （３位），ＩＤＥ位，保留位ｒ０和远程传输请求位ＲＴＲ；扩展格式中包括数据长度码ＤＬＣ （３位），ＩＤＥ位，远程传输请求位ＲＴＲ和两位保留位ｒ０， ｒｌ，发送时应为显性位，接收可以认为可显性和隐性的组合。数据长度码（ＤＬＣ）用来确定每帧要发送几字节的数据，最多为８字节。标识符是作为报文的名称，在仲裁过程期间，它首先被送到总线。在接收器的验收判断中和仲裁过程确定访问优先权中都要用到。数据域长度可为ＯＢ－８Ｂ。校验域包括ＣＲＣ序列和ＣＲＣ界定符（单独的隐性位）。应答域是报文的一个间隙，允许一个己经正确接收报文的节点插入一个应答，告诉发送器报文己被正确接收。如发送节点没有得到应答，它会继续重发报文直到得到应答为止。应答域为两位包括ＡＣＫ ＳＬＯＴ和ＡＣＫ ＤＥＬＩＭＥＴＥＲ。发送两个隐性位，接收器在ＡＣＫ ＳＬＯＴ期间发送显性位以示应答。帧起始｝仲裁域｝控制域｝数据域Ｉ校验域Ｉ应答域｝帧结束图５．１数据帧结构图 远程帧是数据帧的简短形式，由节点发送请求具有相同ＩＤ标识符的数据帧，传送数据请求的标识符，远程传输请求位ＲＴＲ为隐性，没有数据域。这时，与标识符相配的节点会将请求的数据用数据帧传送。通常，远程帧是用在低总线负荷的网络中，此时主机会向网络查询数据。第５章母线保护系统的通信研究错误帧可由任何节点发送，以控制总线错误．错误帧包括错误标志和错误 定界。错误标志有两种形式：主动错误标志（（６个连续显性位）和被动错误标志（６个连续隐性位，除非被其它节点的显性位重写）。错误定界符包括８个隐性位。过载帧用于提供先前和后续数据帧或远程帧之间的附加延时，包括过载标志和过载界定符。过载标志由６个显性位构成，过载界定符包括８个隐性位。（２）报文滤波 报文滤波取决于整个标识符，允许在报文滤波中将任何标识符设置为“不考 虑”的可选屏蔽寄存器，可以选择多组的标识符，使之被映射到隶属的接收缓冲器里。如果使用屏蔽寄存器，它的每一位可编程，能够允许或禁止报文滤波，屏蔽寄存器的长度可以包含整个标识符，也可包含部分的标识符。（ ３）报文检验对于发送器，若直到帧的末尾均没有错误，则此报文对发送器有效。若报 文破损，则报文会根据优先权自动重发。为了能够和其它报文竞争总线，重新传输在总线空闲时启动。对于接收器，若直到最后一位（除了帧末尾位）均没有错误，则报文对接收器有效。帧末尾位被置于不重要的状态。（４）编码 帧起始、仲裁域、数据域、及校验域均通过位填充方法编码。无论何时， 发送器只要检测到位流里有５个连续相同的值，便自动在位流里插入一个补充位。ＣＲＣ界定符、应答域、帧结尾的位场固定，错误帧和过载帧形式固定。位流根据ＮＲＺ方法来编码，在整个位流时间里，位的电平要么是显性要么是隐性．（５）错误处理 包括错误检测和错误标定。有位、填充、ＣＲＣ、形式和应答５种错误检测方法。如报文出错，则错误检测的任何方法使节点不接受该报文，并产生出错帧，使所有的帧都忽略它并使发送节点重新发送这个报文。ＣＲＣ检查是一个１５位ＣＲＣ，计算描述符场和数据字节。应答检查是发送器把一个隐性位放在应答域，任何能正确接收报文的节点在应答域写一个显性位。如发送器在应答域没有读回一个显性位，将产生一个出错帧并重新发送报文。形式检查是检查那些总是隐性位的数据帧。如检测到显性位就产生错误。位检查中，每位都由发送器监控。如一个位被写进总线但读到的是它的反，则出错。位填充检查是如在逻辑电平相同的连续５位后，下一位不是前面的反，则产生一错误。（６）故障界定 第５章母线保护系统的通信研究单元状态可能有３种：错误主动、错误被动和总线关自。错误主动单元可 正常参与总线通讯，在错误被检测到时发出主动错误标志。错误被动单元不允许发送主动错误标志，错误被动单元参与总线通讯，在错误被检测到时发出被动错误标志。而且发送以后，错误被动单元将在初始化下之前处于等待状态。总线关闭单元不允许在总线上有任何的影响。 （７）同步的原则包括硬同步和重新同步：在１个位时间里只允许一个同步；仅当采集点之 前探测到的值与紧跟沿后的总线不相符时，才把沿作为同步；总线空闲期间，无论何时，有一隐性到显性，执行硬同步，当发送一显性位的一节点不执行重新同步，则导致一隐性转化为显性沿，此沿有正相位差，不能作为重新同步。５．１．３ ＣＡＮ总线工作原理 当ＣＡＮ总线上节点发送数据时，以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是不是发给自己，都对其进行接收。每组报文开头的１１位字符为标识符，定义报文优先级，这种报文格式称为面向内容编址方案。在同一系统中标识是唯一的，两个站不可能发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。当一个站要向其它站发送数据时，该站的ＣＰＵ将要发送的数据和自己的标识符传给本站的ＣＡＮ芯片，并处于准备状态；当收到总线分配时，转为发送报文状态。ＣＡＮ芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测，判断这些报文是不是发给自己，以确定是否接收它。由于ＣＡＮ总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。可以很容易地在ＣＡＮ总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时，数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化，即总线上控制器需要测量数据时，可由网上获得，而无须每个控制器都有自己独立的传感器。５．２ ＴＭＳ３２ＯＬＦ２４０７内嵌ＣＡＮ控制器简介目前，广泛流行的ＣＡＮ总线器件主要有２大类：一类是独立的ＣＡＮ控制第５章母线保护系统的通信研究器，在实际应用中往往需要与微控制器结合才能实现ＣＡＮ通信功能，如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的８２Ｃ１５０， ８２Ｃ２００， ＳＪＡ１０００以及Ｉｎｔｅｌ公司的８２５２６， ８２５２７等；一类是带有在片ＣＡＮ功能的微控制器，最大优点是器件本身集成有ＣＡＮ控制器，使实际应用中构成的智能节点小型化，如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司８ＸＣ５９２， Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ＭＣ６８ＨＣ０５Ｘ４， Ｉｎｔｅｌ公司的８７Ｃ １９６ＣＡ／ＣＢ以及ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｘ２４Ｘ等。电弧光保护系统主单元的处理器采用ＴＩ公司生产的ＴＭＳ３２０Ｃ２４０芯片，内嵌ＣＡＮ控制器，为通信的实现提供了极为便利的条件。５．２．１ ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７内嵌ＣＡＮ控制器特点ＣＡＮ控制器完全遵守１ ９９１年由Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ制定并发行的ＣＡＮ总线技术规范（Ｖｅｒｓｉｏｎ ２．０１３）．主要特点１４９－５１１如下：（１）完全支持标准（ （１１位）和扩展（２９位））２种标识符； （２）对象有６个邮箱：０， １为接收邮箱，４， ５为发送邮箱，２， ３既可配置成接收邮箱也可配置成发送邮箱；（３）邮箱。、１， ２， ３有局域接收屏蔽寄存器（（ＬＡＭｎ），能够实现标识符的局部屏蔽，因而在站地址编码上具有更大的灵活性；（４）中断配置可编程： （５）可编程的ＣＡＮ总线唤醒功能； （６）对于远程帧的自动答应功能：（７）当发送时出现错误或仲裁时丢失数据，ＣＡＮ控制器有自动重发功能： （８）强大的总线错误诊断功能； （９）发送和接收速率可编程； （１０）自测试模式：在此模式下，接收邮箱接收自身发送的数据帧，并产生自答应信号。５．２．２ ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７内嵌ＣＡＮ控制器结构ＣＡＮ控制器可用来完成ＣＡＮ总线通信协议的物理层和数据链路层的全部 功能。ＣＡＮ控制器的结构如图５．２所示，主要部分如下：（１）控制肤态寄存器组和中断逻辑单元。用来翻译ＣＰＵ的控制命令，控 制运行方式，指示ＣＡＮ控制器的运行状态以及相应的中断逻辑处理功能。第５章母线保护系统的通信研究 （２） ＣＰＵ接口涛储管理单元。提供与ＣＰＵ的接口，同时把邮箱送来的数据传送到发送缓冲单元，并把暂时接收缓冲单元送来的数据通过它转交给６个邮箱进行相应的处理。Ｍ６个邮箱均有用于管理和存储发送或接收信息的８个１ ６位的寄存器，分别为：ＭＳＧＩＤｎＬ， ＭＳＧＩＤｎＨ， ＭＳＧＣＴＲＬｎ， Ｒｅｓｅｒｖｅｄ， ＭＢＸｎＡ， ＭＢＸｎＢ，ＭＢＸｎＣ， ＭＢＸｎＤ．对接收到的信息，首先把它的标识符依次与每个邮箱所设置的标识符相比较，相符则接收该数据，而通过每个邮箱发送的信息则会加上相应的邮箱标识符。 （４） ＣＡＮ控制器内核。完成ＣＡＮ总线协议的物理层和数据链路层功能。（５）接收缓冲单元。将ＣＡＮ总线内和接收的信息分解为数据和标识符２ 个部分，其中数据和标识符送到存储接口单元，并把标识符送到接收过滤单元。 （６）接收过滤单元。起局部屏蔽的作用，接收来的要发送数据的标识符可以根据需要屏蔽掉一些标识符，因而可增加接收和发送数据地址编码的灵活性。图５．２ ＣＡＮ控制器模块的基本结构框图在以上单元中，ＣＰＵ可对控制或状态寄存器组及邮箱ＲＡＭ进行读写操作。第５章母线保护系统的通信研究５．３基于ＣＡＮ总线的母线保护系统控制器通信的实现５．３．１通信方案的可行性 电力系统是一个庞大的系统，由很多子控制系统组成。电弧光母线保护系统控制器是电力系统中的一个子控制系统。所有子控制系统都在不同的控制器上完成，而子系统之间的参数传输则由主交互机进行协调。由此可见，电弧光母线保护系统控制器能否在工作环境相当恶劣的条件下正常、可靠、稳定地工作，很大程度上取决于控制器系统能否进行可靠、稳定的通信。由于ＣＡＮ总线的诸多优点，在电弧光母线保护系统中，ＣＡＮ总线成为了 整个测量与控制系统、人机交互系统和远程通信系统的数据通信首选方案。另外电力系统庞大，运作复杂，控制对象繁多，依次控制系统的工作可靠 性问题就是影响母线保护的关键。ＣＡＮ总线网络可以有效地保证正常工作的可靠性，因此，在电弧光母线保护系统的设计中采用ＣＡＮ总线是可行的。ＣＡＮ总线协议是对通信数据块进行编码，可使网络内的节点个数在理论上 不受限制，而且节点之间互不影响。在电弧光母线保护系统的设计中采用ＣＡＮ总线可以减少各个功能模块之间的相互影响，因此是合理的。此外，ＣＡＮ总线具有可以进行广播和组播的优点，这也是ＣＡＮ总线相对 于ＲＳ－２３２． ＲＳ－４８５等点对点通信方式的一个很大的优势。 作为电弧光母线保护系统的一个子控制器，主单元也必须配备有ＣＡＮ总线通讯接口，以便和其它主单元和ＰＣ机进行数据交换。主单元的处理器ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７芯片）内部集成有一个完整的１６位ＣＡＮ控制器模块．在电弧光母线保护系统方案设计中，采用在片ＣＡＮ控制器的ＤＳＰ完成各控制功能，又通过ＣＡＮ总线传送数据或命令，实现功能分散、集中监视、风险分散。因此，ＣＡＮ总线很适用于电弧光母线保护系统中。５．３．２基于ＣＡＮ总线的电弧光母线保护系统（１）系统结构 电弧光母线保护系统分布控制结构如图５． ３所示（电阻Ｒ为抑制反射的终端负载电阻。通信信号传输到导线的端点时会发生反射，反射信号会干扰正常信第５章母线保护系统的通信研究号的传输，因而总线两端接有终端电阻Ｒ，以消除反射信号，其阻值约窖于传输电缆的特性阻抗），本结构采用现场总线式集散系统ＦＤＣＳ（Ｆｉｅｌｄ ＤｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ），它由ＰＣ机节点、各控制器（控制器１． ２．．．ｎ）并配以ＣＡＮ现场总线控制网络构成。这种结构比环形结构吞吐率低，但结构简单、成本低、无源抽头、系统可靠性高；信息的传输采用ＣＡＮ通信协议；为有效地抗共模干扰，传输介质采用双绞线；各节点控制器均采用ｎ公司产生的定点ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７芯片），尽可能使节点小型化；该系统采用多主站结构，由（ｎ＋ｌ价节点组成（（ｎ＜＿１０９），分别挂在ＣＡＮ总线上，（ｎ＋１）个节点间可相互通讯，各节点只有在它认为应该向总线发送信息时才会启动发送，一旦发送完毕，则不再占用总线，这样总线可以有较长的空闲时间，无论哪个节点有紧急信息，则可立即占用总线启动发送。『．ｃＨＮＡ．图５．３电弧光母线保护系统分布式控制结构图 在接口上，由于采用了ＡＭＰ插件、镀金插针、自锁全封闭，因此防护等级达到ＩＰ６７，从而保证了控制器长期在恶劣的环境下能可靠地工作。 （２）节点功能节点设置方面，ＰＣ机节点设置为１号上位节点，控制器１即第一个电弧光 保护系统主单元设置为１号子节点，控制器２即第二个电弧光保护系统主单元设置为２号子节点，依此类推，控制器ｎ即第ｎ个电弧光保护系统主单元设置为ｎ号子节点。各节点在保护控制系统中的作用如下： 。ＰＣ机节点：ＰＣ机节点基本上不参与系统的实时控制，它主要完成对各节点的在线监视及对各节点返回信息的分析处理，将处理的结果以各种方式显示在ＰＣ机上，其完成的功能主要有：各类报警及报警处理的图形化、图标化显示，ＣＡＮ总线通讯管理，系统故障实时显示。４９ 第５章母线保护系统的通信研究 （电弧光保护系统主单元）：该节点是一控制节点，主要完成母②控制器１线保护系统的控制任务。电弧光保护系统主单元控制器可以与ＰＣ机和其它控制器之间实时数据交换和信息控制。本控制器采集３路模拟量信号：Ａ相电流传感器输入模拟量、Ｂ相电流传感器输入模拟量．Ｃ相电流传感器输入模拟量；．…并把这些信息和故障信息组成数据帧发送至总线。③其余节点（ 控制器２，３，…，ｎ）：在本系统中其余节点都为其它电弧光保护系统的主单元控制器的节点，和控制器１有同样的结构和功能．在此系统中具体需要多个子控制器，应根据实际情况综合考虑确定。这些控制器只能实现对本子系统的控制，可以实现控制器与控制器，ＰＣ机与控制器之间实时数据交换和信息控制。（ ３）功能特点基于ＣＡＮ总线的电弧光母线保护系统，具有以下特点： ①基于ＣＡＮ总线的全分布式控制； ０图形化的人机界面，及时发现故障并排除故障；③对系统相电流参数实时检测： ④实现远程状态监视和故障显示； 。各控制器作为独立的ＣＡＮ节点，各节点间互不影响； ⑥每个节点挂在ＣＡＮ总线上，又通过ＣＡＮ总线实现相互通讯。 显然，随着研究的深入及科技的发展，基于ＣＡＮ总线技术的电弧光母线保 护系统可实现的功能远不止这些。总体来说，ＣＡＮ总线技术使电弧光母线保护系统向分散化、网络化、智能化方向发展。５．４ ＤＳＰ与单片机多机实时通信的设计ＤＳＰ（ ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７芯片）与多个单片机（ＡＴ８９Ｃ５１）的通信是通过智能接口单元。智能接口单元负责完成与１０台从机的实时通信。整个通信系统由一个主单元、一个负责通信及相关分组配对功能的智能接口单元和１０个辅助单元组成。第５章母线保护系统的通信研究图５．４硬件结构示意图５．４．１通信协议的约定在通信过程中，从机经过智能接口单元与ＤＳＰ进行通信。由于１０个从机 和智能接口单元使用同一串通信线，为避免发生冲突，’智能接口单元处于主动状态，按一定的时间间隔与每一台从机顺序通信。智能接口单元在与每一台从机通信过程中发送地址，从机收到地址后若与自己的地址一致，则继续接收智能接口单元发送来的一个字节的命令码，从机收到命令后，将自己的一个字节的命令发送到智能接口单元。智能接口单元完成与１０个从机的通信需要１０个定时间隔，只要定时间隔足够短，智能接口单元与从机基本上可以实现实时通信。在整个通信过程中，智能接口单元起着通信枢纽的作用。５．４．２单片机多机通信串行口控制寄存器ＳＣＯＮ中的ＳＭ２为单片机多机通信控制位。５１单片机 用于多机通信时，必须工作在方式２或方式３下，作主机的５１单片机的Ｓｕｆ２应设定为０，作从机的ＳｙＭ２应设定为１。主机发送并为从机接收的信息有两类：一类是地址，当串行数据第９位为“１”时，指示需要与主机通话的从机地址：另一类是数据，当串行数据第９位为“０＂时，指示需要与主机交换的数据。由于所第５章母线保护系统的通信研究有从机的ＳＭ２＝１，故每个从机总能在ＲＩ＝Ｏ时收到主机发来的地址，并进入各自的中断服务程序。在中断服务程序中，每台从机把接收到的从机地址和它的本机地址（拨码盘所设定的地址）进行比较。所有经过比较后地址不相等的从机均自动从各自的中断服务程序中退出（（ＳＭ２＝１），只有比较相等的从机才是被主机寻址通信的从机。被寻址从机在程序中使ＳＭ２，以便接收随之而来的数据或命令（ＲＢ８＝０）。归纳如下：（ １）主机的ＳＭ２－０：所有从机的ＳＭ２＝１，以便接收主机发来的地址。（ ２）主机给从机发送地址时，第９数据位上发送，Ｉ＇ｌｌ，，以指示从机接收这个地址。（ ３）所有从机在ＳＭ２＝１． ＲＢ８＝１和ＲＩ０时，接收主机发来的从机地址，进－入相应中断服务程序，并和本机地址比较以确认是否为被寻址从机．（ ４）被寻址从机通过指令使ＳＭ２＝０以正常接收数据，并向主机发回接收到的从机地址，供主机核对。未被寻址从机保持ＳＭ２＝１，并退出各自中断服务程序。（ ５）完成主机和被寻址从机之间的数据通信，被寻址从机在通信完成后重新使ＳＭ２＝１，并退出中断服务程序，等待下次通信。５．５本章小结本章主要是研究电弧光母线保护系统中的通信，内容归纳如下： （１）为实现各个电弧光保护系统间以及电弧光保护系统与ＰＣ机间的数据通信，选择了现今较为流行的现场总线ＣＡＮ总线。对ＣＡＮ总线的优点，技术规范及工作原理进行了详细的介绍：（２）对电弧光保护系统的主单元处理器ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７芯片内嵌ＣＡＮ控 制器的特点及结构进行了介绍；（３）论证了在电弧光母线保护系统中使用ＣＡＮ总线实现其数字信息传输 和处理的可行性和优越性，建立了基于ＣＡＮ总线的电弧光母线保护系统模型，并对本文设计的基于ＣＡＮ总线通信的电弧光母线保护系统所完成的功能进行了阐述；（ ４）设计了ＤＳＰ与多个单片机实时通信的硬件结构图，对通信协议进行了约定，同时对通信中单片机多机通信机制进行了说明。第６章软件设计第６章软件设计本文所做的软件设计，实现了电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用 研究基本功能，实现了友好的人机交互界面，以及其它控制器间进行数据通信。该系统软件如图６．１所示。具体说来，主要有ＣＡＮ模块的初始化、数据采集模块、ｄｓｐ与单片机通信模块、单片机多机通信、ＰＣ机与主单元通信模块。图６．１软件系统功能框图６．１ ＣＡＮ模块初始化 在初始化ＣＡＮ内部寄存器时注意使得各节点的位速率必须一致，而且接发双方必须同步。报文的接收主要有两种方式：中断和查询接收方式。为提高通信的实时性，文中采用中断接收方式，而且这样也可保证接收缓存器不会出现数据溢出现象。ＣＡＮ控制器的初始化主要包括重新配置位定时器及初始化邮箱。邮箱初始化时，必须将复用引脚ＩＯＰＣ６／ＣＡＮＴＸ及ＩＯＰＣ７／ＣＡＮＲＸ设置为特殊功能引脚。６．２通信模块（１）ＰＣ机节点通信 该节点用于实时显示系统运行情况及故障信息等。负责接收各主单元发送 过来的数据。该通信程序位于主程序的定时器中断中，它定时以广播地方式向第６章软件设计各主单元发送命令，当主单元接收到该数据帧后，立即把子系统的当前运行状态及故障信息等组织成数据帧发送至ＰＣ机节点，ＰＣ机节点在接收中断中接收来自各个主单元节点的信息，当所有主单元节点数据发送完毕，通信程序跳出定时器中断，直到第二次中断来临，ＰＣ机节点重新向各个主单元节点发送命令，如此循环往复，便实现了在线监视。（２）主单元通信 该程序包含两部分：一方面，主单元与辅助单元通信的程序位于ＳＣＩ接收中断中，无论是接受辅助单元传来的数据信息还是对３路相电流的采集（数据采集）、跳闸均在ＳＣＩ接收中断中完成。另一方面，主单元与ＰＣ机的通信的程序位于ＣＡＮ接收中断中。且ＳＣＩ接收中断优先与ＣＡＮ接收中断．通讯开始，主单元首先处于等待状态，等待中断的到来。一旦是ＳＣＩ接收中断，则接收数据，并对数据进行采集比较，如果采集的数大，则转向跳闸，且记录相关的数据以便传给ＰＣ机。如果是ＣＡＮ接收中断，则主单元立即取出相关的信息装入邮箱，并即刻发给ＰＣ机节点，发送完清除主单元的信息以便记录下次的弧光信息和采集的数据，并且跳出ＣＡＮ接收中断，等待下一个命令到来。（３）辅助单元的通信 该程序也包含两部分：一方面单片机之间的多机通信，即主机和多个从机 通信。通信开始，主机采用查询方式和从机通信，逐一得到从机的数据：而从机则采用中断方式，当确定主机是和本机通信，则传送相应的数据。如果有弧光发生则置位标志位（ｆｌａｇ＝１），否则标志为清零（ｆｌａｇ－０）。另一方面单片机（主机）通过串行扩展芯片８２５１Ａ与主单元通信，当ｆｌａｇ－－Ｉ，则选中８２５１Ａ与主单元通信。数据传送完毕，主机又查询每个从机情况，如此循环。６．３软件设计流程图 ＣＡＮ初始化子程序流程图、主单元通信子程序流程图、ＰＣ机节点通信子程序流程图分别如图６．２￣图６．１０所示。第６章软件设计开始初始化调少目 ＭＣＯＭＭＵ结束图６．２主单片机主程序流程图ＣＡＮ初始化开始进入改变配置模式Ｅ＝１Ｃ Ｃ＿设置ＢＣＲＩ和ＢＣＲ２寄存器进入正常工作模式：ＣＣＲ＝ＯＣＣＥ禁止邮箱请求改变数据域：ＣＤＲ＝１配置邮箱２为接收邮箱配置邮箱３为发送邮箱配置邮箱的标识符和控制区使能接收邮箱２返回图６．３ ＣＡＮ初始化子程序图６．４主机通信子程序流程图开始初始化开ＣＰＵ中断 开串行口中断结束图６．５从机程序框图第６章软件设计图６．６从机中断服务程序框图图６．７主单元主程序ＣＡＮ接收中断子程序入ｕ２Ａ是否等于本节点地ｎ＝０请求改变邮箱３数据域取工作状态信息及故障信息ｋ入ＭＢＸ３Ａ． ＭＢＸ３Ｂ．ＭＢＸ３Ｃ． ＭＢＸ３Ｄ进入正常一「作模式使能发送油箱３幸Ｙ 复位接收信息悬挂位ＲＭＰ２和接收中断标志位ＭＩ Ｆ２开总中断返１Ｑ＇图６．８主单元ＣＡＮ接收中断程序ＳＣＩ接收中断 接收数据存入指定的地址返回图６．９主单元ＳＣＩ接收中断程序第６章软件设计图６．１０ ＰＣ机节点程序５７第６章软件设，．６．４ ＰＣ机监控软件设计６．４．１ ＰＣ机软件系统的需求下位机ＤＳＰ（主单元）采集到各辅助单元的数据以及过电流数据后，经过 简单处理便通过串口发送给上位机ＰＣ。在整个保护系统中，下位机ＤＳＰ充分利用其外设丰富，数据处理速度快的优点，承担了数据采集与控制任务。但是，ＤＳＰ也有缺点：人机界面不友好，没有图形界面，缺乏人机交互。从而对采集的数据进行后期故障分析带来不便，工作人员也不能及时的发现故障位置。 ｎｄｏｗｓ平台有以下优点：标准一致的用户界面、多任务系统、另一方面，Ｗｉ鼠标的点取和较强大的设备支持；直观、高效的面向对象的图形用户界面，易学易用：有多种功能强大的开发工具支持。这都适合于开发上位机监控系统［ｓｚ［６．４．２开发环境介绍 监控系统程序的开发包括程序运行的操作系统平台和应用软件开发工具。操作系统平台采用Ｗｉ ｎｄｏｗｓ ＸＰ． Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统有着直观、高效的面向对象的图形用户界面，易学易用，Ｗｉｎｄｏｗｓ用户界面和开发软件都是面向对象的。用户采用“选择对象一操作对象”的方式进行工作。用户界面统一、友好。Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序大多符合ＩＢＭ公司提出的ＣＵＡ （Ｃｏｍｍｏｎ Ｕｓｅｒ Ａｃｅｓｓ）标准，所有的程序拥有相同的或相似的基本外观，包括窗口、菜单、工具条等。用户只要掌握其中一个就可以很容易的学会其他软件，从而降低了工作人员的培训费用。Ｗｉｎｄｏｗｓ是个多任务的操作环境，它允许用户同时运行多个应用程序，或在一个程序中同时做几个事情。每个程序在屏幕上占一块矩形区域，这个区域称为窗口，窗口可以重叠。用户可以任意移动窗口，或在不同的应用程序之间进行切换，并且可以在程序之间手工和自动的数据交换和通信。虽然可以运行多个应用程序，但是仅仅只有一个应用程序是处于活动状态的［５３］应用软件开发工具采用Ｍｉ ｃｒｏｓｏｆｔＶｉ ｓｕａｌ Ｃ＋十６ ．０［１４－１１１． Ｖｉｓｕａｌ Ｃ料是美国微软公司推出的Ｗｉｎｄｏｗｓ平台的软件开发工具，目前已成为国内应用最广泛的高级程序设计工具之一。与其他软件开发相比，Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋具有以下优点［５５－３７１：第６章软件设计（１）面向对象、句视化开发 提供了面向对象的应用软件框架ＭＦＣ （ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＦ ｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓ微软基础类库），大大简化了程序员的编程工作，提高了模块的可重用性。Ｖｉｓｕａｌ Ｃ十＋还提供了基于ＣＡＳＥ技术的可视化软件自动生成和维护工具ＡｐｐＷｉｚａｒｄ，ＣｌａｓｓＡ ｉｚａｒｄ， Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ， ＷｉｚａｒｄＢａｒ等，帮助用户直观的、可视地设计程序的用户界面，可以方便的编写和管理各种类，维护程序源代码，从而提高了开发效率。编程人员可以简单地使用Ｃ／Ｃ什编程． （２）应用广泛ＭＦＣ类库已经成为工业标准类库，得到了众多的开发商和软件开发工具的 支持。ＭＦＣ提供了一个Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序开发模式对程序的控制主要是由ＭＦＣ框架完成的，而且ＭＦＣ也完成了大部分的功能，预定义或实现了许多事件和消息处理等等。框架或者由其本身处理事件，不依赖程序员的代码：或者调用程序员的代码来处理应用程序特定的事件［５２１；另外，由于众多的开发商都采用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋进行软件开发，这样用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋封装了Ｗｉｎｄｏｗｓ的ＡＰＩ（应用程序接口）函数、ＵＳＥＲ， ＫＥＲＮＥＬ， ＧＤＩ函数，帮助弄清了许多函数的组织方法，隐去了创建、维护窗口的许多复杂的例行工作，简化了编程［５７１６．４．３串口通信基础知识 计算机通信有两种方式：并行通信和串行通信。并行通信是数据各位同时传送的通信方式，而串行通信是二进制各位按时间顺序，依次传送的通信方式。所谓“串行通信”是指外设和计算机使用一根数据信号线，数据在一根数据信 号线上按位进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。相比之下，由于高速率的要求，处于计算机内部的ＣＰＵ与串口之间的通讯仍然采用并行的通讯方式，所以串行口的本质就是实现ＣＰＵ与外围数据设备的数据格式转换（或者称为串并转换器），即当数据从外围设备输入计算机时，数据格式由位（ｂｉｔ）转化为字节数据：反之，当计算机方式下行数据到外围设备时，串口又将字节数据转化为位数据。所以，串行通信的特点有： （ １）使用一条线传输信息，减少了传输线数目。第６章软件设计（２）可借助电话线进行远距离采集、显示、传输信息。 （３）发送时，它将数据由并行转为串行：在接收时，由串行转为并行。它有三种工作方式：单工、半双工、全双工方式。 标准的ＲＳ－ ２３２Ｃ接口提供了很多可以同外界直接连接的信号，对每一个信号的功能和电平都做了具体的规定。由ＩＢＭ倡导，现在很多制造商使用节省空间的９针连接器。常用的９条ＲＳ－２３２线可分成三个部分：数据、控制、地线。表６．１显示了以这种格式划分的线。除了连接器上的地信号，所有的ＲＳ－ ２３２管脚都有着相同的电子特性。一般情况下，在计算机中，通常是５Ｖ表示逻辑１１ ＯＶ或地信号表示逻辑０。即ＴＴＬ电平。如果电路制作在固体铜线连接的电路板上，工作正常，噪声很小，就可以采用这个逻辑．但是，ＲＳ－２３２连接器通常工作在比较恶劣的电子环境中。典型的串行通信要求通过含有噪声的电线将信号传输到几百英尺外。一般的５Ｖ的信号经历了这种传输后会有很大的衰减。为了确保传输成功，ＲＳ－２３２Ｃ输出的正信号从＋５Ｖ－＋１５Ｖ表示逻辑０，负信号从一５Ｖ－－１５Ｖ表示逻辑１． ＲＳ－２３２Ｃ接收器的有效输入对于逻辑１要求小于等于一３Ｖ，对于逻辑０要求大于等于＋３Ｖ．表６． １常用ＲＳ－２３２Ｃ线分类９针连线器信号名称发送数据数据缩写接收数据 请求发送 清除发送 数据设置就绪控制载波检验数据终端就绪振铃指示地线地信号彻脚ｓＴＲ哪呱ＤｃＲＴＤＣＮＤ第６章软件设计６．４．４串口应用程序 （１） １６位串口应用程序１ ６位串行口应用程序中，使用的１６位的Ｗｉｎｄｏｗｓ ＡＰＩ通信函数：①ｑｐ ｅｎｃｏ－Ｏ打开串口资源，指定输入、输出缓冲区的大小（以字节计）；Ｃｌ ｏｓｅｃｏｍｍｏ关闭串口。０ ２ ＢｕｉｌｄＣｏｍｍＤＣＢＯ， ｓｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅｏ填写设备控制块ＤＣＢ，然后对已打开的串口进行参数配置。Ｏ ＲｅａｄＣｏｍｍｏ， ＷｒｉｔｅＣｏｍｍＯ对串口进行读写操作，即数据的接收和发送。１６位下的串口通信程序最大的特点就在于：串口等外部设备的操作有自己 特有的ＡＰＩ函数：而犯位程序则把串口操作（以及并口等）和文件操作统一起来了，使用类似的操作。（２）在ＭＦＣ下的３２位串口应用程序 犯位下串口通信程序可以用两种方法实现：利用Ａｃｔ ｉｖｅＸ控件；使用ＡＰＩ通信函数。 使用ＡｃｔｉｖｅＸ控件，程序实现非常简单，结构清晰，缺点是不够灵活：而使用ＡＰＩ通信函数的优缺点则基本上相反。本课题在设计通信方面是采用的ＡｃｔｉｖｅＸ控件。ＶＣ＋＋ ６．０提供的ＭＳＣｏｍｍ控件通过串行端口发送和接收数据，为应用程序提供串口通信功能，使用非常方便，如下所示。 ０在当前的Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ中插入的ＭＳＣｏｍｍ控件Ｐｒ ｏｊｅｃｔ菜单‘Ａｄｄ ｔｏ Ｐｒｏｊｅｃｔ－Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ－Ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ ＡｃｔｉｖｅＸＣｏｎｔｒｏｌｓ‘选择Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ： ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＣｏｍｍｕｎｉ ｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ， ｖｅｒｓｉｏｎ ６．。插入到当前的Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ中．结果添加了类ＣＭＳＣｏｍｍ（及相应文件：ｍｓｃｏｍｍ．ｈ和ｍｓｃｏｍｍ．ｃｐｐ）ｏ②在Ｍａ ｉｎＦｒｍ．ｈ中加入的ＭＳＣｏｍｍ控件Ｐｒｏｔ ｅｃｔｅｄ：ＣＭＳＣｏｍｍ ｍ＿Ｃｏｍｐｏｒｔ，在Ｍａｉｎｆ ｍ．ｃｐｐ：：ＯｎＣｒｅａｔｅ０中：ＤＷＯＲＤ ｓｔｙｌｅ＝ＷＳ ＶＩＳＩＢＬＥＩＷＳ￣ ＣＨＩＬＤ；Ｉｆ（！ｍ ＣｏｍＰｏｒｔ．Ｃｒｅａｔｅ（ＮＵＬＬ，ｓｙｔｌｅ，ＣＲｅｃｔ（０，０，０，０），ｔｈｉｓ，ＩＤ ＣＯＭＭＣＴＲＬ））（第６章软件设计ＴＲＡＣＥＯ（＂Ｆａｉｌｅｄ ｔｏ Ｃｒｅａｔｅ ＯＬＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ＂）；Ｒｅｔｕｒｎ －１；｝③初始化串口ｍ ＣｏｍＰｏｒｔ．ＳｅｔＣｏｍｍＰｏｒｔ（１）； ／／选择ＣＯＭｍ＿ＣｏｍＰｏｒｔ．ＳｅｔＩｎＢｕｆｆｅｒＳｉｚｅ（１０２４）； ／／设置输入缓冲区的大小ｍｗｅＣｏｍＰｏ ｒｔ．ＳｅｔＯｕｔＢｕｆｆｅｒＳｉｚｅ（５１２）；／／设置输出缓冲区的大小ｉｆ（！ｍｅｓＣｏｍｐｏｒ ｔ．ＧｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎＯ）／打开串口ｍ一 ＣｏｍＰｏｒｔ．ＳｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（ＴＲＵＥ）； ｍ ＣｏｍＰｏｒｔ．ＳｅｔｌｎｐｕｔＭｏｄｅ（１）；／设置输入方式为二进制方式ｍ＿仁ｏｍＰｏｒ ｔ．ＳｅｔＳｅｔｉｎｇｓ（＂９６００，ｎ，８，１）； ／／设置波特率等参数ｍ一 ＣｏｍＰｏｒｔ．ＳｅｔＲＴｈｒｅｓｈｏｌｄ（１）； ／／为１表示有一个字符引发一个事件 ｔｍ一ｏｍｐｏｒ．ＳｅｔｌｎｐｕｔＬｅｎ（０）；④捕捉串口事项。 ＭＳＣｏｍｍ控件可以采用轮询或事件驱动的方法从端口获取数据。有事件（如接收到数据）时通知程序。在程序中需要捕获并处理这些通讯事件．在Ｍａｉ ｎＦｒｍ．ｈ中：Ｐｒｏｔ ｅｃｔｅｄ： ａｆｘ一 ｍｓｇ ｖｏｉｄ ＯｎＣｏｍｍＭｓｃｏｍｍｏ；ＤＥＣＬＡＲＥ＿ＥＶＥＮＴＳＩ ＮＫ ＭＡＰＯ在Ｍａ ｉｎＦｒｍ．ｃｐｐ中：ＢＥＧＩ Ｎ＿ＥＶＥＮＴＳＩＮＫｅｓＭＡＰ（ ＣＭａｉｎＦｒａｍｅ，ＣＦｒａｍｅＷｎｄ）ＯＮ一 ＥＶＥＮＴ（ＣＭａｉｎＦｒａｍｅ，ＩＤ ＣＯＭＭＣＴＲＬ，１，ＯｎＣｏｍｍＭｓｃｏｍｍ，ＶＴＳ ＮＯＮＥ）ＥＮＤｅ ｓＥＶＥＮＴＳＩ ＮＫ＿ＭＡＰＯ。串口读写。 Ｇｅ ｔｌｎｐｕｔｏ和ＳｅｔＯｕｔｐｕｔｏ分别是完成读、写功能函数。两个函数的原型是：ＶＡＲＩＡＮＴ ＧｅｔＩｎｐｕｔｏ和ｖｏｉｄ ＳｅｔＯｕｔｐｕｔ（ｃｏｎｓｔ ＶＡＲＩＡＮＴ＆ ｎｅｗＶａｌｕｅ）；都要使用ＶＡＲＩ ＡＮＴ类型（所有Ｉｄｉｓｐａｔｃｈ：：Ｉｎｖｏｋｅ的参数和返回值在内部都是作为ＶＡＲＩＡＮＴ对象处理的）。无论是在ＰＣ机读取上传数据时还是在ＰＣ机发送下行命令时，我们都习惯 第６章软件设计于使用字符串的形式（也可以说是致组形式）。查阅ＶＡＲＩＡＮＴ文档知道，可以用ＢＳＴＲ表示字符串，但遗憾的是所有的ＢＳＴＲ都是包含宽字符，即使我们没有定义－ＵＮＩＣＯＤＥｅｓＵＮＩ ＣＯＤＥ也是这样！ ＷｉｎＮＴ支持宽字符，而Ｗｍ９５并不支持。为解决上述问题，我们在实际工作中使用ＣｂｙｔｅＡｒｍｙ，给出相应的部分程序如下：ｖｉ ｏｄ ＣＭａｉｎＦｒａｍｅ：：ＯｎＣｏｎｕｎＭｓｃｏｎｕｎｏＶＡＲＩＡＮＴ ｖＲｅｓｐｏｎｓｅ； ｉｎｔ松ｉｆ（ｍ ｃｏｍｍＣｔｒｌ．ＧｅｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔｏ－－－２｛ｋ＝ｉｎ ｃｏｍｍＣｔｒｌ．ＧｅｔＩｎＢｕｆｆｅｒＣｏｕｎｔｏ； ／／接收到的字符数目ｉｆ（ｋ＞０）厦ｖＲｅｓｐｏｎｓｅ－ －ｍ．ｃｏｍｍＣｔｒｌ．ＧｅｔｌｎｐｕｔＱ；ＳａｖｅＤａｔ ａ（ｋ，（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ＂）ｖＲｅｓｐｏｎｓｅ．ｐａｒｒａｙ－＞ｐｖＤａｔａ）；） ｝／ 接收到字符，ＭＳＣｏｍｍ控件发送事件／ 处理其他ＭＳＣｏｍｍ控件｝Ｖｏｉｄ ＣＭａｉｎＦｒａｍｅ：：ＯｎＣｏｍｍＳｅｎｄｏ健刀准备需要发送的命令，放在ＴｘＤａｔ ａ［】中ＣＢｙｔｅＡｆｆａｙ ａｒｒａｙ；ａｒｒａｙ．ＲｅｍｏｖｅＡｌｌｏ；ａｒｒａｙ．ＳｅｔＳｉｚｅ（Ｃｏｕｎｔ）；ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜Ｃｏｕｎｔ；ｉ＋＋）ａｒｒａｙ．ＳｅｔＡｔ（ｉ，ＴｘＤａｔａ［ｉ］）；ｍ ＣｏｍＰｏｒｔ．ＳｅｔＯｕｔｐｕｔ（ＣＯＩｅＶａｒｉａｎｔ（ａｒｒａｙ））；／／发送数据第６章软件设计６．４．５数据库的创建和连接由于该系统是要对故障发生的时间和地点进行实时显示并监控，而且要把 采集到的３项电流数据记录下来，以便在排除故障后，对数据进行处理和分析，讨论系统的性能并完善该系统。因此，本系统是把数据按照要求定时存储在ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＡｃ ｅｓｓ关系数据库中。这一数据库可以记录何时何地发生了故障，且记录了３相电流的值。具体的实现机理１５９１如下：先在Ｍｉ ｃｒｏｓｏｆｔＡｃ ｅｓｓ软件中创建一个空数据库命名为ｇｕｚｈａｎｇ．ｍｄｂ。然后在这个数据库中创建一个表命名为故障监视表，在此表中记录在何时哪一主单元的辅助单元上的传感器有弧光，且当时的３相电流的有效值为多大。再次，执行“开始”，“设置”，“控制面板”命令，打开控制面板。双击控制面 板中的“管理工具”，在管理工具中双击“数据源”，弹出“ＯＤＢＣ数据源管理器”对话框。单击“ＯＤＢＣ数据源管理器”对话框中的“添加”按纽，单出“创建数据源”对话框。在“创建新数据源”对话框中选择ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＡｃ ｅｓｓ Ｄｒｉｖｅ （＇．ｍｄｂ），单击完成。弹出“ＯＤＢＣ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｃｅｓｓ安装”对话框。在该对话框上输入数据源名ｇｕｚｈａｎｇ．ｍｄｂ，然后单击“选择”按纽，利用“选择数据库”对话框找到事先创建的数据库，在显示数据库名的列表框中单击该数据库名，将其显示在“数据库名”下的文本框中。单击“确定”按纽，数据源就显示在“ＯＤＢＣ数据源管理器”中。最后，通过Ｖｉ ｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０ ＡｐｐＷｉｚａｒｄ和创建数据库相连接‘５８．５３１，即在新建向导的第二步将第四相Ｄａｔａｂａｓｅ ｖｉｅｗ ｗｉｔｈ ｆｉｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ选中，单击Ｄａｔａ Ｓｏｕｒｃｅ按纽。在Ｄａｔａｂａｓｅ Ｏｐｔｉｏｎｓ对话框的下拉列表中选择ＯＤＢＣ数据源，单击ＯＫ按纽。选择数据库名ｇｕｚｈａｎｇ．ｍｄｂ后，在弹出的对话框中选择数据库中的故障监视表，单击ＯＫ按纽。根据向导完成工程的新建，完成后进入开发环境界面。完成上述步骤后，那么类ＣＭｙＳｅｔ就是指向数据库的类，而ＣＭｙＳｅｔ＇ ｍ＿ｐＳｅｔ的指针就是实现对数据库字段的操作，即提取，添加和删除等操作。６．４．６上位机监控软件的组成与使用通过在ＶＣ＋＋ ６．０软件［５２，５３，５８，５９１上开发了一个上位机监控软件，通过调用多个对话框窗口来实现故障信息的采集和监控，做到实时准确的了解故障地点以及故障信息的变化情况。下面将简单介绍下该软件的组成和使用。当运行软件Ｊ ｉａｎｋｏｎｇ后，就会出现下面监控界面，如图６．１１的显示界面。第６章软件设计６．５本章小结本章主要是设计电弧光母线保护系统软件，采用Ｖｉ ｓｕａｌ Ｃ＋＋软件编写了人机界面程序，实现了弧光故障的实时监控。着重有以下几个方面的内容：（１）构建了整个保护系统的软件结构图，包括数据采集模块和通信模块。 详细地叙述了ＰＣ机节点，主单元和辅助单元之间的通信过程： （２）针对各个模块要实现的功能，设计了软件流程图，包括主单片机主程序流程图，ＣＡＮ初始化子程序流程图，主机通信子程序流程图，从机程序流程图，从机中断服务程序框图，主单元主程序流程图，主单元ＣＡＮ接收中断程序流程图，主单元ＳＣＩ接收中断程序流程图，ＰＣ机节点程序流程图；（３）分析了ＰＣ机软件系统的需求，并介绍了开发环境Ｗｉ ｎｄｏｗｓ ＸＰ和开发软件Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋；（４）利用Ｖｉ ｓｕａｌ Ｃ什编写了ＰＣ机监控界面软件，该软件能很方便地对电弧光故障进行实时显示，并且还可对通信参数进行设置。同时还将软件和数据库Ｅｘｃｅｌ连接，把弧光故障历史数据存储到Ｅｘｃｅｌ数据库，通过时间或主单元号可对故障历史进行便捷的集中查询，方便分析中低压电网系统的稳定性和可靠性。为了防止故障历史数据所需存储空间超出容量，该监控软件还可清除故障历史数据。第７章结论与展望第７章结论与展望 现有的中低压母线保护方案有变压器后备过流保护方案，馈线过流保护方案，采用环流原理的高阻抗母线保护方案。从实际应用情况来看，现有的保护方案显然不能满足快速切除母线故障或保护覆盖范围的要求．本课题采用电弧光母线保护的方案可以快速有效的切除母线故障。本文在充分了解电弧光母线保护的原理与处理系统的新技术基础上，合理 选择设计方案，采用性价比较高的芯片，完成整个系统设计。本文的电弧光保护系统以专为实时信号处理设计的ＴＭＳ３２０系列ＤＳＰ为主单元控制器，ＡＴ８９Ｃ５１单片机为辅助单元。ＤＳＰ与多个单片机（ＡＴ８９Ｃ５１）之间采用智能接口单元进行通信，ＰＣ机和多个ＤＳＰ之间采用ＣＡＮ总线进行通信。Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０开发的上位机监控系统组成了一个高速、实时的故障诊断，处理以及显示系统。本课题完成的主要研究工作如下：（１）在研究课题的过程中，对母线弧光故障进行了比较深刻的分析探讨。 建立了电弧动态模型，对电弧光故障和非故障进行了ＭＡＴＬＡＢ仿真。从仿真图可以得出发生电弧光故障其进线电流必定增大的结论。（２）合理利用ＤＳＰ的ＣＡＮ控制器模块开发系统的ＣＡＮ总线通信模块， 使得主控制单元可以和ＰＣ机通信。采用ＡＴ８９Ｃ５１为智能卡的控制器，实现了ＤＳＰ与多个单片机之间的通信。（３）在研究了光电传感器和弧光光强的基础上，设计了弧光检测电路。同 时也设计了电流检测电路。 （４）采用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋ ６．０完成了上位机监控软件设计，上位机监控软件使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋十６．０中ＣＯＭＭ控件实现串口通信。采集到的数据可以保存到ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＯ ｆｉｃｅ Ａｃｃｅｓｓ数据库中。可以显示和查询故障点，以及对后期的系统稳定性的分析。本文在电弧光母线保护系统实现方面进行了初步的研究，但是仍有许多研 究工作有待进一步深入研究：（１）在以后的工作中，可以尝试只利用ＣＡＮ总线就可以实现ＰＣ机与多 个ＤＳＰ之间的通信，以及每个ＤＳＰ与多个单片机之间的通信。既能充分利用第７章结论与展望资源，又可以使系统简单，还能节省成本。 （２）在上位机监控软件开发时，界面是使用ＶＣ＋＋６．０开发的，界面还有待于完善，比如还可以在界面上显示各相的电流仿真图，使得界面更为友善，功能更为完善和强大．数据库还可以改用功能更强大的ＳＱＬ．最后由于作者水平有限，错误和不足之处在所难免，恳请各位专家和学者 批评指正！致谢致谢 衷心感谢我的导师戴文进教授．从论文的选题、设计到论文的撰写工作都得到了ｘ老师悉心指导．戴老师渊博的学识、丰富的经验、踏实的工作态度和勤勤恳恳的敬业精神，使我受益非浅，在此，表示我最诚挚的谢意！在硕士研究生期间，许多老师、同学和朋友都给予了无私的关怀和帮助， 在此向电气自动化系全体老师表示感谢；向各位师兄弟姐妹表示感谢！另外，感谢我的室友陈琦珍和曹烯．感谢我敬爱的父母和亲人在我求学过程中所给予我的全力支持和无微不至 的关爱，我永远深爱着你们。最后，向审阅本文的专家教授表示深深的谢意！ 李咬 ２００７年６月参考文献参考文献［Ｉ］汪觉恒．唐卫华．国内外各类母线保护技术特性分析［Ｐ］．电力自动化设备，２０００，２０（ ０１）：４３＾－４５［２１葛遗莉，黄明辉．几种母线保护的特性比较［Ｉ］．继电器，１９９８， ２６（０６）： ５３＾－５４［３］宋英义．中阻抗型比率制动式母线差动保护的探讨［［ｌ１．电力系统ｔ｀３动化，２０００， ２４（０９）：１３＾１６ ［４１程利军，杨奇逊．中阻抗母线保护原理、整定及运行的探讨［［ｌ１．电网技术，２０００， ２４（０６）：６５－６９ 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Ｐｏｒｔｅｃｔｉｏｎ， ２００１， ＳｅｖｅｎｔｈＩ ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ （ＩＥＥ），９－１２ Ａｐｒｉｌ ２００１ Ｐａｇｅｓ：４６３－４６６［１７］ Ｅｖａｎｓ，Ｊ．Ｗ； Ｐａｒｍｅｌｌａ， Ｒ．； Ｓｈｅａｈａｎ，Ｋ．Ｍ．； Ｄｏｗｎｅｓ， Ｊ．Ａ． Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｂｕｓｂａｒｐｒ ｏｔｅｃｔｉｏｎ： ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｓｔｕｄｙ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， ＳｉｘｔｈＩ ｎｔｅｎｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ（Ｃｏｎｆ． Ｐｕｂｌ． Ｎｏ．４３４） ２５－２７ Ｍａｒｃｈ １９９７ Ｐａｇｅｓ：］ ２６－１３０［１８］辛丽虹，唐ｆ．．瑜．电力系统母线微机保护技术及其应用［Ｊ１一计算机应用．２０００，２０（ ０５）：４８＾５０［１９］王征．数字式母线保护的性能分析［［Ｊ］．东北电力技术，２００２， ０５：４１＾４４［２０１李力３．ＬＦＰ一９１５Ａ微机型母线保护装置ＰＩ．电力系统自动化，２０００， ２４（０１）：６０＾６３参考文献［２１１李亢，刘继平，刘志刚．ＢＰ型微机母线保护原理分析及实际应用Ｐｌ．电力系统自动化，１９９８， ２２（０５）：６１＾－６３［２２１李栋，毛Ｒ胜，陆征军．ＢＰ－２Ａ微机母线差动保护［１．ｌ电力系统１ｌ动化，１９９８， ２２（０６）：５８６０ ［２３１田广青．电弧光保护及在中低压开关柜和母线保护中的应用［Ａ．电工技术杂志，２００４，（１）： ２７＾３０［２４１刘猛，周晓卫．电弧光继电保护的研究及应用闭．电力勘测设计２００４．８．Ｎｏ．２［２５１陈西庚．成套开关柜的电弧短路保护ＰＩ．继电器． ２０００，２８（６）：３３－３６［２６］ Ｈｅｌｅｎａ Ｍａｋｉｎｅｎ０， Ｓａｎｎａ Ｍｕｓｔｏｎｅｎｂ， ＂Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉ。二二ｉｄｅｎｔｓ ａｎｄ ｕｓｅ ｏｆｐｒ ｏｔｅｃｔｉｖｅ ｃｌｏｔｈｉｎｇ ｉｎ Ｆｉｎａｌａｎｄ，＂ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ４１（２００３） 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ＡｄｄｒｅｓｓＯＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ， ＃ＯＦＩＨ／／与ＦｌＨ相等，则处于１地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ ｌＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ， ＃ＯＦ２Ｈ ／／与Ｆ２Ｈ相等，则处于２地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ２ＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ， ＃ＯＦ３Ｈ／／与Ｆ３Ｈ相等，则处于３地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ３ＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ， ＃ＯＦ４Ｈ／／与Ｆ４Ｈ相等，则处于４地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ４ＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ＾，＃ＯＦ５Ｈ ／ ／与Ｆ５Ｈ相等，则处于５地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ５ＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ， ＃ＯＦ６Ｈ ／／与Ｆ６Ｈ相等，则处于６地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ６ＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ， ＃ＯＦ７Ｈ ／／与Ｆ７Ｈ相等，则处于７地址附录ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ７ＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ，＃ＯＦＳＨ／ ／与Ｆ８Ｈ相等，则处于８地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ８ＭＯＶ Ａ， ３０ＨＳＵＢＢ Ａ，＃ＯＦ９Ｈ／ ／与Ｆ９Ｈ相等，则处于９地址ＪＺ Ａｄｄｒｅｓｓ９ＡｄｄｒｅｓｓＯ： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃ＯＨ ／／（２０均０＝０Ａｄｄｒｅｓｓｌ： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃１Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝１Ａｄｄｒｅｓｓ２： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃２Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝２Ａｄｄｒｅｓｓ３： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃３Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝３Ａｄｄｒｅｓｓ４： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃４Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝４Ａｄｄｒｅｓｓ５： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃５Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝５Ａｄｄｒｅｓｓ６： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃６Ｈ ／／（２０Ｈ）．０－－６Ａｄｄｒｅｓｓ７： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃７Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝７Ａｄｄｒｅｓｓ８： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃８Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝８Ａｄｄｒｅｓｓ９： ＭＯＶ （２０Ｈ）．０， ＃９Ｈ ／／（２０Ｈ）．０＝９ＲＥＴ７６攻读硕士学位期间的研究成果攻读硕士学位期间的研究成果已发表论文：川戴文进，李霞．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ＩＩＩ Ｕｎｄｅｒ ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ． Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．西安：世界图书出版公司，２００４．１２８－１３２待发表论文：［１］戴文进，李霞．微机控制的弧光接地保护．南昌大学工科版（已录用）
