10kv柱上斷路器涌流檢測與控制裝置的研究

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在電力系統(tǒng)配電線路上變壓器的容量比較大的時候，由于勵磁涌流的影響，送電或者重合閘的時候有可能引起線路保護的誤動作。這就需要涌流控制器來對線路上的浪涌電流進行監(jiān)測并進行延時脫扣控制，以防止浪涌電流產(chǎn)生開關誤動脫扣。采用微控制器技術，當電流差超過設定倍數(shù)整定電流時，立即進行速斷保護，還可根據(jù)需要進行延遲。</p>

2、<p>　　本課題詳細介紹了涌流檢測裝置的原理和檢測方法，以及Atmel公司AT89S51單片機的性能和特點。在分析了勵磁涌流檢測原理的基礎上，設計了一個較為簡單的勵磁涌流檢測的方法，通過檢測三相電流和零序電流來模擬涌流控制器的工作狀態(tài)。給出了以AT89S52單片機為核心的數(shù)字顯示檢測電流的硬件電路和軟件設計方法。該系統(tǒng)電路設計合理、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測速度快、計算簡單、易于控制，并且能滿足檢測要求。本課題的研究內容主要有

3、以下幾個方面：</p><p>　　（1）介紹了勵磁涌流檢測的相關方法，分析相關方法在實際線路的可行性，分析利用相關方法檢測勵磁涌流的重難點，以及各種新型技術的應用。</p><p>　?。?）完成系統(tǒng)的硬件電路設計。包括電流采集電路的設計，單片機模塊設計，AD電路的設計，電路電源模塊設計，顯示電路的設計以及報警電路的設計。</p><p>　?。?）編寫系統(tǒng)軟件程

4、序并利用multisim模擬軟件對系統(tǒng)進行模擬仿真，對電流采集模塊進行調試。制作了硬件樣機，并進行了相關電流的測量。</p><p>　　關鍵詞：10kV配電線路；勵磁涌流；線路保護；變壓器；檢測方法</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Because of the influence of magneti

5、zation inrush current, the power transmission or coincidence may cause mis-operation of line protection when the capacity of distribution line transformer is large. Then you need to use the current controller to monitor

6、surge current on line and make delay tripping control which prevent the surge current switch malfunction trip. The micro controller technology is adopted, when the current exceeds the setting current, the quick break pro

7、tection can be carried ou</p><p>　　In this paper, the principle and detection method of inrush current detection device has been introduced in detail, as well as the performance and characteristics of AT89S5

8、1 MCU of Atmel. On the basis of the analysis of the principle of magnetizing inrush current, a simple method to detect the inrush current is designed, and the working state of the controller is simulated by detecting the

9、 three-phase current and the zero sequence current. The hardware circuit and software design method of digit</p><p>　　(1) Described the related technology about detection of magnetic inrush current; analysis

10、 of the feasibility of the relevant methods in the actual line, analysis of the heavy and difficult points of the detection of magnetizing inrush current, and the application of a variety of new technology.</p>&l

11、t;p>　　(2) Described hardware circuit design, including the design of the current acquisition circuit, microcontroller module design, AD circuit design, circuit power module design, display circuit design and alarm cir

12、cuit design.</p><p>　　(3) Described software design and apply the multisim simulation software to simulation the system, debugging the current acquisition module. The hardware prototype is made, and the rela

13、ted current is measured.</p><p>　　Key Words: 10 kV distribution line; magnetization inrush current; line protection; transformer; testing principle</p><p><b>　　目 錄</b></p>

14、<p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景及意義1</p><p>　　1.2 涌流鑒別方法和10kV系統(tǒng)涌流特點1</p><

15、p>　　1.2.1鑒別方法1</p><p>　　1.2.2有關10kV系統(tǒng)涌流的特征介紹2</p><p>　　1.3 勵磁涌流的危害性2</p><p>　　1.4 論文的主要工作2</p><p>　　2 10kV配電線路的保護及勵磁涌流檢測方法3</p><p>　　2.1 10kV不接地系統(tǒng)

16、的零序保護3</p><p>　　2.1.1采用零序電壓判斷接地短路3</p><p>　　2.1.2采用MR301P通用型保護裝置中零序電流保護3</p><p>　　2.1.3零序功率原理3</p><p>　　2.1.4零序電流保護裝置4</p><p>　　2.2 勵磁涌流4</p>

17、<p>　　2.3 電流辨別勵磁涌流的方法4</p><p>　　2.3.1二次諧波制動的方法4</p><p>　　2.3.2間斷角原理5</p><p>　　2.3.3波形對稱原理5</p><p>　　2.3.4基于采樣值差動的方法5</p><p>　　2.3.5小波變換識別方法6<

18、/p><p>　　2.4 基于電流電壓識別勵磁涌流的方法6</p><p>　　2.4.1磁通特性判別方法6</p><p>　　2.4.2等值電路參數(shù)鑒別方法8</p><p>　　2.4.3利用瞬時電感判斷據(jù)識別法8</p><p>　　2.4.4基于模糊邏輯的多判據(jù)法9</p><p&g

19、t;　　2.5 新型技術在勵磁涌流識別方面的應用9</p><p>　　2.6 10kV配電線路勵磁涌流控制方法9</p><p>　　2.7 本章小結10</p><p>　　3 硬件系統(tǒng)設計11</p><p>　　3.1 電流采集模塊11</p><p>　　3.1.1電流采集模塊中I/V變換11&l

20、t;/p><p>　　3.1.2精密全波整流濾波電路13</p><p>　　3.1.3二階低通濾波13</p><p>　　3.1.4穩(wěn)壓管的電路13</p><p>　　3.1.5大電容濾波14</p><p>　　3.1.6芯片周邊及電源周邊電容濾波14</p><p>　　3.2

21、電源電路模塊15</p><p>　　3.3 顯示電路16</p><p>　　3.4 主控電路16</p><p>　　3.4.1單片機部分16</p><p>　　3.4.2單片機各接口在電路中作用17</p><p>　　3.4.3單片機的復位18</p><p>　　3.4.

22、4模數(shù)轉換器（AD）部分18</p><p>　　3.4.5基準電源端電路19</p><p>　　3.5 聲光報警19</p><p>　　3.6 本章小結19</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設計20</p><p>　　4.1 主程序設計20</p><p>　　4.2 基于

23、LCD1602顯示屏程序20</p><p>　　4.4 本章小結22</p><p>　　5 系統(tǒng)仿真與樣機調試23</p><p>　　5.1 系統(tǒng)仿真23</p><p>　　5.1.1仿真軟件multisim23</p><p>　　5.1.2系統(tǒng)軟硬件的仿真23</p><p

24、>　　5.2 硬件調試與硬件效果25</p><p>　　5.2.1硬件調試25</p><p>　　5.2.2硬件實際結果25</p><p>　　5.3 本章小結25</p><p><b>　　6 結論26</b></p><p><b>　　謝 辭27<

25、;/b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p>　　附錄一 基于AT89S52單片機電流檢測及報警系統(tǒng)電路原理圖29</p><p>　　附錄二 基于AT89S52電流檢測及報警的系統(tǒng)PCB圖30</p><p>　　附錄三 基于AT89S52電流檢測及報警系統(tǒng)C語言原程序31&

26、lt;/p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景及意義</p><p>　　近年來，我國民眾的生活質量逐漸升高，科學技術的突破也在。因此，實現(xiàn)長期不斷供電成為了人們生活必不可少的一部分，對于工業(yè)生產(chǎn)亦是如此。為了實現(xiàn)長期不間斷供電，必須不斷改善電力系統(tǒng)并且提升電力系統(tǒng)的供電質量和效率。為實現(xiàn)這一目標，我

27、們需要進一步研發(fā)自動化程度較高的供電系統(tǒng)。同時，當遇到故障時，智能化程度較高的供電系統(tǒng)能夠盡快識別故障并采取相應保護措施，從而進一步對設備進行保護。這種供電系統(tǒng)中的保護設備避免了故障所引發(fā)的更大損失，把工作效率和維護成本都向最好的方向去發(fā)展?，F(xiàn)如今電子工業(yè)技術的發(fā)展如火如荼。更多大型超電壓變壓器被研發(fā)出來并投入生產(chǎn)。然而與其形成鮮明對比的是，變壓器在保護這一領域的發(fā)展及其緩慢，有時會發(fā)生拒動的情況。</p><p&g

28、t;　　與其他線路相比，10kV的配電線路是被如今的電力系統(tǒng)應用最多的、設備的數(shù)量種類更多，同時它的絕緣水平比較低。較為常見的妨礙正常運行的狀況主要有以下三種：相間短路、線路過流和單相接地短路。如果線路出現(xiàn)以上故障的前兩種的時候，從系統(tǒng)中以最短時間切除線路是十分必要的。</p><p>　　勵磁涌流對變壓器的安全運行危害不大，然而它對繼電保護會產(chǎn)生較為嚴重的影響。因為有超高壓和遠距輸電的要求，大容量變壓器變得越來

29、越受歡迎。當電力變壓器被空載合閘投入電網(wǎng)的時候，變壓器會產(chǎn)生較大的勵磁涌波。在外部故障切除、電壓恢復的時候，變壓器同樣也會產(chǎn)生勵磁涌波，使波形很大程度畸形，同時也可能導致保護誤動。變壓器在穩(wěn)態(tài)的狀況下勵磁涌流非常微小，大約是1%的額定電流大小。但倘若出現(xiàn)上文所提到的兩種情況，勵磁涌流瞬間增大，產(chǎn)生一個大約幾個周波時長的暫態(tài)過程，這時勵磁涌流與短路電流相差甚微。同時在運行的時候，變壓器短時過載荷和過電壓的情況時有發(fā)生。這些多次的輕微故障以

30、及大量的暫態(tài)過程會增加變壓器的損壞幾率[1]。</p><p>　　1.2 涌流鑒別方法和10kV系統(tǒng)涌流特點</p><p><b>　　1.2.1鑒別方法</b></p><p>　　涌流鑒別方法基本分成下面三種類別。分類的依據(jù)是在判別勵磁涌流過程中用到的電磁量。第一種是利用電流量對涌流進行判別，應用舉例間斷角原理。第二種是利用電壓量判斷，

31、比如電壓制動原理。第三種是利用二者一起對進行判別，應用舉例等值電路原理。</p><p>　　在上文中描述的三個原理中，二次諧波原理比較經(jīng)常被使用。原因是它的原理相對比較簡單，并且它比常規(guī)保護更容易實現(xiàn)[2]。</p><p>　　1.2.2有關10kV系統(tǒng)涌流的特征介紹</p><p>　　該系統(tǒng)具有以下特征：</p><p>　?。?）其

32、含大量的高次的諧波。并且主要是二次諧波；</p><p>　?。?）其含有較大成分隨時間衰減的暫態(tài)分量，衰減規(guī)律為T=L/R；</p><p>　　（3）它的波形與短路電流不同之處在于會出現(xiàn)間斷角，但是間斷角明顯減小。這與短路電流的波形十分不同；</p><p>　?。?）這種涌流是許多變壓器產(chǎn)生涌流的迭加[3]。</p><p>　　1.3

33、 勵磁涌流的危害性</p><p>　　勵磁涌流具有許多危害性，具體如下：</p><p>　　（1）當有勵磁涌流時，變壓器的投運總會失敗是有一定的原因，這個原因就是因為繼電保護裝置誤動所產(chǎn)生的；</p><p>　　（2）變壓器每一側的負荷完全癱瘓就是發(fā)生了出線斷路故障，這種故障就會使電壓突然增大從而引發(fā)了變壓器的保護裝置的誤動；</p><p

34、>　?。?）當電站M空載情況下接電源而產(chǎn)生了涌流，可能會使得在周圍其他的電站正在運行的變壓器跟隨著M站的情況使正在正常運行的變壓器因為“合應涌流”產(chǎn)生錯誤的跳閘，就會發(fā)生大片大片的停電后果；</p><p>　?。?）變壓器和其周邊的裝置以及斷路器都會電動力過大而受損因為有大數(shù)值的勵磁涌流；</p><p>　?。?）電氣設備會被存在的操作過電壓損壞；</p><

35、p>　?。?）存在于涌流中的諧波過量的時候就產(chǎn)生非常嚴重的電網(wǎng)點能質量污染；</p><p>　?。?）涌流會對電網(wǎng)的電壓有很大的不穩(wěn)定的影響，電壓有可能突然變大或者變小，這樣就影響了電氣設備的正常運行狀態(tài)[4]。</p><p>　　1.4 論文的主要工作</p><p>　　本論文是針對10kV柱上斷路器涌流檢測與控制裝置的設計方案的研究，主要內容是掌握涌

36、流控制器的特點、作用和使用條件的理論知識以及10kV配電系統(tǒng)故障檢測的基本方法和涌流特征，分析現(xiàn)有檢測手段和裝置種類和工作原理。深入分析10kV配電網(wǎng)涌流檢測裝置的結構原理、工作方式和控制方法，學習現(xiàn)有高壓電氣系統(tǒng)過電流檢測與報警的實現(xiàn)方法，根據(jù)分析結果進行與畢業(yè)設計題目和研究內容相關的必要的電路或者模型仿真，進行必要的樣機功能驗證和實驗。</p><p>　　本論文的第一章介紹了涌流控制器的研究背景、目的和意義

37、以及勵磁涌流的危害。第二章敘述了勵磁涌流的產(chǎn)生基本原理和常用的多種檢測方法，對比選取其中一種檢測方法。第三章分模塊詳細敘述了此課題的硬件設計。第四章敘述了此課題的軟件設計。第五章介紹了硬件模塊的必要仿真和調試。第六章總結。</p><p>　　2 10kV配電線路的保護及勵磁涌流檢測方法</p><p>　　2.1 10kV不接地系統(tǒng)的零序保護</p><p>　

38、　2.1.1采用零序電壓判斷接地短路</p><p>　　10kV母線上的電壓互感器，一次測的線圈按星形接法，二次側兩個接法就是按照，三角形，星形的繞組接法，它們倆給電壓互感器柜上的DMR381P提供保護測量電壓和零序電壓。當沒有故障的時候，三相電壓的和為零，三角形接法的線圈上電壓是零，裝置不動作。三角形接法那個就表現(xiàn)出零序電壓是因為發(fā)生了單相接地短路，保護裝置上的零序電壓大于最初設定好的值，經(jīng)過設定好的延遲時間

39、后，裝置發(fā)生動作并且發(fā)出報警信號，聲光報警會通知相關人員來檢查線路的保護裝置的零序電流。這種方法不能使其立即跳開故障回路因為尋找故障的時間過長，就不怎么運用這種方法[5]。</p><p>　　2.1.2采用MR301P通用型保護裝置中零序電流保護</p><p>　　沒有發(fā)生故障的路線上的零序電流與這條路上的接地電容電流相等在中性點不接地系統(tǒng)上發(fā)生了單相接地短路這一情況時的這一原理，使用

40、MR301P通用型保護測控裝置區(qū)分出故障線路。首先算出每條線路的零序保護定值通過他們的長度和橫截面積。當發(fā)生單相接地短路時，會產(chǎn)生零序電流經(jīng)專門的零序互感器輸入到裝置中，當大于設定值的時候，開關會自己自動的斷開在已經(jīng)設好的延時時間之后。采用這樣的辦法就要有關每條線路上的電容電流的大量計算，而且因為需要計算的量過于龐大，所獲得的數(shù)據(jù)可能導致結果不準，從而開關誤動，一般也不采取此法。</p><p>　　2.1.3零

41、序功率原理</p><p>　　中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路時，沒有故障的線路上零序電流相位超前零序電壓90度，那么有故障的那條路就滯后了90度，通過計算相差了180度。根據(jù)這樣的規(guī)律，我么可以使用零序方向元件區(qū)分出故障線路。對于不接地系統(tǒng)，可以用零序電壓、零序電流的基波分量來判別。</p><p>　　當饋出線發(fā)生單相接地短路時，這條線路始端的零序電流（3I0）是整個系統(tǒng)沒有故障元

42、件的零序電容電流之和，流向母線。而當線路正常運行時，零序電流（3I0）相位超前零序電壓（3U0）90度，由母線流向線路。因此，此裝置單相接地選線的判斷條件：</p><p>　?。?）零序電流(3I0)大于設定；</p><p>　　（2）零序電壓(3U0)大于設定；</p><p>　?。?）零序功率的方向正確。</p><p>　　當滿足

43、了以上提出的全部三個條件之后，保護就會通過開始設定好的時間后動作，有關的回路斷開，在充分的滿足電網(wǎng)需求的前提下應用這樣的方式進行保護，可以對整個的系統(tǒng)的運行的穩(wěn)定性能有極大的保障。</p><p>　　2.1.4零序電流保護裝置</p><p>　　通過對多數(shù)方法的舉例和分析，帶方向的零序電流保護的使用是非常非常有用的，而零序電壓報警系統(tǒng)也是必不可少的一個環(huán)節(jié)，只有當兩者結合使用才是最完美

44、的。通過這種方式，當出現(xiàn)了單相接地短路的這種實際情況的時候，而導致產(chǎn)生保護拒動的零序電流也不是就一定能滿足最初設定的零序電流數(shù)值和它的方向。另外還真正的應用了報警系統(tǒng)，會使先關人員進行故障的檢修處理，增加了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　2.2 勵磁涌流</b></p><p>　　當想路上的電流突然間的增加到很大，可能是由于線路正處于過流或者短路狀態(tài)

45、。所謂的過流就是說電流超過了額定的值的時候，通過進行瞬間的時間速斷保護和經(jīng)過一定設定時間的速斷保護來處理過流保護到達一定倍數(shù)后。但是還有一種情況，這個情況就是在二次側那一邊發(fā)生變壓器空載的情況下合上閘時，就會在變壓器的另一邊也就是一次測那一側產(chǎn)生一個勵磁涌流，而它的幅值大小可以和過流、短路電流相差無幾。產(chǎn)生的這個勵磁涌流不會長時間存在，并且對運行系統(tǒng)來講并不會有安全性的故障影響，但是卻是讓線路上的斷路器做出錯誤判斷從而動作。所以就需要對

46、以上提到的三者進行各自具有各自特征的具體分析，讓涌流和另外兩個區(qū)分開[6]。</p><p>　　2.3 電流辨別勵磁涌流的方法</p><p>　　2.3.1二次諧波制動的方法</p><p>　　發(fā)生了故障的線路上所檢測出來的電流所具有二次諧波分量很小，但是發(fā)生的是勵磁涌流的話就不一樣了，因為有較大的偶次諧波分量而其中的二次諧波的分量最大。通過鑒別故障和勵磁涌流

47、中的二次諧波分量就可以區(qū)分兩者。判別式為：。K2就是二次諧波的制動比，整定的范圍通常為K2=15%~20%。</p><p>　　二次諧波制動的方法好是好，檢測原理簡潔明確，廣泛的應用在微機變壓器保護。但隨著人們對電力系統(tǒng)的容量的大小提出了更加高的的要求，這些要求就就包括電壓等級以及變壓器容量等等，在這種情況下還繼續(xù)使用二次諧波制動原理的話就有些問題了。</p><p>　　可能會有這么一

48、種情況，大型的變壓器其輸電線就比較長，比較長的話就導致了分布電容的影響十分的明顯，也就是說當發(fā)生內部故障或者是更為嚴重的故障的時候，比較大的二次諧波就從諧振中產(chǎn)生了，從而影響了保護動作，讓保護動作延時。</p><p>　　傅氏級數(shù)的諧波分析法就只是比較適用于那些穩(wěn)態(tài)交流分量上的分析，涌流是暫態(tài)電流并且它還具有較大衰減直流分量，把它所具有的直流分量按照一定的設定截斷成周期性的并放在時間軸上，離散的幅度譜在進過上述

49、的處理后就產(chǎn)生了。而產(chǎn)生的這個譜有可能會和周期信號的頻譜混疊，最終就會對二次諧波分量的大小產(chǎn)生不利的影響，極有可能導致誤判。</p><p>　　2.3.2間斷角原理</p><p>　　間斷角閉鎖原理是通過鑒別短路電流的勵磁涌流波形的差異來找到判別的方法，短路電流波形連續(xù)而勵磁涌流間斷較大。方法簡單并且直接，但是要求較為準確的測量間斷角，如遇TA暫態(tài)飽和和傳變會使涌流的二次側間斷角變形，

50、需要恢復有可能消失的間斷角不管是通過哪種措施，可是會使硬件的保護變得極為復雜；與此同時間斷角原理也由采樣率和采樣的硬件的限制影響精度。根據(jù)上面所有的分析得出，在實際數(shù)字差動保護中，使用后的應用結果并不十分盡如人意。</p><p>　　間斷角原理更加直觀的抓住了顯著的波形特點，可以幫助直接區(qū)分涌流和故障，采取分開各個相來進行永留的鑒別，跳閘能夠馬上即時的發(fā)生當變壓器內部出現(xiàn)故障時，并且這種方法有抗過勵磁能力。這個

51、原理的微機實現(xiàn)在技術上是可行的，但是硬件較為復雜且成本高，在實用的過程中需要進一步的分析成本和對現(xiàn)場的可行度。</p><p>　　2.3.3波形對稱原理</p><p>　　波形對稱原理是對流入繼電器的差電流的波形特點深入研究的一種方法，先對差電流有關相關繼電器的進行一些基本的微分運算，把得到的結果分成前波和后波相對比，在最后再根據(jù)之前微分得到的前后波的結果分析看是不是發(fā)生了勵磁涌流。&

52、lt;/p><p>　　其基本原理可以大致概括為：最開始要先對得到的波形來一個預先的處理，再算出波形的不確定度K，最后涌流的確定就被不確定度決定，其主判據(jù)為：K＞Kset。K=fK為波形的不對稱度，Kset為整定值，周波通過數(shù)據(jù)傳確定。</p><p><b>　?。?）波形對稱原理</b></p><p>　　首先進行微分，將處理后的差電流的后波

53、與前波對稱比較，得不對稱度K，即：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　式(2-1)中，是差電流導數(shù)前半波第i點的數(shù)值，是后半波與第i點相對應的數(shù)值。</p><p>　　第i個點就在上面式子中存在這種關系的時候對稱，要不然就是不對稱，有一般的一半周期以上的點不滿足式子的時候就是勵磁涌流，而有一半周期的點都滿足上

54、式，就是內部故障。偶次和奇次的諧波包括基波分量的瞬間值相比就是波形對稱判據(jù)在數(shù)字濾波角度考慮時的情況。與2.3.1提出的相比，偶次諧波分量有關二次諧波以上的被更加充分的利用了，極大增強了能力有關保護躲勵磁涌流的誤動。</p><p>　　利用波形對稱性特征對涌流進行判別，這樣得到的上下對稱系數(shù)通過計算以后會有大大的可能超過整定值，有可能會發(fā)生閉鎖保護由于把故障電流當成勵磁涌流誤判。</p><

55、p>　　2.3.4基于采樣值差動的方法</p><p>　　這個檢測方法的整體思路就是：通過將故障流和勵磁涌流相比較之后的波形在周期內來看，三相差流波形中的其中兩相會有那么幾個點接近了零點，接近零點是因為變壓器的飽和特性，而近零點的采樣點所表現(xiàn)出的電流值是不能夠滿足采樣值差動所需要的條件的。剩下的一相往往呈現(xiàn)出周期性電流特征是因為變壓器的繞組方式?jīng)Q定的，而最嚴重的是會出現(xiàn)對稱性涌流。當變壓器內部出現(xiàn)故障的時

56、候，差流波形基本為正弦波，而涌流時，滿足采樣值差動條件的點要比標準正弦基波少。因為掌握了這個規(guī)律，就能夠通過以數(shù)字保護差流來創(chuàng)建判別數(shù)據(jù)窗把所需要的N個點來組成這個窗，確定定值M將它分開來判別根據(jù)每一相，三相中至少有一想滿足條件N≥M，這個條件成立之后，就是有內部故障，當有故障之后輸出動作信號，如果不動作的話就認為是勵磁涌流[7]。</p><p>　　采用這種方法可有效的區(qū)分勵磁涌流和制動外部故障TA飽和的差流

57、，并且也具備抗過勵磁的能力。</p><p>　　2.3.5小波變換識別方法</p><p>　　小波變換根據(jù)信號的變化特征，小波變換根據(jù)信號的變化特性，通過平移和伸縮的小基波，可以自適應調節(jié)窗口的寬度，對瞬態(tài)信號或弱信號的變化進行分析。當處于故障的電力系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)時，所有有用的反應故障性的信息都被暫態(tài)故障信號所包含。而且通過使用傳統(tǒng)的傅里葉變換甚至是使用加窗傅里葉變換來分析這種信號都是非常

58、非常困難的，是因為這種信號它的占用頻帶寬并且持續(xù)的時間還比較短。因此，理論上檢測涌流的奇異信號還是通過這種方法比較好。</p><p>　　在現(xiàn)代技術的前提下，高次諧波的檢測使用和奇異點檢測方法一樣的小波變換更加合適。勵磁涌流和內部故障的差別就在于，前者差流高頻突變周期總是出現(xiàn)而后者就出現(xiàn)了一次并且立刻減少至零[8]。</p><p>　　2.4 基于電流電壓識別勵磁涌流的方法</p

59、><p>　　在傳統(tǒng)的識別方法(只是用一種電氣量來識別相關故障和涌流)。但是只是通過電流的波形來識別內部故障還是勵磁涌流是有比較大的局限性的，并且不是相對準確。由于變壓器勵磁涌流的產(chǎn)生是個復雜的電磁暫態(tài)過程，許多人就提出一系列使用電流和電壓兩者一起來進行判斷的方法。這些方法也就是包括磁通特性，等值電路參數(shù)鑒別方法等，下面將分別闡述。</p><p>　　2.4.1磁通特性判別方法</p&

60、gt;<p>　　有一種特別的使用磁通特性來進行判別的方法就產(chǎn)生了，就是利用變壓器磁鏈-差流曲線有些差別。這種方法的基本原理為：令為變壓器原邊漏感，在不計算變壓器繞組的前提下，可得變壓器互感磁鏈與繞組端電壓u和繞組電流i的關系：</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　如圖所示得到了兩者具有的關系。而由圖可見，當變壓器發(fā)生涌流

61、時(圖2.1中曲線1、2)，無論變壓器剩磁的大小多少，斜率都比較大在變壓器還沒有飽和時，而變壓器在和區(qū)域時，就會很小。 </p><p>　　圖2.1 勵磁特性曲線 圖2.2 關系曲線</p><p>　　所以得到的結論就是隨著id呈周期性大小值變化；而部故障狀態(tài)的曲線3，的數(shù)值較小并且基本不改變。</p><p>　　通

62、過比較上面得出的特點，基本上就能夠確定下兩個區(qū)域（如圖2.2）。區(qū)域B表現(xiàn)的狀態(tài)就是變壓器處在故障和飽和的狀態(tài)；區(qū)域A是不飽和的狀態(tài)在運行。變壓器的運行在發(fā)生故障時，則處在如圖所示的區(qū)域B，而變壓器在空載合閘的時候出現(xiàn)涌流是，它的出現(xiàn)則在區(qū)域A與B交替發(fā)生，在打算涌流檢測的時侯可以根據(jù)這一種特性，設一個計數(shù)器Kc，若的位置在區(qū)域B內，則加1；若的位置出現(xiàn)在區(qū)域A，則減1。由前面對這種情況的描述可知，對于變壓器故障發(fā)生故障的時候，Kc是單

63、調增加的[9]。因此，得到下面判據(jù)：</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　為整定值。滿足條件時，就可以判別變壓器為勵磁涌流。</p><p>　　因為考慮到變壓器會變成飽和狀態(tài)當發(fā)生了勵磁涌流時，研究深入到勵磁涌流的產(chǎn)生原因從而達到了檢測并判別勵磁涌流的最終目的，因此具有一定的前瞻性和進步性，但仍然有些許不足：&

64、lt;/p><p>　?。?）如果使用這種判據(jù)作為鑒別變壓器勵磁涌流的方法，要得到實際的磁化曲線和所使用的變壓器的漏抗參數(shù)，但是這些參數(shù)獲取的過程中是不是準確的又對勵磁涌流的判別增加了難度。</p><p>　?。?）整定值在此法作為判據(jù)中有很大作用，但是整定值需要通過多次試驗才能確定，增加了整定的復雜程度；</p><p>　　（3）區(qū)域A、B的確定是判定方法的基礎，

65、由于內部有了輕微故障時，其數(shù)值較大與正常工作狀態(tài)情況幾乎相差無幾，一旦發(fā)生這種情路況，B區(qū)的范圍就變得很大了，甚至很可能與A區(qū)發(fā)生重合，這樣就導致A、B區(qū)的確定比較困難，一旦確定的區(qū)域不準確，很可能導致判據(jù)失效。</p><p>　　2.4.2等值電路參數(shù)鑒別方法</p><p>　　文獻中[10]提出了一種通過使用變壓器導納型等值電路的參數(shù)鑒別方法，給出了勵磁涌流三繞組變壓器的等值電路，

66、這個圖也是內部故障的圖。如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 三相變壓器等值電路圖</p><p>　　對于該電路，有如下特點：</p><p>　?。?）、、常數(shù)與運行狀態(tài)無關。</p><p>　　（2）、、與變壓器的運行狀況相關，對于內部故障和勵磁涌流，它們表現(xiàn)出極大的不同。具體地，如果主繞組1在最外層，第3繞組在最里層，則：

67、勵磁涌流時，和為大于0的常值；內部故障時，故障繞組的導納(或)隨故障匝比的增加而增加，但非故障繞組的導納仍舊幾乎為0或稍微變負。</p><p>　　所以，根據(jù)導納和的瞬時值可以建立判據(jù)，如果</p><p>　　≤ 或≤ (2-4)</p><p>　　則變壓器為內部故障。其中，和為非負的實常數(shù)，對于某具體變壓

68、器應經(jīng)過分析或實驗確定，文獻給出的參考值分別為=0和=2。但是，該方法需要獲取變壓器漏電感參數(shù)，以求取或，進而根據(jù)實時采樣得到的各相繞組電壓、電流值計算瞬時導納和；而且和的整定較難[11]。</p><p>　　2.4.3利用瞬時電感判斷據(jù)識別法</p><p>　　由變壓器的鐵芯導磁率在發(fā)生內部故障或者勵磁涌流時的變化結果不同，在另外還需要用到瞬時勵磁電感以及另外一個量等效瞬時電感，就能

69、提出一個比較有效的辦法來識別兩種情況，通過查找相關的文獻查得單相變壓器的T型等效電路后可以得到：</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　在式子中的參數(shù)是原來那邊繞組的漏感，繞組的實際電阻、繞組那端電壓和繞組電流分別為變壓器的勵磁電阻，變壓器的電流；為瞬時勵磁電感。</p><p>　　若已經(jīng)知道就是原邊和另一邊的比

70、值，則可表示為:</p><p><b>　　(2-6)</b></p><p>　　當空載合閘合閘發(fā)生勵磁涌流時，勵磁電感的瞬時值因為變壓器的鐵芯在不飽和和飽和之間的過程來回變換，而隨著勵磁涌流的變化值來發(fā)生著比較大的變化。通過使用傅里葉級數(shù)來分解得到的勵磁電感值，就能發(fā)現(xiàn)其還有非常大的基波分量，而這個分析出來的量都不會低于一個特定值，利用這個值得到的整定值就可以用

71、來對勵磁涌流進行鑒別。</p><p>　　2.4.4基于模糊邏輯的多判據(jù)法</p><p>　　該方法只是變壓器在勵磁涌流問題上的一個新的探索，仍有許多難題還未攻克，該方法還需要有關的科研人員繼續(xù)深入的進行細致的研究。</p><p>　　2.5 新型技術在勵磁涌流識別方面的應用</p><p>　　在模糊數(shù)學，人工神經(jīng)網(wǎng)絡取得突破性進展的

72、今天，這些新技術被引入到差動保護中。然而，與目前的方法相比，他們不是用于獨立提取特征量進行涌流識別，但是作為一種輔助手段滲透到傳統(tǒng)的差動保護方法。</p><p>　　學習能力超強并且有高度的神經(jīng)計算能力的特點，這還不是最重要的，還有極強的自適應能力并能高容錯度等特點的人工神經(jīng)網(wǎng)絡被設計采用人腦神經(jīng)細胞的結構和功能，并將其運用到各個領域。變壓器原，副邊的正序和負序點流量的方向可以用來辨別變壓器狀態(tài)的專家神經(jīng)網(wǎng)絡方

73、法，不對稱的故障和對稱的故障分別通過變壓器兩側電流的負序和正序其相對方向來進行分辨。將勵磁涌流的多種特征通過神經(jīng)網(wǎng)絡的三層前向網(wǎng)絡模型提取出各次諧波和間斷角，最終把神經(jīng)網(wǎng)絡結構確定下來是通過對比過勵磁[12]。</p><p>　　2.6 10kV配電線路勵磁涌流控制方法</p><p>　　(1)因為勵磁涌流中有大量的二次諧波，所以可以在10kv線路上采用帶有二次諧波制動的保護裝置，使用

74、這種方法就需要將老舊的電路全部進行按照所需進行修改和重建，這會極大的增加裝置的復雜性，在電力系統(tǒng)的可靠性也有所隱患，并不可取。</p><p>　　(2)因為勵磁涌流的大小會隨時間而衰弱，所以我們可以延長過流保護的動作時間。10kV的線路上的過流保護裝置的設定時間最大為0.5s就能保證電網(wǎng)正常運行，這樣的設定在考慮保證靈敏度的同時，又可以避開勵磁涌流。在上下級電路能滿足這種情況的時候，可以優(yōu)先考慮這種方法。但是在

75、有些線路上無法采取延長時間的辦法。</p><p>　　(3)只是單單提高過流保護的設定值，但是一旦設定值過高的話，又不能保證設備的可靠保護，選擇合適的1.4～1.6倍較好、此法只能在有限的范圍內進行調整，而在過流保護上有過高的設定值就可能對一、二次設備的穩(wěn)定運行造成安全隱患，一般情況下不可用。</p><p>　　(4)在10kV的線路上的過流保護上采用加低電壓或者復合電壓閉鎖的措施來進

76、行保護，但是由于線路過長，在這條線路上的電壓元件就有可能因為發(fā)生故障而出現(xiàn)靈敏度不夠甚至降低了保護動作的可靠性。因此，這種方法也必須慎重使用。</p><p>　　(5)就按照所在線路的需求來重新進行CT的選擇，重新選擇后的CT要提高一次側額定線路能通過的最大電流，根據(jù)重新選擇的值來設定過流保護定值。CT一次額定電流要比線路終裝配容量的60%大，根據(jù)實際運行情況，將過流保護時限設定在0.3s時，10KV線路過流保

77、護定值必須大于額定電流才能可靠的躲過勵磁涌流。更換了CT后，就再沒有出現(xiàn)了當送電時由于勵磁涌流而引發(fā)了過流保護動作的問題[13]。</p><p><b>　　2.7 本章小結</b></p><p>　　本章就10kv配電網(wǎng)絡的中性點不接電方式的相關零序保護方式做了詳細的介紹，并且通過實際驗證選出了最佳零序保護方式，也介紹了勵磁涌流對于線路電流的區(qū)別以及其相關的傳統(tǒng)

78、及未來新方法的檢測手段。</p><p><b>　　3 硬件系統(tǒng)設計 </b></p><p>　　硬件電路是整個模擬樣機的核心部分，硬件電路的方案的提出，其電路的性能是否優(yōu)質都將直接影響整個電路的可完成性和穩(wěn)定性。在硬件電路設計完好的基礎上在進行軟件程序的編寫。才能最終完成我們的模擬樣機。我們所做出的模擬樣機就是為了測量三相電路上的電流以及當發(fā)生單相接地短路的時候

79、測量出相應的零序電流。三相電流測量電路如圖所示，而零序電流的測量方法也與三相電流的檢測方法大體相同，基本檢測電路都是一樣的，只是在51單片機編寫程序，測量電流的大小時，需要預先設定好閾值，當電流超過預先設定的值時，硬件電路中的聲光報警電路就會工作。</p><p>　　本章將分模塊對所做樣機進行介紹，其中就包括了：電流采集模塊、電源模塊、模數(shù)轉換模塊，顯示模塊，AT89S52單片機模塊，后續(xù)我們將對每個模塊分開講

80、述。</p><p>　　3.1 電流采集模塊</p><p>　　下圖3.1所示為電流采集模塊，本小節(jié)對該模塊進行介紹：</p><p>　　圖3.1 電流采集模塊電路圖</p><p>　　3.1.1電流采集模塊中I/V變換</p><p>　　I/V變換的電路圖如圖所示，在這一部分中，所選用的CT(Current

81、 Transformer）是一種應用變換器的變比是5A/2.5mA的電流傳感器，在存在CT的環(huán)境下，降低微小電流范圍的激磁電感，與次級電流相比來講，激磁電流所占到的比例就會變大，所以變換比低，直線性差?；谶@種情況，我們選用CT的磁心應該是具有良好的初始導磁率的坡莫合金，改善他的直線性。</p><p>　　而在CT過后加入二極管D1，D2。是因為在有CT的電路中，如果初級注入了過大的電流，那么次級也會按比例發(fā)生

82、過大的信號，往往會損壞前置放大器中使用的運算放大器受到損害，因此加了兩個二極管，以防止過大電壓加在運算放大器上。起到保護作用。</p><p>　　而在運放的選擇上我們使用的是LM358AP雙路運算放大器。它的里面含有兩個獨立的高增益并且具有內部功率補償功能的運放，用的單電源的大小范圍比較寬廣。</p><p>　　圖3.2 lm358引腳圖及引腳功能</p><p&g

83、t;　　Lm358可以輸入的共模的電壓范圍比較寬廣范圍大概是電源電壓的維度。由虛短和虛斷可知，放大出來的電壓由前段電流乘以電阻所得。而在我們所采用的I/V變換電路中的運放，不止單單是上面的部分，下面358的另外一部分我們用來做類似積分器的部分。因為I/V變換部分，只需要對交流信號有效，電容C6對交流成分的積分為0，而對直流信號進行積分將其積分后反饋回點3的位置。此部分電路構成超級伺服電路，因為CT本不能處理直流，而且我們也不需要直流增益

84、。所以超級伺服電路能將輸出的直流成分補償為0。就能得到預期想要的結果了[14]。</p><p>　　然而的選擇是由于我們后面所選用的AD所能采集到的電壓區(qū)間為0~5V，AD的平均電壓為5V，初級電流最大值為5A，次級電流最大值為2.5mA，我們要把已經(jīng)知道的平均值全部通過相關的計算方式轉換成有效值，通過查找資料可已得到[15]。</p><p>　　平均值*波形系數(shù)=有效值</p&

85、gt;<p>　　因為我們輸入的波形是正弦波，波形系數(shù)有關正弦波就是1.11所以有效值為5.55V。所以計算出電阻為2.22kΩ，所以我們選用一個定值電阻2kΩ串聯(lián)一個1kΩ的電位器，方便后續(xù)的調試和取值。</p><p>　　對于高頻電路來講，C1對于高頻率的等效容抗小，只有幾個歐姆，相當于短路。但是對于低頻50Hz的工頻信號來講，等效容抗近似好幾十千歐，相當于斷路。所以此處用0.033微法的電容

86、起到一個濾波，對來自電網(wǎng)的很高的頻率進行過濾。讓運放對檢測到的信號是低頻的發(fā)生作用，對高頻信號不起作用。</p><p>　　3.1.2精密全波整流濾波電路</p><p>　　這個部分的基本電路就是絕對值電路，電容C3是在絕對值電路基礎上加的。</p><p><b>　　絕對值電路：</b></p><p><

87、b>　　(3-1)</b></p><p>　　當滿足上述公式的時候，絕對值電路所發(fā)出的各個波峰高度全部相同的輸出電壓，如果固定電阻選用了長期穩(wěn)定性比較出色的產(chǎn)品，那么絕對值的精密性就顯的不是特別重要，在不容易將全部電阻的精度控制在1%以內的時候，為了保證上述公式恒成立，我就自己制作了一個電阻代替，用一個47K的固定電阻串聯(lián)一個5K可變電位器的組合。</p><p>　　

88、此處精密全波整流濾波電路的選用是因為我們后續(xù)使用的模數(shù)轉換器是單極性的，所以我們此處要將電壓全部轉化為正的。</p><p>　　而加入電容C3是因為我們要將絕對值電路所產(chǎn)生的波形進行粗略的濾波，得到后面所需要的波形。此部分的調試部分會在后面給出。</p><p>　　3.1.3二階低通濾波</p><p>　　查閱相關資料后，按照圖3.1中的電路即可實現(xiàn)濾波，從上

89、一級電路得到的電壓波形會變的更加平穩(wěn)，使得后續(xù)的工作更加順利的進行。如圖，依舊是采用LM358，第一部分的運放在前面參與二階低通濾波，另外一部分的在后面承擔一個電壓跟隨器的作用。</p><p>　　電壓跟隨器：看到這幾個字自然就能想到作用是什么，通過這個東西前后的電壓就是不發(fā)生改變的，那也就說明了一個問題，電壓跟隨器對于流過電壓的放大倍數(shù)就是基本為1。</p><p>　　這個東西其作用

90、無非就是把帶負載能力提高，外加可以緩沖和隔離。共集電路就滿足了這一基本情況，輸入和輸出的阻抗前者高，后者低，這樣的作用可以讓它起到阻抗匹配的效果。在電路中它可以讓后面的下一級的運放更加好的工作。也可以用來作為隔離前后級的影響，這時候還是利用了的特性。</p><p>　　3.1.4穩(wěn)壓管的電路</p><p>　　如圖所示，就是由一個穩(wěn)壓管和一個限流電阻構成的電路。選用一個1K的限流電阻和

91、5.1V的穩(wěn)壓管。</p><p>　　此處的目的在于后方的AD采集模塊的采集最大電壓為5V，如果前端電壓大于此處AD的最大值，那么可能會損壞AD。超過我們需要的電壓將會順著穩(wěn)壓管流入大地。只有符合要求的電壓才會進入下一級電路。</p><p>　　圖3.3 穩(wěn)壓管電路 圖3.4 大電容濾波</p><p>　　3.1.

92、5大電容濾波</p><p>　　如圖3.4，通過接一個47微法的電容對所得到的波形進行更加準確的濾波，使我們得到的波形越來越平穩(wěn)，然后通過電路連接到模數(shù)轉換器上，進行后續(xù)工作。</p><p>　　3.1.6芯片周邊及電源周邊電容濾波</p><p>　　圖3.5 芯片周圍電容分布圖 圖3.6 電源周圍電容分布圖</p>&

93、lt;p>　　所謂的旁路電容的作用就是把電源相對于地的交流阻抗降低，說的通俗易懂就是電源的去耦電容。當無類似電容的電路存在時，其交流特性變得比較不規(guī)律，最為嚴重的時候有可能會導致電路產(chǎn)生激烈震蕩。電容阻抗的計算公式通過研究得到為：</p><p>　　T=1/（2π*f*C） （3-2）</p><p>　　通過公式可以看出一個很明顯的事

94、情，那就是阻抗隨頻率升高而減小。但在實際中的內部感抗的成分等因素的影響，到達某個頻率后，阻抗反而會升高，在結構上，點容量較小的在高的頻率處，而容量大的電容器則在低的頻率處，電容的阻抗會變的最低。如下圖3.7。</p><p>　　圖3.7 電容特性曲線</p><p>　　但是，在高頻下降低阻抗是用小容量的電容器，所以一定要配置在電路附近，因為過長的引線就會產(chǎn)生阻抗，從而導致電源的阻抗降低

95、的不明顯甚至基本不降低。</p><p>　　一般大小的電容范圍是0.01uF~0.1uF，1uF~100uF。</p><p>　　能保證電路進行相關準確工作的前提條件就是電源。這是這個旁路電容就顯得很重要了，被認為是整個電路工作的“保險”。在畫電路圖的時候即使沒有畫旁路電容。但是在實際電路的裝配時，我們要加上旁路電容就會使整個電路變得高大上一點。</p><p>

96、;　　因此在LM358周圍布下0.1uF的抗干擾電容，并聯(lián)在芯片電源管腳附近，每個LM358用兩個0.1uF的電容，三個358公用兩個100uF的大電解電容，使得電路工作更加穩(wěn)定。 </p><p>　　3.2 電源電路模塊</p><p>　　由圖3.8可以看出，在經(jīng)過變壓器得到15V電壓后，經(jīng)過由KBP307組成的整流橋后，電壓通過C1濾波，L7815CT三端穩(wěn)壓，得到+15V的電壓，

97、在L7815前要安裝一個電容為0.33uF的電容，這是為了防止7815振蕩，所選用型號和數(shù)值是根據(jù)官方數(shù)據(jù)手冊推薦使用的。同理，對稱下去的就是L7915CT，原理與L7815一樣，只是得到的是-15V的電壓。這兩個15V電壓是為了給前面電流檢測部分提供電壓。上半部在+15V后繼續(xù)接了一個L7805CT三端穩(wěn)壓。同理，根據(jù)官方數(shù)據(jù)手冊要接個0.33uF的電容防止振蕩，加C4后進一步濾波，L7805輸出較為平穩(wěn)的+5V電壓，后端接入一個1K

98、的電阻和指示燈，因為指示燈電壓為2.5V，我們前面的電阻選擇1K是為了減少功耗，燈只需要亮就可以，不用過大的電流。經(jīng)過計算接1K電阻以后電流為2.5mA可以滿足要求。</p><p>　　圖3.8 電源電路電路圖</p><p>　　并且在前文我們所計算的出電壓的有效值為5.55V，那其最大值為5.55*7.84V，外加運放LM358的運放擺幅最大為1.5V。所以我們最后所選取的電壓一定要

99、比9.34V大，通常所用電源為9V，12V，15V，24V。由于我們所買的變壓器變比為220/15V，并且15V的容錯考慮范圍比選擇12的好很多。在這里電源電壓選用15V。</p><p>　　另外因為在單片機和模數(shù)轉換兩個部分所產(chǎn)生的電流都是很小的幾個毫安，所以我們粗略估算圖3.8中點3出電流為1A，我們選擇的整流橋型號為KBP307二極管組成的，這種組成的額定電流為3A，反向電壓的最大值為700V，均滿足我們

100、的要求。</p><p>　　而電解電容的大小選擇是因為，我們估算電流為1A，電壓為15V，所以電阻為15Ω。根據(jù)：T=R*C，因其電網(wǎng)周期為0.02s，我們要求三倍到五倍的電網(wǎng)周期的一半，按照最大量計算為0.05/15=3333uF4700uF。滿足要求。</p><p><b>　　3.3 顯示電路</b></p><p>　　圖3.9 L

101、CD1602引腳圖 圖3.10 LCD1602實物圖</p><p>　　下表3.1所示為各個引腳功能，其中D0~D7口與AT89S52單片機P0口的7個端口對應鏈接。</p><p>　　表3.1 LCD1602各個引腳功能</p><p><b>　　3.4 主控電路</b></p><

102、;p>　　如圖所示3.11和圖3.12就是整個模擬樣機的主控系統(tǒng)，由8位的AD芯片PCF8591和AT89S52單片機組成，下面將分別介紹這兩部分。</p><p>　　3.4.1單片機部分</p><p>　　它是一種高性能、低功耗的CMOS8位微控制器。具有以下標準功能：</p><p>　?。?）8K字節(jié)可編程Flash存儲</p><

103、;p>　　（2）全靜態(tài)操作：0-33MHz</p><p>　?。?）32個可編程I/O口線</p><p>　?。?）3個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　?。?）8個中斷源</b></p><p>　　（6）全雙工UART串行通道</p><p><b>　?。?

104、）看門狗定時器</b></p><p><b>　?。?）雙數(shù)據(jù)指針</b></p><p><b>　　（9）掉電標識符</b></p><p>　　圖3.11 AT89S52單片機電路 圖3.12 AD電路</p><p>　　單片微型計算機被廣泛

105、的應用于控制領域，被簡稱為單片機。單塊集成電路芯片被用來設計構成單片機，那在內部含有一些比較基本的功能器件：CPU，I/O口還有存儲器等一系列東西。所以，單片機只需要跟一些比較合適的軟件或者外設相連時，就會變成一個單片機控制系統(tǒng)，內部結構就按照下面的圖3.13。</p><p>　　圖3.13 單片機內部結構</p><p>　　3.4.2單片機各接口在電路中作用</p>&

106、lt;p>　　P0口是8位開漏輸出的雙向I/O口，沒有自帶上拉電阻，這時給它一個外部接上一個10K的上拉電阻才能讓它工作。P1口是自帶上拉電阻的8位雙向I/O口。只有上面兩口接AD，從P1口燒程序。P1.0 T2是時鐘輸出。P1.1 T2EX的作用是捕捉觸發(fā)信號和方向控制。P2口同樣是一個具有上拉電阻的的8位雙向I/O口，在這里鏈接顯示屏上的三個端口(已在圖上標識），作為控制端。P3口不接。</p><p>

107、;　　晶振電路選12 MHz頻率的，選這個數(shù)值是因為計算定時準確，選用晶振分頻之后定時器參數(shù)是整數(shù)，誤差較小。其中C8，C9為起振電容，考慮的選擇范圍是10pF~30pF，這里選擇30pF。</p><p>　　3.4.3單片機的復位</p><p>　　復位電路在設計的時候考慮兩種方法來實現(xiàn)，當通電時產(chǎn)生+5V電壓來對這個電路供電，電容C7上端有5V電壓，因為電容電壓不能突變，所以給電容

108、兩端的電壓是曲線上升狀態(tài)，慢慢等到RST點的電位大小變成5V，而51單片機是工作原理上是高電平復位，當達到這個電位時單片機開始復位并開始運行。另外，當手動按下S1時，RST也會通過電源直接得到高電平實現(xiàn)復位。通過這樣的設計之后，復位系統(tǒng)可以實現(xiàn)兩中復位方法。</p><p>　　3.4.4模數(shù)轉換器（AD）部分</p><p>　　圖3.14 PCF8591引腳</p>&l

109、t;p>　　模數(shù)轉換器電路如圖3.14所示，PCF8591是一個單極性的AD，這個模數(shù)轉換器是有4個模擬輸入和一個串行IIC總線接口，硬件地址的編程通過A0,A1,A2來實現(xiàn)，在PCF8591通過雙向IIC總線來進行數(shù)據(jù)信號、輸入輸出地址、控制等操作以串行的方式進行傳輸。下表3.2所示為PCF8591各個的引腳功能：</p><p>　　在所做的電路中，AD中SCLK接P1口的P1.0端，SDA接P1.1口