保护的灵敏度，一般要求保护的最小的线路长度不小于线路长度的15%。
保护1保护的最小范围：
x1l1min?3E?31153???X?X?X??(16.1?16?12)??10.1? 3maxBCCD?2Iop121.69保护2保护的最小范围：
x2l2min3E?31153????X?X??(16.1?16)??3.91? 3maxBC?2Iop22.042保护3保护的最小范围：
x3l3min3E?31153??X??16.1?3.39? 3max?2Iop22.953?因为Ksen?x1l1minx2l2minx3l3min???15% XDEXCDXBCx3l3min?21%?15% XBC?Ksen?所以保护1、保护2的1段灵敏度不合格，保护3合格。
2.2 电流Ⅱ段整定计算
由于无时限电流速断保护只能保护线路的一部分，而该线路剩下的短路故障由能保护本线路全长的带时限电流速断保护（电流保护第Ⅱ段）来可靠切除。带时限电流速断保护与无时限电流速断保护的配合能以尽可能快的速度，可靠并有选择性的切除本线路上任一处，包括被保护线路末端的相间短路故障。
保护2的Ⅱ段应与相邻线路的Ⅰ段配合
???即：Iop?K?? 2relIop1/Kbmin2?1.15?1.69/1?1.943灵敏度：K?sen?2?IKD1.3??min??0.67??1.3?1.5? 不合格
1.943Iop2保护3的Ⅱ段与相邻线路的Ⅰ段配合
???即：Iop?? 3?KrelIop2/Kbmin3?1.15?2.04/1?2.346灵敏度：K?sen?2?IKC1.79??min??0.76??1.3?1.5? 不合格
2.346Iop35 / 27
保护3的Ⅱ段与相邻线路的Ⅱ段配合
???即：Iop?? 3?KrelIop2/Kbmin3?1.15?1.943/1?2.23灵敏度：K?sen?2?IKC1.79??min??0.8?(1.3?1.5) 不合格
2.23Iop32.3电流Ⅲ段整定计算
整定保护1、2、3 的过电流保护定值，假定母线E 过电流保护动作时限为0.5s，确定保护1、2、3 过电流保护的动作时限，校验保护1 作近后备，保护2、3 作远后备的灵敏度。
保护1的Ⅲ段：
???Krel?Kss1.15?1.5??ILDEmax??170?345?
Kre0.85I???op1保护2的Ⅲ段：
I???op2???Krel?Kss1.15?1.5??ILCDmax??200?405.9?
Kre0.85保护3的Ⅲ段：
I???op3???Krel?Kss1.15?1.5??ILBCmax??350?710.3?
Kre0.85保护1作近后备的灵敏度：
K???sen?2?IKE1100min??????3.19?1.3 合格
345Iop1保护2作远后备的灵敏度：
K???sen?2?IKE1100min??????2.71?1.2 合格
405.9Iop2保护3作远后备的灵敏度：
K???sen?2?IKD1300min??????1.83?1.2 合格
710.3Iop3??? 假定母线E过电流保护动作时限为0.5s，即：tOPE?0.5s
???保护1的Ⅲ动作时间：t1????tOPE??t?0.5?0.5?1s ???保护2的Ⅲ动作时间：t2?t1?????t?1?0.5?1.5s
??????保护3的Ⅲ动作时间：t3?t2??t?1.5?0.5?2s
6 / 27
第3章 硬件电路设计
3.1 单片机主系统设计
3.1.1单片机主系统介绍
8051的内部资源
（1）一个8位的微处理器（CPU）。
（2）片内数据存储器RAM（128B/256B），用于存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。
（3）片内程序存储器ROM/EPROM（4KB/8KB），用以存放程序、一些原始数据和表格。
（4）四个8位并行I/O接口P0～P3，每个口既可以用做输入，也可以用作为输出。 （5）两个定时器/计数器，每个定时器/计数器都可以设置成计数方式，用于对外部事件进行计数，也可设置为定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。
（6）五个中断源的中断控制系统。
（7）一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。
（8）片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振
荡频为
12MHZ。
以上各个部分通过内部数据总线相连接。
7 / 27
8051单片机引脚图及其功能
8051采用40脚双列直插封装方式，其引脚功能如下：
(1) 电源引脚Vcc和Vss Vcc（40脚）：电源端，为+5V。 Vss（20脚）：接地端。
(2) 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容
的一端； 在8051片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需要采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端；在8051片内它是振荡电路反
相放大器的输入端。在采用外部时钟信 号时，该引脚必须接地。
图3.1 8051引脚图
(3)控制引脚RST，ALE，PESN和EA
RST/VPD：RST是复位信号输入端，高电平有效。RST引脚的第二功能是，即备用电源的输入端。
ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号端。当8051上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。CPU访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。此引脚的第二功能PROG在对片内带有4KB EPROM的8751编程写入时，作为编程脉冲输入端。
：程序存储允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端定PESN（29脚）
时输出负脉冲作为片外存储器的选通信号。
EA/VPP（31脚）：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当EA
接高电平时，CPU只访问片内的EPROM/ROM并执行内部程序存储器的指令，但当PC（程序
计数器）的值超过0FFFFH（对8051为4KB）时，将自动转去执行外部程序存储器的程序。
当EA接低电平时，CPU只访问外部EPROM/ROM并执行外部程序存储器的指令，而不管是否有片内程序存储器。
（4）输入/输出端口P0，P1，P2和P3
P0口：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。作输出端口时，每位可驱动8个LS型的TTL负载。作输入时，应先向口锁存器（80H）写入全1。
8 / 27
P1口、P2口、P3口均可作为输出/输入口，每位可驱动4个LS型的TTL负载。P3口除此之外，每个引脚还具有第二功能。 时钟电路
单片机的时钟产生方法有内部时钟方式和外部时钟方式两种，大多数单片机运用系统采用内部时钟方式。
最常用的内部时钟方式是采用外接晶体 （陶瓷谐振器的频率稳定性不高）和电容组 成的并联谐振回路。连接方法如图4-9所示
8051单片机允许的谐振晶体可在1.2MHZ～ 24MHZ之间选择，一般取11.0592MHZ。电 容C1、C2可在20PF～100PF之间选择，一 般当外接晶体时典型取值为30 PF，外接陶瓷 谐振器时典型取值为47 PF，取60 PF～70 PF
时震荡器有较高的频率稳定性。 图3.2内部时钟方式的时钟电路
3.3.2 可编程I/O口8255A
8255A的基本特性
1）8255A具有二个8位、二个4位的并行I/O端口的芯片；
2）8255A能以多种形式，在I/O端口与CPU之间进行数据传送。如：程序直接传送、应答方式传送和中断方式传送等。
3）有4个端口地址：A、B、C三个数据端口地址和控制口地址。一般情况下该芯片的A1、A0脚接系统总线的A1、A0，此时，A1A0=11时选择的是控制口；A1A0=00时选择的是A口；A1A0=01时选择的是B口；A1A0=10时选择的是C口；
4）8255A的工作方式选择和C口按位操作控制字均利用控制口发布命令。传送数据时用各数据口的地址。
8255A有三种工作方式：
1）0方式：基本I/O方式。无须连接信号的直接I/O，三个8位口均可作此类I/O。无专用联络信号，不能采用中断方式与CPU交换数据，输出锁存，输入缓冲（有三态门）而无锁存。
2）1方式：选通方式。只有A口、B口可作此方式使用，C口此时作为联络线或0方式使用；
3）2方式：双向I/O。只有A口可以作为此方式使用，C口在此方式下有5条线作联络线，余下的做B口1方式的联络线。
9 / 27