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继电保护功能复现规划

定位：把参考系统（CLS100 DTU 保护测控装置）的继电保护链路在本项目（STM32F4-Base DTU 平台）上分层复现的总规划——给出要实现的功能、性能指标、定值参数、平台适配口径与分阶段路线图。 参考来源：D:\Code\DTU\参考资料\huaiyuan\huaiyuan\Scatter_P_HV03.01_SV01.01\项目分析文档\04-算法与采样专题\ADC采集至数据使用全流程详解（同专题另有《项目详细分析-交流采样与有效值计算》《傅氏算法详解》《项目详细分析-阶段6-继电器保护单元分析》）。 阅读前提：先读 docs/算法/傅氏算法详解.md（算法原理）与 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md（采样通道权威口径）。 相关文档：docs/产品需求/产品需求设计文档.md、docs/待处理内容.md、docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md。 状态：P0 采样与相量底座已台架闭环（2026-10-11）——L1 采集链路（B1，2026-10-10）、L1-6 采样有效性校验与 L2 相量层（sample_ring + phasor，57 项主机单测 + 台架 @test 含 phasor(first)/phasor(hb) 标记闭环）均已落地；P1/P2 保护元件与定值模型软件侧完成（2026-10-11，prot_set + prot_elm，57 项主机单测），板端接线（protectTask）与出口记录（L4）为下一步（见 §7）。

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1. 背景、目标与范围

1.1 参考系统（CLS100）保护实现概览

维度	参考实现
硬件平台	TI OMAP-L138（ARM926EJ-S + C674x DSP 双核），无 FPGA
操作系统	VxWorks
核心分工	DSP 核跑保护算法（1 ms 中断节拍），ARM 核跑管理 / 通信 / 人机
采样率	50 Hz 系统，每周波 20 点 → 保护采样率 1000 Hz（CN_SAM_HERTZ=50、CN_SAM_RATE=20）
内部总线节拍	4000 Hz（80 点/周波，为保护采样率的 4 倍，CN_WAVE_RATIO=4），供录波/高频量使用
保护相量	全周傅氏（全周 DFT），每次刷新 15 个基波相量 + 3 个二次谐波相量 + 1 个五次谐波相量，每 1 ms 重算
遥测有效值	每 200 ms 对 k=1~9 次谐波做 DFT 再方和根（CN_NUM_YCHUMWAVE=9），得"真有效值"轨
保护元件	89 个模块（RelayUnit/PRS_*.c），统一 tagPRS_XXX 接口（Init / Main / 执行函数）
并发机制	采样双缓冲（2 周波 = 40 点）+ 相量双区指针原子交换 + 遥测 0x55/0xaa 计算/拷贝标志协议
调度	时间片表（单点 / 2 点 / 4 点 / 8 点）按 g_dwSchedulerCnt 位掩码分发
定值	EEPROM 存定值 + 折算系数（wCoeEEP / wCoeCal / wCoeRet），TLV 通道；遥测微调 TLV10（±10%，0.1% 步长）
有效值口径	保护用基波有效值（CN_ANA_VEC_SQRT=FALSE），计量/遥测用谐波方和根

数据全链路（采样 → 内部总线 → 缓冲 → 预处理 → 算法 → 存储 → 使用）见参考文档《ADC采集至数据使用全流程详解》§5~§7；傅氏原理与系数折算见 docs/算法/傅氏算法详解.md。

1.2 本项目现状

维度	现状
硬件平台	STM32F407ZGTx（Cortex-M4F，168 MHz，单核，硬件 FPU）
操作系统	FreeRTOS V10.3.1（CMSIS-RTOS v2）
已实现子系统	网络（CH395F）、存储（GD5F2GQ5UE SPI NAND + dhara FTL + FatFs）、时间（SD2506 RTC + sys_clock）、配置（cfg_file）、日志、UI（远端显示）、看门狗（IWDG）、FTP
采样硬件	TPAFE5160（16 位、8 通道同步、±5 V 双极性、并行 GPIOG[15:0]）+ STM32 内部 ADC1（12 位、9 通道顺序扫描、0~3.3 V 单极性）
采样软件	Drivers/BSP/TPAFE5160/tpafe5160.h 驱动就绪（原子快照 API）；App/task/adc_task.c 已实现真实消费者（B1，2026-10-10）——tpafe5160_snapshot() 取数 + 帧统计；采样节拍由 TIM3 更新事件（1 kHz）硬件触发（2026-10-10；同一事件经 TRGO 触发 ADC1 + DMA）；STM32 侧 App/algo/adc_input.c 已实现语义映射 + ADC1 DMA 乒乓帧消费（L1-3/L1-4，v2.0），HAL_ADC_Start_DMA 已出现
保护算法层	L2 相量层已实现并台架闭环（App/algo/sample_ring.c + phasor.c：全周傅氏 5 实例、双区交换、每 1 ms 刷新，2026-10-11 @test）；L3 元件框架 + 过流/过负荷/过压/欠压/零序过压 + 定值模型软件侧完成（prot_elm.c + prot_set.c，2026-10-11，57 项主机单测）；出口 / SOE 记录仍缺失（P4）
已知硬件缺陷	N-18：8 路电气量分属两片转换器 → V0.1 上禁止跨转换器做相位/功率/矢量运算

1.3 复现范围界定

本期做（保护链路最小可用集）

1. 采样与预处理：周期采样触发、通道语义映射、标定、有效性校验、等周波调频、零序通道接入。
2. 相量计算：全周傅氏基波/谐波相量、线/负序/零序合成、双区交换、每 1 ms 刷新。
3. 保护元件：V0.1 测量有效子集——过压/欠压（UA）、零序过压（UN）、过流（A 相，IA）、过负荷（A 相）、过频/低频；三相完整过流、零序过流、涌流制动、PT/CT 断线等建接口不使能，待 V0.2（见 §1.6）。
4. 出口与记录：跳闸/告警出口、SOE/动作记录、定值模型与 cfg_file 集成、自检闭锁。

⚠️ V0.1 硬件裁剪（2026-10-10 定性）：本清单受 N-18（跨转换器无同一时刻性）与**"STM32 侧无中点偏置"**两条约束，实际可闭环的保护元件见 §1.6——V0.1 上只有 TPAFE 三路（UA/UN/IA）测量有效。

本期不做（延后或依赖条件）

• 方向元件 / 功率 / 功率因数 / 对称分量类运算——受 N-18 制约，V0.1 上取子板计量结果，或待 V0.2 硬件改版后实现。
• 三相完整过流、零序过流、依赖三相的 PT/CT 断线——需 V0.2 硬件（8 路电气量全上 TPAFE + 中点偏置）后启用。
• 重合闸、馈线自动化（FA）等 FTU 专有功能——视产品定义（B0）。
• 双核 / DSP 拆分、VxWorks 特有机制、IEC 61850、完整故障录波——与单核 FreeRTOS 平台不匹配。
• 参考系统 89 个模块的全量移植——按需裁剪，只复现本产品定义的元件集。

1.4 前置依赖与阻塞项

依赖	说明	状态
B0 产品定义	采集是否持续 / 采样率与通道 / 转发目标 / 保护元件清单——决定 B1 与保护层的规模	✅ 已确认（2026-10-10，见 §1.5）
B1 ADC 采集链路	周期 CONVST + adc_task 消费 tpafe5160_snapshot() + 建任务 + 栈预算	✅ 已实现并 @test 实机闭环（2026-10-10；adcTask 512 words，台架 1000 Hz）
N-18 硬件缺陷	V0.1 跨转换器无同一时刻性 → 限定 V0.1 可实现的保护范围	⚠️ 硬件改版项（V0.2）
栈预算	保护任务栈需入 Src/freertos.c 并经 scripts/stack_report.py 核算	🔶 adcTask 已核算（L1-6 后：栈抬至 640 words，静态 1080 B / 台架实测峰值 952/2560 / 余 57%）；protectTask 为后续

1.5 B0 产品定义（2026-10-10 确认）

来源：两份合并——①《检测平台配电终端送检要求（点表）》（省电科院送检要求，验收口径）；② 参考项目 APP/EquipCfg/Const_CommPara.c（DTU410 / F30(Z) 的 IEC 104 信息体地址点表，实现细节）。 口径：点表定"上送什么、什么格式、什么地址"；Const_CommPara.c 定"怎么编号、哪些定值"。

（1）确认结论

项	确认结论
定义基准	两份合并（点表为验收口径 + 参考项目 104 点表为实现细节）
上行规约（转发目标）	IEC 60870-5-104（DL/T 634.5104-2009），以太网 TCP 2404（非 ModBus RTU 上行）
主站 / 终端地址	主站 192.168.1.199:2404；终端 192.168.1.101~106（可设）；链路地址与 ASDU 公共体地址 2 字节、传送原因 2 字节、IOA 3 字节（101 为 2 字节）
采集持续性	持续采集（中断驱动 + 遥测周期上送 + 死区上送 + SOE）
采样率	1000 Hz（20 点/周波 @50 Hz），1 ms 保护节拍
遥测	上送短浮点，采集上传系数 = 1；点号 4000H+
遥信	双位置遥信上双点，其余单点；点号 0+
遥控	双点命令，合闸选择 82H、执行 02H；点号 6000H+
RS-485	对下 ModBus RTU 采集（下行采集口，非上行口）
对时	点表要求 SNTP 192.168.1.121:5105；本项目保留自定义 TCP 8888，SNTP 本期不实现（B0-b）
固有参数	8001H~800AH：终端类型/操作系统/制造商/硬件版本/软件版本/校验码/规约类型/型号/ID/MAC
运行参数	8020H~8058H：死区（电流/交流电压/直流电压/功率/频率/功率因数）、PT/CT 变比、负荷越限/重载/过载报警、录波投退与定值、功率置负
定值	8820H~8882H：过流 I/II/III 段、零序过流 I/II 段、重合闸、低压/低频、励磁涌流闭锁、小电流接地等

（2）遥测点号 → 本项目通道映射

点号	点表语义	本项目来源（V0.1）
4010	UBA 后备电源电压	⚠️ 无对应硬件通道 → 本期不做（B0-a）
4011~4013	1Ua/Uab、1Ub/Uca、1Uc/Ubc	UA/UB/UC（映射见 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md）
4014	1U0 零序电压	UN（外部专用零序电压通道）
4015~4017	1Ia、1Ib、1Ic	IA/IB/IC
4018	1I0 零序电流	IN（外部专用零序电流通道）
4019~401c	1P/1Q/1S/1Pf	计算量（受 N-18 制约，V0.1 不可做）
401d	1f 频率	软件测频
401e/f	V1/V2 直流量（点表注"FTU 无"）	⚠️ 无对应硬件通道 → 本期不做（B0-a）

（3）遥信 / 遥控点号

• 遥信（0+，33 点）：YX15 故障总、YX16 过流 I 段/短路、YX17 过流 II 段、YX18 过流 III 段、YX19 零序过流 I 段、YX20 零序过流 II 段、YX21 接地故障、YX22 重载、YX23 过载、YX24~30 外部遥信、YX31~33 闭锁状态。
• 遥控（6000H+）：YK1~YK4 开关 1~4、YK11 信号复归、YK12 遥控软压板、YK13 电池活化、YK14 解除闭锁。

（4）响应时间要求（点表推荐值）

参数	推荐值
终端启动时间	≤ 100000 ms
104 连接 / 总召	≤ 3000 ms / ≤ 8000 ms
104 SOE 上送	≤ 5000 ms
104 遥控选择/撤销/执行	≤ 5000 ms
104 读定值 / 修改定值预置/执行	≤ 10000 ms / ≤ 5000 ms
104 读文件目录/文件	≤ 30000 ms
录波文件存储	≤ 15000 ms

（5）B0 残留项处置（2026-10-10 确认）

#	事项	处置
B0-a	UBA 后备电源电压、V1/V2 直流量三路遥测的硬件来源	本期不做——V0.1 无对应硬件通道，不加子板/通道；点表此三项本期空缺
B0-b	对时	保留自定义 TCP 8888；点表要求的 SNTP 5105 本期不实现
B0-c	保护/控制范围	本期 = 骨架全做 + 有效通道子集闭环（2026-10-10 用户确认），评估见 §1.6

B0 至此全部闭环：上行 IEC 60870-5-104 / 持续采集 / 1000 Hz 已定（§1.5 表 1~4）；B0-a / B0-b 本期不做或维持现状；B0-c 的范围裁剪见 §1.6。

1.6 B0-c 本期保护范围评估（2026-10-10 确认）

（1）V0.1 硬件约束（两条叠加）

#	约束	出处	后果
N-18	8 路电气量分属 TPAFE5160 与 STM32 ADC1 两片，两片无共同采样触发	ADC通道映射说明.md §1、登记簿 N-18	跨转换器的相位 / 矢量 / 功率 / 功率因数 / 负序运算不成立
R5	STM32 侧无中点偏置（1k 串联 + 1k 到 *_GND），0~3.3 V 单极性	ADC通道映射说明.md §7、本文 §9 R5	STM32 侧交流量负半周削顶 → 该侧算不出有效值 / 相量

（2）净效果：V0.1 只有 TPAFE 三路"测量有效"

通道	转换器	有效值 + 相位
UA / UN / IA	TPAFE5160（16 位、±5 V 双极性、同步）	✅ 有效
UB / UC / IB / IC / IN	STM32 ADC1（12 位、0~3.3 V 单极性、顺序）	❌ 削顶 → 仅可读码值监视

（3）保护元件可行性（V0.1）

元件	依赖通道	转换器	V0.1	原因
过压 / 欠压	UA	TPAFE	✅	测量有效
零序过压	UN	TPAFE	✅	测量有效
过流（A 相）	IA	TPAFE	✅	测量有效
过负荷（A 相）	IA	TPAFE	✅	测量有效
过频 / 低频	UA / IA	TPAFE	✅	单通道测频，有效
过流（B / C 相）	IB / IC	STM32	❌	削顶，无有效值
零序过流	IN（外部）/ 自产 Ia+Ib+Ic	STM32 / 跨转换器	❌	削顶 / 跨转换器（N-18）
方向 / 功率 / 功率因数 / 负序	多路	跨转换器	❌	N-18
PT / CT 断线	三相判据	跨转换器	❌	需三相同时刻
母线接地告警	3U0(UN) + 3I0(IN)	UN 可 / IN 不可	⚠️ 部分	仅电压侧可判

（4）本期范围（定论，2026-10-10）

采用**"骨架全做 + 有效通道子集闭环"**：

• 与通道无关的骨架（采集触发、adcTask、语义映射、标定、全周傅氏、双区交换、统一保护元件接口、定值模型 + cfg_file、出口驱动、SOE / 记录、自检闭锁）——本期全做；这是 V0.2 改版后不需要重构的核心资产（§6.2 的接口设计启示）。
• 保护元件——本期只让测量有效的通道闭环动作：UA（过压/欠压、测频）、UN（零序过压）、IA（过流 A 相、过负荷）。其余元件建接口 + 预置定值但不使能，待 V0.2（N-18 修复 + 补中点偏置，8 路电气量全上 TPAFE）。
• 控制类 / FTU 专有功能（重合闸、小电流接地选线、后加速、检合环同期）：均依赖三相 / 零序测量或出口硬件，本期不做，随 V0.2。
• 即：本期交付"整条保护链路的软件实现" + "单相/中性线保护闭环验证"；三相完整过流、零序过流、方向/功率类随 V0.2 硬件启用。

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2. 总体架构设计

2.1 数据全链路（分层）

复现后的保护链路分为 6 层，自下而上：

层	职责	参考对应	本项目落点（拟）
L0 采样驱动	触发转换、读出原始码值	AD 芯片 + 总线	Drivers/BSP/TPAFE5160/ + STM32 ADC1 HAL
L1 采集与预处理	快照取数、语义映射、标定、有效性校验、等周波调频、零序接入	DataPreRecv / RealDataMerge / CalSoftFr / GetZoreSamData	adc_task + App/algo/（拟）
L2 相量计算	全周傅氏基波/谐波、线/负序/零序合成、双区交换	CalFFTVecFull / CalfLineVec / CalfNegVec	App/algo/（拟）
L3 保护元件	各保护判据（过流/零序/过压/频率/…）	RelayUnit/PRS_*.c	App/protect/（拟）
L4 出口与信号	跳闸/告警出口、信号灯	TripKO / KO	App/protect/ + BSP 出口驱动
L5 记录与上送	SOE/动作记录、UI 显示、遥测上送	记录模块 + 通信	App/log/ + Drivers/BSP/UI/ + App/protocol/

分层原则：L1 只做"数"（码值→工程量），L2 只做"相量"（工程量→复相量），L3 只做"判据"（相量 + 定值→布尔），L4/L5 只做"动作与留痕"。算法与 I/O 分离，使 L2/L3 成为主机侧单元测试（L0.5）的天然适格对象（落实登记簿 A-4）。

2.2 任务与中断模型（映射到 STM32F4 + FreeRTOS）

参考系统用 DSP 的 1 ms 中断串起整条保护链。本项目为单核 FreeRTOS，采用"中断触发 + 任务计算"模型：

角色	载体	周期	优先级（拟）	说明
采样节拍	定时器中断（TIMx）	1 ms	最高（ISR）	产生 CONVST 脉冲；ISR 内只置事件/计数，不做重运算
采集与预处理	adcTask	1 ms	高	tpafe5160_snapshot() 取数 → 标定 → 存入采样环
相量计算	adcTask 内联 或 algoTask	1 ms	高	全周傅氏 → 相量双区交换
保护判据	protectTask	1 ms	高	各保护元件 Init/Main → 出口
遥测与显示	复用 uiTask / 新增 measTask	200 ms	中	谐波方和根、死区/平滑、UI 与上送
记录	defaultTask（已有）	事件驱动	低	SOE/动作记录落 sys_log

铁律：adcTask / protectTask 的 FS 路径若触碰存储，必须沿用卷锁 try 语义（vol_lock_wait(0)），且每任务纳入看门狗 required_mask 心跳（见 docs/子系统设计/看门狗设计说明.md）。保护节拍任务不得阻塞在存储 I/O 上——记录走队列异步落盘。

2.3 并发与数据一致性

参考系统用三重机制保证"采样—相量—保护"三段并发无锁：采样双缓冲 + 相量双区指针交换 + 遥测标志协议。本项目沿用同一思想，并复用已有的原子快照范式：

机制	参考做法	本项目做法
采样缓冲	双缓冲（2 周波 = 40 点），写/读分属两区	环形缓冲 + 序号（tpafe5160_frame_seq() 已有）+ 临界区快照，防撕裂
相量区	tVectorRly[2][N]，算完原子交换计算区/使用区指针	双区结构体 + 指针/索引原子切换（单核下用临界区或 __atomic）
遥测拷贝	0x55/0xaa 计算/拷贝握手标志	快照 + 序号，或 FreeRTOS 事件标志握手
取数契约	——	只能用 tpafe5160_snapshot()（AGENTS.md 铁律），不用已删除的 get_buf / data_ready

2.4 与现有子系统的接口

保护层需求	复用现有能力	落点
定值存取	cfg_file 配置引擎（替代参考的 EEPROM 定值文件）	App/cfg/cfg_file.c + 新增定值段
动作/SOE 记录	sys_log（/log/run.log）与运行记录	App/log/
保护定值/测量显示	远端显示 UI（ui_page_ac 已有 24 行占位）	Drivers/BSP/UI/ui_page_ac.h
遥测/事件上送	网络栈 + App/protocol/（协议预留）	App/protocol/ + Drivers/BSP/NET/
时间戳	sys_clock（RTC 基准）	App/util/sys_clock.c
自检留痕	selftest.log / 自检框架	App/log/

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3. 功能规划（分层清单）

每项给出：功能点 / 关键参数 / 完成判据。状态列 ⬜ 未实现。

3.1 L1 采集与预处理

#	功能点	关键参数	完成判据	状态
L1-1	周期 CONVST 重触发	1000 Hz（与保护节拍同源）	示波器见 U3 BUSY 连续脉冲；tpafe5160_frame_seq() 持续递增	✅ 2026-10-10：TIM3 更新事件（1 kHz）硬件触发（ISR 内 tpafe5160_start_conv_irq()；方案 A，零引脚/零驱动改动。⚠ 节拍源不能是 TIM6/TIM7——F4 上 ADC1 收不到它们的 TRGO，见 docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md §11.1）；台架 @test PASS——seq 每 10 s 精确 +10000 = 1000.0 Hz、frst_err=0（早期证据 boot_log_data/20261010_prod_adc_tim6_boot_log.txt，节拍源当时为 TIM6）
L1-2	TPAFE 快照消费	8 通道 / 帧	adc_task 每拍调 tpafe5160_snapshot()，返回 1/0/-1 有处理	✅ B1 已实现并 @test 闭环（adc_task.c；台架 idle=0、frst_err=0）
L1-3	STM32 ADC1 启动与扫描	9 通道、144 cycles、TIM3 TRGO 硬件触发 + DMA	全库出现 HAL_ADC_Start_DMA；9 通道码值随注入变化	✅ 2026-10-10（v2.0）：App/algo/adc_input.c 的 stm32_take()——ADC1 由 TIM3 更新事件经 TRGO 触发一轮 9 通道，HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, buf, 18) + DMA2_Stream4 循环模式把码值自动搬进乒乓双缓冲，任务侧只消费刚完成的半区（零忙等，实测单拍 adcp 122 µs → 8 µs）；台架 @test PASS——adc1_seq 每拍 +1、adc1_err=0、adc1_hw=0。⚠ 判据"随注入变化"以"逐通道独立读数 + 零停摆 + 跨次开机读数不同"替代（台架无信号源，同 §7.1 无示波器口径）；引脚级注入验证（ADC通道映射说明.md §8 步骤 2）仍为待做项
L1-4	通道语义映射	见 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md（按语义取数，不写死下标）	UA→buf[6]、UN→buf[5]、IA→buf[2]；STM32 侧 UB→ADC_CHANNEL_14	✅ 2026-10-10：App/algo/adc_input.c 的 k_adc_map[] 语义表（UA/UN/IA→TPAFE buf[6]/[5]/[2]，UB/UC/IB/IC/IN/TEMP→ADC1 CH14/3/6/1/2/5）+ adc_input_raw() 按语义取数；开机映射自检（adc_input_init() 校验 STM32 映射通道必落在扫描序列内 → 挡住"映射到不扫描的通道"静默错）通过（ADC input layer init: OK）。台架首帧日志 8 路 + 温度全部读出：UA=11429 UN=11454 IA=11452（与 TIM3 轮次一致）、UB=1018 UC=1044 IB=943 IC=1069 IN=1052 T=850（互异、非饱和；两次开机读数不同 → 确为实时转换而非常量）
L1-5	通道标定（一次系数 + 零漂）	每通道 k、b；系数定点 2^10	注入标准源，读数误差 ≤ 目标精度	⬜
L1-6	采样有效性校验	FRSTDATA 跳变、帧序号单调、丢帧计数	芯片静默/丢帧被检出并置告警	✅ 2026-10-11：新增 App/algo/adc_health.c/h（纯逻辑判定层：静默 100 ms 门限 / 丢帧边沿 / 序号倒退锁存 / FRSTDATA·HAL 错误·STM32 停摆计数增量）+ adc_task.c 告警编排（严重事件与故障上升沿 DBG_ERROR + 每类每次开机一次 SYSLOG_SELFTEST，恢复 DBG_INFO；gap 不告警只计数，心跳增 tgap）；主机单测 test/host/adc_health/ 31 用例全绿（adc-health-unit-test 钩子）；台架 @test PASS 零 [ERR]（健康不误报，boot_log_data/20261011_prod_adc_health_boot_log.txt）。⚠ 抬栈：判定链 adc_health_report→syslog_post 回显尾使 adcTask 静态最坏链 832→1080 B → 栈 512→640 words（余 1480 B / 57%）
L1-7	等周波采样（软件测频 + 调频闭环）	20 点/周波；测频范围建议 45~55 Hz（参考 40.5~60.5）	频率偏移 ±2 Hz 时幅值误差 ≤ 1%	⬜
L1-8	零序通道接入（外部专用 / 自产切换）	外部 UN/IN；自产 3I0 = Ia+Ib+Ic（V0.2 起）	零序通道可切换来源，值正确	⬜
L1-9	二次谐波/五次谐波提取入口	k=2（涌流）、k=5（选线）	相量层可产出对应谐波相量	✅ 2026-10-11：phasor.c 实例表 C04-IA-F2（k=2）/ C05-IA-F5（k=5）随每拍重算产出，台架心跳日志 phasor(hb) C04/C05 行可见（boot_log_data/20261011_prod_phasor_boot_log.txt）；谐波抑制/提取正确性已由主机单测覆盖（test/host/phasor/）

⚠️ N-18 约束：L1-4 中 UA/UN/IA 在 TPAFE、UB/UC/IB/IC/IN 在 STM32 ADC。V0.1 上 L1 只做逐通道独立监视，不得假设同族量同刻（UA 与 UB 无共同采样触发）。

3.2 L2 相量计算

#	功能点	关键参数	完成判据	状态
L2-1	全周傅氏系数表	sin(2πk/N)·(√2/N)、cos(2πk/N)·(√2/N)，N=20	系数表与 docs/算法/傅氏算法详解.md §2.3 一致	✅ 2026-10-11：phasor.c 离线系数表预乘 √2/N；主机单测逐项复核（test/host/phasor/ 系数表用例）
L2-2	基波相量实例	5 个实例（参考项目 4 个，见下方注）：C01-IA-F1 / C02-UA-F1 / C03-UN-F1 / C04-IA-F2 / C05-IA-F5	每实例输出 {fRe, fIm, fAm, fAmSQ}	✅ 2026-10-11：k_inst[] 数据驱动 5 实例；台架开机即产出 phasor(first) 5 行（boot_log_data/20261011_prod_phasor_boot_log.txt）
L2-3	相量有效值输出	fAmSQ = √(fRe²+fIm²) 直接为有效值（系数已折算）	标准源读数 = 设定有效值	✅ 2026-10-11（链路级）：fAmSQ 口径实现 + 单测合成正弦幅值误差 ≤1%；"标准源读数"判据在无信号源台架不可达（同 §7.1），待 L1-5 标定后复核
L2-4	相位输出	φ = atan2(fIm, fRe)	相位误差 ≤ 目标值	✅ 2026-10-11（链路级）：fRe/fIm 常驻双区、每拍产出，φ 由消费侧 atan2f 现算（不常驻结构体，见 App/algo/README.md §3.3）；单测覆盖相位；目标值待产品定义 + 标准源复核
L2-5	线/负序/零序合成	线电压 Uab=Ua−Ub 等；负序 3U2/3I2；零序 3U0/3I0	合成相量可复用于保护元件（V0.1 仅同转换器内可合成，见 §1.6）	⬜ V0.1 不适用：跨转换器合成被 N-18 禁止；零序走外部专用通道 UN/IN（§6.4），无需自产 → 随 V0.2 启用
L2-6	每 1 ms 滑动窗刷新	每来新点，窗滑动一格、20 点重算（暴力法）	相量每拍更新	✅ 2026-10-11：sample_ring 40 点环 + phasor_run() 每拍整窗重算（仅 r==1 新帧压环，P0 修复）；台架 ring 随 frames 同步递增、idle=0
L2-7	双区指针原子交换	计算区/使用区切换	保护元件读使用区，无撕裂	✅ 2026-10-11：s_zone[2][5] + 单字节 volatile 切换（Cortex-M 原子）；单测覆盖双区交换；为独立 L3 任务预留无锁读
L2-8	遥测谐波轨（可选）	k=1~9，方和根 √(ΣHk²)	与基波轨并行，供 UI/上送	⬜

双轨有效值：保护要"基波有效值 + 相位"（抗衰减直流、抗谐波误动）；计量/遥测要"真有效值"（谐波方和根）。两者不可混用——这是参考系统 CN_ANA_VEC_SQRT=FALSE 与遥测谐波轨并存的根本原因。

L2-2 实例数 4 → 5 的来历：参考项目（APP/CLS100_Dsp/InstCalCell.c）为 4 个实例——C01 基波 I/U、C02 零序基波、C03 二次谐波、C04 五次谐波。本项目按 V0.1 有效通道（UA/UN/IA，见 §1.6：UB/UC/IB/IC/IN 无中点偏置 → 削顶不可用）展开：C01 的"I/U"拆为两行（C01-IA-F1 电流 / C02-UA-F1 电压），其余顺延为 C03-UN-F1 零序、C04-IA-F2 二次、C05-IA-F5 五次。实现见 App/algo/phasor.c 的 k_inst[]；判据按 5 个实例断言（见 docs/测试说明/相量层单元测试说明.md §2.6）。

本表状态列口径（2026-10-11 更新）：L2-1~L2-4 / L2-6 / L2-7 已实现 + 主机单测（57 用例）+ 台架 @test 闭环——闭环命令 run_boot_test.py --required "...;phasor(first);phasor(hb)" --require-order "App init OK>phasor(first)>phasor(hb)"，证据 boot_log_data/20261011_prod_phasor_boot_log.txt（fw build 身份戳匹配、回读一致、锚点 ×1、零 [ERR]）。⚠ 幅值/相位精度判据（标准源）在无信号源台架上不可达（同 §7.1 无示波器口径），且 L1-5 标定未实现 → 现读数为原始码值，只证明链路通；精度复核排在标定之后。L2-5 随 V0.2（N-18），L2-8 可选项未做。

3.3 L3 保护元件

采用参考系统的统一接口模式：每元件一个 tagPRS_XXX 配置结构（定值号、模拟通道号、KI/KO、标志位、校验和）+ Init / Main（判据）/ 出口函数。

核心集（P0/P1）

#	元件	判据要点	关键定值	状态
L3-1	三段式相间过流	相电流基波 > 定值，经延时出口；返回系数滞回	Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ 段电流 + 延时	🔶 2026-10-11 主机实现：App/algo/prot_elm.c 通用"滞回+定时限"核 + prot_set.c 定值（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ 段，A 相 IA），单测 27 用例含 1.01× 启动/100 ms 到点/滞回保持/返回释放；板端接线与出口待 protectTask 立项
L3-2	三段式零序过流	零序电流 > 定值，经延时出口	Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ 段零序电流 + 延时	⬜（N-18：IN 走 STM32，V0.2 使能；框架已就绪，加实例表一行即可）
L3-3	过负荷	相电流 > 定值，告警/跳闸可整定	过负荷电流 + 延时	🔶 同 L3-1（OL-IA 实例，默认告警不跳闸）
L3-4	过压 / 欠压	相/线电压越限，经延时出口	过压定值、失压定值 + 延时	🔶 同 L3-1（OV-UA/UV-UA，欠量方向单测覆盖；沿用参考告警段 0x8027/0x8029）
L3-5	过频 / 低频	频率越限，经延时出口	过频、低频定值 + 延时	⬜（随频率测量算法 P2；框架已就绪）
L3-6	零序过压	零序电压 > 定值	零序过压定值 + 延时	🔶 同 L3-1（3U0-UN 实例，外部零序电压通道，不受 N-18 限制）

扩展集（P2/P3）

#	元件	判据要点	状态
L3-7	涌流制动	二次谐波占比 > 制动系数，闭锁差动/过流	⬜
L3-8	PT 断线	电压突变/负序判据，闭锁电压类保护	⬜
L3-9	CT 断线	电流不平衡判据，闭锁	⬜
L3-10	母线接地告警	零序电压 + 零序电流组合	⬜
L3-11	故障启动（波形启动）	突变量启动，触发录波/启动元件	⬜
L3-12	无压/无流闭锁	低电压或低电流时闭锁过流	⬜

延后集（受 N-18 / 产品定义制约）

#	元件	制约
L3-13	方向元件 / 功率方向	需跨转换器相位一致 → V0.1 不可做
L3-14	重合闸	FTU 专有，视 B0 产品定义
L3-15	手动跳闸 / 遥控	依赖出口硬件与协议定义

V0.1 可行性：上表按元件类型分组，但V0.1 上能否闭环取决于通道（见 §1.6）——核心集中 IA/UA/UN 可做（A 相过流、过负荷、过压/欠压、零序过压），L3-2 零序过流与 B/C 相过流本期不可做（IN/IB/IC 削顶）；扩展集 L3-7~L3-12 多依赖三相，本期建接口不使能。

3.4 L4 出口与记录

#	功能点	说明	状态
L4-1	跳闸出口（KO）	判据满足 → 驱动出口继电器，带保持/脉冲	⬜
L4-2	告警出口 / 信号	告警类动作驱动信号灯/继电器	⬜
L4-3	出口自检	出口回路检测（若有回读）	⬜
L4-4	SOE 记录	带时标的事件顺序记录	⬜
L4-5	动作记录	保护动作/返回记录，落 run.log	⬜
L4-6	故障录波（可选）	4000 Hz 内部节拍预留	⬜

3.5 L5 自检与闭锁

#	功能点	说明	状态
L5-1	定值校验和	tagPRS_XXX 的 dwTagSum 自检，定值非法闭锁	🔶 2026-10-11：prot_set.c 已实现 sum32 正/反码封存 + selfcheck 失配置闭锁（参考 dwTagSum/dwTagSumN 模式）；元件级 tagPRS 常量表校验随板端接线并入
L5-2	采样通道自检	通道码值越界/静默检出	🔶 静默/丢帧/序号倒退/错误增量已由 L1-6 adc_health 检出（2026-10-11）；码值越界待做
L5-3	硬件自检	出口回路、电源、时钟	⬜
L5-4	自检失败闭锁	任一项失败 → 闭锁相关保护并告警	🔶 定值闭锁 → 全元件复位已联动（prot_elm_eval 读 prot_set_locked()，单测覆盖）；采样故障闭锁（adc_health_flags 电平位 → 元件使锁）随板端接线

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4. 性能指标

4.1 实时性

指标	目标值	依据
保护节拍	1 ms	参考 CN_PROTECT_PERIOD=1000 µs
保护采样率	1000 Hz（20 点/周波 @ 50 Hz）	全周傅氏窗长
相量刷新周期	1 ms	每来一点重算
遥测刷新周期	200 ms	参考遥测链周期
出口动作时间	≥ 1 周波（20 ms）算法窗 + 定值延时	全周波算法固有延时
内部总线节拍	4000 Hz（80 点/周波）	参考 CN_WAVE_RATIO=4（本项目按需裁剪）

4.2 精度

指标	目标值	说明
基波幅值误差	≤ 1%（频偏 ±2 Hz 内）	依赖等周波采样
相位误差	≤ 目标角误差（依产品定义）	依赖调频闭环
测频范围	建议 4555 Hz（参考 40.560.5）	CN_HERTZ_SOFTFR_MIN/MAX
定值折算	定点系数 2^10	与参考一致
遥测微调	±10%，0.1% 步长（TLV10）	参考口径

误差来源与预算（参考《ADC采集至数据使用全流程详解》[计划] §12）：采样量化（TPAFE LSB ≈ 152.6 µV）、通道标定残差、窗长偏离整周波（频偏）、系数定点舍入。前三项决定可达精度，最后一项可忽略。

4.3 算力与内存预算

项	估算	说明
傅氏乘加	20 点 × 2（sin/cos）× 相量数 / 拍	参考用暴力法（CPU 余量足够）；本项目 168 MHz + FPU 需实测
相量区 RAM	tVectorRly[2][N] × sizeof(相量)	双区 + 5 实例（本项目；参考项目 4 实例）
采样缓冲 RAM	40 点/通道 × 通道数 × 字宽	双缓冲 2 周波
定值区 RAM	元件数 × 定值项 × 字宽	可由 cfg_file 载入
任务栈	adcTask / protectTask 待核算	建任务前后各跑 scripts/stack_report.py

⚠️ 改内存相关代码后必须刷新快照：@build 出 .map 后跑 scripts/check_mem_numbers.py --write，同步 docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md §2.1（mem-numbers 钩子会因体积变化 FAIL）。

4.4 频率跟踪

• 原理：软件测频（对电压/电流信号过零点或相角差测频）→ 调整采样定时器周期 → 使窗长恒等于实际周波（严格 20 点/周波）。
• 闭环：测频 → 周期修正 → 采样 → 再测频；参考用片内 EHRPWM 调频，本项目用 TIM 重装载值调整。
• 必要性：窗长偏离整周波会破坏正交性，直流与二次谐波漏入测量（见 docs/算法/傅氏算法详解.md §3）。

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5. 定值参数模型

定值分三类：固有参数（只读）、运行参数（可整定）、保护定值（可整定）；地址口径来自 B0（§1.5 表 1，源参考项目 APP/EquipCfg/Const_CommPara.c）。

5.1 定值分类与地址

类	地址范围	内容	属性
固有参数	8001H~800AH	终端类型/操作系统/制造商/硬件版本/软件版本/校验码/规约类型/型号/ID/MAC	只读
运行参数	8020H~8058H	死区（电流/交流电压/直流电压/功率/频率/功率因数）、PT/CT 变比、负荷越限/重载/过载报警、录波投退与定值、功率置负	可整定
保护定值	8820H~8882H	过流 I/II/III 段、零序过流 I/II 段、重合闸、低压/低频、励磁涌流闭锁、小电流接地等	可整定

5.2 定值项模型（tagPRS_XXX）

每元件一个配置结构：定值号 / 模拟通道号 / KI·KO 标志 / 校验和 + Init / Main / 出口函数。定值项与元件一一绑定，便于逐元件自检（L5-1）。

5.3 折算与存储

维度	参考	本项目
折算	wCoeEEP / wCoeCal / wCoeRet，定点系数 2^10	同模型（工程量 ↔ 码值）
载体	EEPROM 定值文件	cfg_file（/config.ini，NAND + FatFs），新增定值段
微调	TLV10 ±10%，0.1% 步长	cfg_file 微调段（按需）

5.4 定值项清单（按元件）

元件	定值项（拟）	单位
过流（A 相）	I 段/II 段/III 段电流定值 + 各段延时	A / s
过负荷	过负荷电流定值 + 延时 + 投退	A / s
过压 / 欠压	过压定值、欠压定值 + 延时	V / s
零序过压	零序过压定值 + 延时	V / s
过频 / 低频	过频定值、低频定值 + 延时	Hz / s
公共	返回系数、PT/CT 变比、通道标定系数	—

⚠️ 待补：逐项取值范围 / 步长 / 默认值取自参考项目 APP/EquipCfg/Const_CommPara.c 的 CommPara_ConfigTable（0x8020~0x8882）；本表在实现各保护元件时逐项落实（见 §10.3）。

2026-10-11 落实进度：App/algo/prot_set.c 已建 RAM 模型（Q10 定点，31 项），通讯地址逐项对照参考 Comm/Pub/Const_CommSetPara.c g_tCommSetParaTab（基址 0x8820：过流 Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ = 0x88560x8861、过负荷 = 0x88710x8874、零序过压 = 0x888E0x8890；过压/欠压沿用告警段 0x80270x802A）。⚠ 默认值/范围为拟定值（参考 EEPROM 出厂默认表不在本仓库，按 DTU 馈线典型量级拟定），待对照参考出厂表逐项修订。

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6. 平台适配与差异处理

6.1 采样源差异

维度	参考系统	本项目	适配要点
AD 器件	专用同步采样 AD	TPAFE5160（16 位、8 通道同步、±5 V）+ STM32 ADC1（12 位、顺序、0~3.3 V）	统一到"工程量"层，屏蔽码值差异
通道数	8 实通道（4U+4I，自产零序）	8 路电气量（4U+4I）+ 温度	语义映射见 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md
同一时刻性	单芯片同步	跨转换器无共同触发（N-18）	V0.1 只做逐通道独立监视
量程/精度	一致	TPAFE LSB ≈ 152.6 µV vs STM32 LSB ≈ 806 µV	同族量不可统一算法处理

6.2 N-18 影响与降级口径

• V0.1 现板：主板侧只做逐通道独立监视（有效值/越限/温度）；禁止跨转换器的同周期相位、功率、功率因数、矢量类运算。
• 受影响功能：方向元件、功率方向、差动类——延后（L3-13）。
• V0.2 改版后：8 路电气量全部接 TPAFE（与 5 路备用路对调串联电阻目的地，BOM 不变），上层语义与代码不动，只改映射表内容 → 保护层无需重构。
• 接口设计启示：按语义取数、不写死下标，是 V0.2 平滑升级的前提。

6.3 单核 vs 双核

维度	参考（ARM+DSP）	本项目（单核）	适配
保护计算	DSP 核独占	与 FreeRTOS 任务共享 CPU	保护任务优先级最高；避免长临界区
管理/通信	ARM 核	同核分任务	依赖现有任务优先级体系
隔离	核间隔离	无	靠任务优先级 + 栈预算 + 看门狗保证实时性

6.4 零序：外部专用通道 vs 自产

• 参考：TLV13 选择映射表——外部零序（专用通道）或自产零序（3I0 = Ia+Ib+Ic）。
• 本项目 V0.1 实况（2026-10-10 更正，此前"V0.1 无专用零序通道"的表述作废）：
  • 有外部零序专用通道——UN（零序电压，TPAFE）与 IN（零序电流，STM32 ADC），对应点表 4014 / 4018；
  • 自产零序在 V0.1 不可行：Ia 在 TPAFE、Ib/Ic 在 STM32，求和属跨转换器（N-18）。
• 于是本期：零序过压（UN，TPAFE，测量有效）可做；零序过流（IN，STM32 削顶 → 无有效值）不可做。
• V0.2（8 路电气量全上 TPAFE）后可自产，外部/自产可切换（恢复 TLV13 语义）。
• 落点：L1-8。

6.5 定值存储

维度	参考	本项目
载体	EEPROM 定值文件	cfg_file（/config.ini，NAND + FatFs）
折算	wCoeEEP 定点	同模型（工程量 ↔ 码值）
微调	TLV10 ±10%	cfg_file 微调段（按需）

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7. 分阶段实施路线图

7.1 阶段划分与里程碑

阶段	名称	内容	前置	里程碑
P0	采样与相量底座	B1（周期 CONVST + adcTask 消费 + 建任务 + 栈预算）+ L1 + L2	B0 + B1 ✅	每 1 ms 产出正确的基波相量 —— ✅ 2026-10-11 台架闭环（L1-6 同日落地 ✅；L1-5 标定 / L1-7 等周波为 P0 遗留项，精度复核依赖标准源）
P1	基础保护元件	V0.1 有效子集：过流（A 相，IA）、过负荷（A 相）+ 定值模型；B/C 相过流建接口不使能	P0	标准源注入 A 相可正确动作 —— 🔶 软件侧 2026-10-11 完成（prot_set 定值模型 30 用例 + prot_elm 元件框架/过流三段/过负荷 27 用例，主机全绿）；板端接线（protectTask 立项）与标准源注入待做
P2	电压/频率类保护	过压/欠压（UA）、过频/低频、零序过压（UN）	P0	电压/频率越限正确动作 —— 🔶 过压/欠压/零序过压随 P1 同批主机完成（同框架实例）；过频/低频待频率测量算法
P3	异常检测与闭锁	L5 自检闭锁、采样通道自检；三相类（涌流/PT·CT 断线/母线接地）建接口不使能	P1/P2	自检失败闭锁；未使能元件不误动
P4	出口、记录与定值集成	L4 出口与记录、§5 定值模型落 cfg_file、UI 显示、上送	P1	动作出口 + SOE 记录 + UI 显示闭环
P5	方向/功率类（延后）	L3-13 方向元件等	V0.2 硬件 / 子板计量	跨转换器相位一致后实现

⚠️ V0.1 硬件裁剪（2026-10-10，详见 §1.6）：V0.1 上只有 TPAFE 三路（UA/UN/IA）测量有效。故 P0 骨架全做（与通道无关），P1/P2 只做有效通道子集——A 相过流、A 相过负荷、过压/欠压、零序过压、过频/低频；三相过流（B/C 相）、零序过流、方向/功率类、PT/CT 断线依赖 V0.2 硬件（N-18 修复 + 中点偏置），本期建接口不使能。

7.2 每阶段交付物与验收判据

阶段	交付物	验收判据
P0	adcTask/algo 模块（采集触发 + 语义映射 + 标定 + 全周傅氏 + 双区交换）+ 设计文档 + L0.5 单测	TPAFE 三路（UA/UN/IA）标准源读数误差 ≤ 目标；相量每 1 ms 刷新；@test 通过
P1	A 相过流 + A 相过负荷元件 + 定值模型	注入 1.2×/0.9× 定值，A 相正确动作/返回；返回系数正确
P2	过压/欠压 + 过频/低频 + 零序过压元件	越限动作时间符合定值延时
P3	自检闭锁 + 采样通道自检；三相类元件建接口	自检失败闭锁；未使能元件不误动
P4	出口 + 记录 + 定值 UI	动作驱动出口；SOE 带正确时标；UI 显示实时值
P5	方向元件	需 V0.2 前置条件满足

7.3 依赖关系图

B0 产品定义 ✅（2026-10-10 已确认，见 §1.5）
   └─ B1 ADC 采集链路（周期 CONVST + adcTask + 建任务 + 栈预算）
          └─ P0 采样与相量底座
                ├─ P1 基础保护（A 相过流/过负荷）
                │      └─ P4 出口/记录/定值
                ├─ P2 电压/频率保护（UA/UN）
                └─ P3 异常检测与闭锁（自检；三相类不使能）
                       └─ P5 方向/功率类（依赖 V0.2 硬件 / 子板计量）

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8. 测试与验证

8.1 测试分层

层	对象	方式
L0 静态	代码规范、文档链接、体积	pre-commit 钩子（cppcheck / doc-links / mem-numbers）
L0.5 主机单测	傅氏相量、定值解析、保护判据（算法与 I/O 分离后天然适格）	test/host/<模块>/run_unit_test.py（MSVC 离线编译真实源文件，参考 test/host/cfg_file/run_unit_test.py）
L1 板端套件	采样/相量/保护元件	test/run_all_suites.py 板端套件
L2/L3 台架	标准源注入、动作出口、时序	台架闭环（COM6 @115200）

8.2 A-4 约束落实

登记簿 A-4 对采集链路提出三条设计约束，保护层须一并满足：

1. 协议解析与硬件 I/O 分离——保护判据函数只吃相量 + 定值，可单测；
2. 采集缓冲双缓冲 + 序号——防撕裂（单测测不出时序撕裂，须设计上消除）；
3. DE 收尾超时路径（RS-485，若保护涉及 485 通信）。

8.3 验收判据（保护层）

• 标准源注入：幅值/相位/频率读数误差在目标内（V0.1 限 TPAFE 三路）；
• 定值动作：1.2× 定值可靠动作、0.9× 定值可靠返回，返回系数符合 wCoeRet；
• 时序：动作时间 = 算法窗（≥20 ms）+ 定值延时，误差在允许范围；
• 闭锁：自检失败工况下相关保护可靠闭锁（V0.1 的 PT/CT 断线、涌流闭锁待 V0.2）；
• 记录：SOE/动作记录时标正确（注意板载 RTC 比墙钟慢约 8 h）。

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9. 风险与开放问题

#	风险 / 开放问题	影响	处置方向
R1	V0.1 硬件裁剪保护范围（N-18 + 无中点偏置 → 仅 TPAFE 三路 UA/UN/IA 测量有效）	三相过流 / 零序过流 / 方向功率类本期无法闭环	本期做有效通道子集（§1.6）；其余随 V0.2 硬件启用
R2	N-18 硬件缺陷	方向/功率/矢量类无法在 V0.1 实现	V0.2 硬件改版；V0.1 取子板计量
R3	单核算力	1 ms 节拍内完成傅氏 + 全部保护元件	实测 CPU 余量；必要时裁剪遥测谐波轨或降低元件扫描频率
R4	等周波调频实现	频偏时精度不达标	TIM 重装载调频；先固定 1000 Hz 跑通再上闭环
R5	STM32 侧无中点偏置	交流量负半周削顶，无法算 RMS	V0.1 只做监视；V0.2 补偏置
R6	栈预算	新任务栈溢出	建任务前后跑 scripts/stack_report.py；纳入看门狗
R7	出口硬件未确认	跳闸出口无法验证	确认出口继电器/回读电路；无硬件时先做逻辑级验证
R8	TPAFE 自动扫描模式未知	影响采样实现方式	查手册确认（登记簿 §4 待确认项）

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10. 附录

10.1 参考系统关键常量

常量	值	含义
CN_PROTECT_PERIOD	1000 µs	保护中断周期
CN_SAM_HERTZ	50	系统频率（Hz）
CN_SAM_RATE	20	每周波采样点数
CN_SAM_RATIO	1	保护采样倍率
CN_YCSAM_RATIO	2	遥测采样倍率
CN_WAVE_RATIO	4	录波倍率（4000 Hz）
CN_BUFSAM_CYCLE	2	采样缓冲周波数
CN_BUFSAM_LEN	40	采样缓冲长度（点）
CN_ANA_VEC_SQRT	FALSE	保护用基波有效值（非方和根）
CN_ANA_DIF	FALSE	半周波/差分组件关闭
CN_HERTZ_SOFTFR_MIN/MAX	40.5 / 60.5 Hz	软测频范围
CN_NUM_YCHUMWAVE	9	遥测谐波次数上限（(20>>1)−1）
CN_NUM_YCAVER	4	遥测平均点数
系数定点	2^10	标定系数定标

10.2 术语表

术语	含义
全周傅氏	全周波傅里叶算法，单频 DFT，得基波相量
相量	{fRe, fIm, fAm, fAmSQ}，实部/虚部/幅值/有效值
等周波采样	软件测频 + 调频，保持严格 20 点/周波
外部零序	专用 UN/IN 通道直接取零序量
自产零序	3I0 = Ia+Ib+Ic 软件合成（V0.2 起可用）
双区交换	相量计算区/使用区指针原子切换
时间片表	单点/2点/4点/8点调度表
TLV	参考系统的参数通道（定值/微调/映射）
返回系数	动作值/返回值之比（滞回）

10.3 待确认清单

1. 定值逐项取值范围/步长/单位/默认值——源参考项目 Const_CommPara.c，实现各元件时落实（见 §5.4）。
2. 出口硬件形态（继电器/回读）——依硬件（R7）。
3. 等周波调频范围与精度目标——依产品定义（R4）。
4. 是否保留遥测谐波轨（k=1~9）——依 UI/上送需求。
5. 遥测/遥信/遥控的 104 上送实现范围与排期——依产品定义。

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变更记录

日期	变更	说明
2026-10-10	建立本文档	依据参考项目《ADC采集至数据使用全流程详解》等专题文档，规划 CLS100 保护链路在本项目（STM32F4-Base）的分层复现：功能/性能/参数/平台适配/路线图；登记至 docs/README.md
2026-10-10	增补 §1.5 B0 产品定义	从参考项目 APP/EquipCfg/Const_CommPara.c（DTU410/F30(Z) 的 104 信息体地址点表）与《检测平台配电终端送检要求（点表）》挖出并确认 B0：上行 IEC 60870-5-104（以太网 2404）、持续采集、1000 Hz（20 点/周波）、遥测短浮点系数 1、RS-485 对下 ModBus RTU 采集；§1.4 的 B0 状态改"已确认"
2026-10-10	同步 B0 确认到下游章节	§7.3 依赖图 B0 由"阻塞"改"已确认"；§9 R1 由"B0 未定"改为"B0 残留待确认项（B0-a/b/c）"
2026-10-10	B0 残留项闭环 + 新增 §1.6 范围评估	B0-a 本期不做（UBA/V1/V2 无硬件通道）、B0-b 保留 TCP 8888（SNTP 5105 不做）；B0-c 定为"骨架全做 + 有效通道子集闭环"；新增 §1.6 由 V0.1 硬件（N-18 + 无中点偏置）推导本期可做保护范围 = TPAFE 三路（UA/UN/IA）有效子集；同步 §1.3、§3.3、§6.4（零序口径更正）、§7.1/§7.2、§9 R1
2026-10-10	恢复被外部工具回写的旧稿	文件曾被外部格式化工具回写为旧稿：§1.5/§1.6/§5 丢失、§10 混入 66 组下划线（u）标签、表格被填充对齐。本次按权威来源重建 §1.5/§1.6、补齐 §5 定值参数模型，清除全部下划线标签并把表格压回仓库紧凑风格；内容与 §1.3/§3.3/§6.4/§7/§9 的定稿一致
2026-10-10	B1 落地：ADC 采集链路实现	App/task/adc_task.c 由空桩转为真实消费者——每 1 ms 触发 tpafe5160_start_conv_irq() + tpafe5160_snapshot() 原子取数 + 帧统计 + 每 10 s 心跳日志；Src/freertos.c 手工创建 adcTask（512 words / Normal，落 USER CODE 保护区）+ 纳入 IWDG 必需掩码（TASK_WD_ADC，0x37→0x77）。§1.4 采样软件行、§1.4 依赖表 B1 行、§3.2 任务表（L1-1/L1-2）、§4 栈预算行、§7.1 P0 行同步更新。⚠ 本阶段为任务周期软触发（osDelayUntil）；硬件定时器 1 kHz 触发为后续。同日 @test 实机闭环 PASS（frame_seq 严格 1000 Hz 递增、idle=0、frst_err=0、栈峰值 496/2048）
2026-10-10	1 kHz 硬件定时器触发（TIM6）	采样节拍由任务周期软触发改为 TIM6 更新中断（1 kHz）：Src/main.c 的 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 加 TIM6 分支触发 tpafe5160_start_conv_irq()（USER CODE 区）；app_main.c 用 HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6) 替换单次触发（在 tpafe5160_init() 之后）；adc_task.c 退化为纯消费者（1 ms 轮询仅作消费节奏）。§1.2 采样软件行、§3.2 L1-1 同步。详见 docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md
2026-10-10	L1-3/L1-4 落地：STM32 ADC1 扫描 + 语义映射	新增 App/algo/adc_input.c/h（L1 采集层）：① k_adc_map[] 语义通道表（UA/UN/IA→TPAFE buf[6]/[5]/[2]，UB/UC/IB/IC/IN/TEMP→ADC1 CH14/3/6/1/2/5）+ adc_input_desc()/adc_input_raw() 按语义取数；② stm32_scan() STM32 ADC1 9 通道软件触发顺序扫描（HAL_ADC_Start + 逐通道 PollForConversion/GetValue）；③ adc_input_poll() 统一"TPAFE 快照 + STM32 扫描"。adc_task.c 取数改走本层（首帧日志补全 8 路 + 温度、心跳增 adc1_rc/adc1_err）；app_main.c 在 tpafe5160_init() 后调 adc_input_init()（含映射自检：STM32 映射通道必落在扫描序列内，失败记 SYSLOG_SELFTEST）；Keil 工程挂 adc_input.c 并加 ../App/algo 包含路径。§1.2 采样软件行、§3.1 L1-3/L1-4 同步。@build 0 错 0 警；台架 @test PASS（ADC input layer init: OK、adc1_rc=0/adc1_err=0、seq 仍 1000.0 Hz、adc 栈峰值 528→584 B、回读一致、零 [ERR]/HardFault），证据 测试说明/boot_log_data/20261010_prod_adc_l1_boot_log.txt
2026-10-10	L2 相量层落地 + L2-2 实例数口径对齐	新增 App/algo/sample_ring.c/h（L2 输入：按语义通道保存 2 周波 = 40 点环缓冲，整帧写后统一推进写指针）与 App/algo/phasor.c/h（L2 核心：全周傅氏单频 DFT，N = 20；系数表离线预乘 √2/N → fAmSQ 直接为有效值；计算区/使用区双区原子切换；实例表 k_inst[] 数据驱动）；主机侧单测 test/host/phasor/ 57 用例全绿（phasor-unit-test 钩子）。§3.2 L2-2 行口径对齐：参考项目为 4 个实例，本项目按 V0.1 有效通道展开为 5 个（C01-IA-F1/C02-UA-F1/C03-UN-F1/C04-IA-F2/C05-IA-F5），已加注说明 4 → 5 的来历；§4.3 相量区 RAM 行同步为 5 实例。⚠ §3.2 的 L2 各点状态仍标 ⬜——实现与主机单测已完成，但台架 @test 闭环未做，且 L2-3 的完成判据（标准源读数 = 设定有效值）在无信号源台架上不可达，故不置 ✅（口径见 §3.2 表下注）
2026-10-10	L1-1/L1-3 节拍源与搬运方式升级（v2.8）	节拍源 TIM6 → TIM3（更正硬事实：F4 上 ADC1 的外部触发清单里没有 TIM6/TIM7 TRGO，只接 DAC），TIM3 更新事件同时触发 TPAFE CONVST 与（经 TRGO）ADC1 一轮 9 通道；L1-3 由"软件触发 + 逐通道轮询"改为 DMA2_Stream4 循环搬运 + 乒乓双缓冲，stm32_scan() → stm32_take()，单拍 adcp 122 µs → 8 µs。§1.4 采样软件行、§3.2 L1-1/L1-3/L1-4 同步。完整设计与实测见 docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md §11
2026-10-11	L2 台架闭环：P0 收尾	@build 0 错 0 警 → @test 闭环把 phasor(first)/phasor(hb) 列为 Required 并校验顺序 App init OK>phasor(first)>phasor(hb)（⚠ net init: OK 不在该序内——adcTask 与 netTask 并行，phasor(first) ≈+500 ms 早于 net init: OK ≈+574 ms 属正常）→ PASS：5 实例相量开机即产出、心跳 5 实例持续刷新、frames 每 10 s +10000（1000.0 Hz）、idle=0、frst_err=0、adc1_err=0、adc1_hw=0、fw build 身份戳匹配、回读一致、锚点 ×1、零 [ERR]/HardFault；证据 boot_log_data/20261011_prod_phasor_boot_log.txt。栈复测：adcTask 静态 832 B / 实测峰值 928/2048（余 54%），7 任务全 PASS（docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md §2.3 已同步）。§3.1 L1-9 置 ✅（C04-IA-F2/C05-IA-F5 台架产出）；§3.2 L2-1L2-4/L2-6/L2-7 置 ✅（精度判据保留"待标准源"注），L2-5 更正为"V0.1 不适用、随 V0.2"（跨转换器合成被 N-18 禁止、零序走外部专用通道——原表下注"L2-1L2-7 实现完成"对 L2-5 系误记）；§7.1 P0 里程碑置 ✅（遗留 L1-5/L1-6/L1-7）。下一步 = P1（A 相过流/过负荷 + 定值模型）与 L1-6 采样有效性校验
2026-10-11	L1-6 采样有效性校验落地	新增 App/algo/adc_health.c/h（纯逻辑判定层，零平台依赖免桩单测）：① 静默——两侧帧序号连续 ≥100 ms 无前进（电平位，可自愈；adc_health_flags() 为 L5-4 闭锁预留）；② 丢帧——TPAFE 序号一次前进 >1 计 tgap（与 STM32 侧 adc1_gap 对称，边沿事件不告警——消费者超拍是已知现象，告警会淹没真故障）；③ 单调性——序号倒退锁存位；④ 错误增量——FRSTDATA / HAL 错误回调 / STM32 停摆计数增量（事件位与锁存位编号对齐，消费者按位图"每类每次开机留痕一次"）。adc_task.c 只做告警编排：严重事件/上升沿 DBG_ERROR + SYSLOG_SELFTEST（"adc sampling fault"），下降沿 DBG_INFO，心跳行增 tgap。主机单测 test/host/adc_health/ 31 用例全绿（100 ms 门限两侧、tick 回绕、边沿语义、NULL 守卫、init 幂等；adc-health-unit-test 钩子登记）。台架 @test PASS：零 [ERR]（健康不误报）、tgap=1→2 与 adc1_gap 同步可见、frames 1000.0 Hz；证据 boot_log_data/20261011_prod_adc_health_boot_log.txt。⚠ 抬栈：adc_health_report→syslog_post 控制台回显尾使 adcTask 静态最坏链 832→1080 B（512 words 余 968 B < 1024 B 底线）→ 512→640 words，复测余 1480 B / 57%、堆 min_ever 7152→6640 B（AGENTS 任务表 / docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md §2.3 已同步）。§3.1 L1-6 置 ✅
2026-10-11	P1/P2 软件侧：定值模型 + 保护元件框架	新增 App/algo/prot_set.c/h（定值模型：Q10 定点与参考 2^10 口径一致；31 项元数据表通讯地址逐项对照参考 Comm/Pub/Const_CommSetPara.c——过流 Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ = 0x88560x8861、过负荷 = 0x88710x8874、零序过压 = 0x888E0x8890、过压/欠压沿用告警段 0x80270x802A；范围校验 + 整表装载 all-or-nothing + sum32 正/反码封存自检闭锁（参考 dwTagSum/dwTagSumN 模式，L5-1）；⚠ 默认值/范围为拟定，参考 EEPROM 出厂表不在本仓库，待对照修订）+ App/algo/prot_elm.c/h（元件框架：通用"越限 + 返回系数滞回 + 定时限"核，数据驱动实例表 7 行 = OC1/OC2/OC3/OL（IA）+ OV/UV（UA）+ 3U0（UN）；prot_elm_eval() 纯判据可主机单测，prot_elm_run() 为 phasor→测量薄适配（相量未就绪整拍跳过）；定值闭锁 → 全元件复位）。主机单测 test/host/prot_set/（30 用例）+ test/host/prot_elm/（27 用例：1.01× 启动 / 100 ms 到点 / 滞回保持与释放 / 欠量方向 / 投退 / 闭锁联动 / 时基回绕）全绿，钩子 prot-set-unit-test / prot-elm-unit-test 登记。@build 0 错 0 警（未接线 → 链接器整对象移除，零 Flash/RAM 足迹）；板端接线随 protectTask 立项（栈预算 + IWDG 门禁），标准源注入验收随其后。§3.3 L3-1/3/4/6 置 🔶、L3-2/5 注明框架就绪待通道/频率算法；§3.5 L5-1/2/4 置 🔶；§5.4 落实进度注