基于單片機(jī)控制自動(dòng)低頻減載裝置研究

摘中的作用越來越重要。研究與電力系統(tǒng)發(fā)展摘中的作用越來越重要。研究與電力系統(tǒng)發(fā)展需要相適應(yīng)的低頻減載裝置已成為當(dāng)應(yīng)用情況，展開了基于單片機(jī)的自動(dòng)低頻減載裝置的研方法，對(duì)系統(tǒng)功能需求作了全面分析，確定了設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，選用8031量計(jì)算模塊、異常情況判斷處理模塊、頻率判斷處理模塊的設(shè)計(jì)，充分利用了系本設(shè)計(jì)具有合理性和實(shí)用性穩(wěn)態(tài)頻功率低頻ofunceasingpowercutcontaineddeviceshavebecomemoreandinmaintenancefunctionofthesafepowerneedsofthethelowfrequencycutcontaineddeviceswhichfieldofocrrentdevelopmenthasbeenaveryimportanttopicintoofthemodemengineeringofthepresentoflowoftraditionallowfrequencyOctcontainedofunceasingpowercutcontaineddeviceshavebecomemoreandinmaintenancefunctionofthesafepowerneedsofthethelowfrequencycutcontaineddeviceswhichfieldofocrrentdevelopmenthasbeenaveryimportanttopicintoofthemodemengineeringofthepresentoflowoftraditionallowfrequencyOctcontainedandthecutcontained ofsituationofautomaticlowprefecture,thishasstartedaresearchonoctcontaineddevicesbasedonthemonolithicintegratedFirstofall，thisthesishasdeeplyanalysedthecharacteristicsoftheelectricityorpowerandthemethodtheimmediateoftheofathis，thethesishasselectedthe8，03thedesigncircuitandtomakeastrongwhichbasedonaboutthecutcontainedthisthesisconsideredcircuit’sofinterface，enablingsystem’Sfunctionsofthefrequencyvoltageelectricsurveytheachieved．Regardingthesoftwareman-machinecommunicationtothisthesistheA／D measurementandunusualestimateoftheprocessingmodule，thefrequencyjudgmentmoduledesign,InthiswaytheresourceshasbeenmadeagooduseofThus，itparameterscorrectlytomadesystemalgorithmofforecastingⅡBecausethesisandortechnology,interruptedofthepowerandBecausethesisandortechnology,interruptedofthepowerandaccuracy．Thedeviceshasindicatedthatisbothandstablepowerfrequency獨(dú)創(chuàng)性聲魄pc年lf月1日學(xué)位論獨(dú)創(chuàng)性聲魄pc年lf月1日學(xué)位論文版權(quán)使用保密口，在——年解密后適用本授權(quán)本論文不保密(請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)指導(dǎo)教師簽名：C丈日期：彥‘年，f與羅學(xué)位擎作粼：p2．／日期：>存ff11．1課題的來源及背1978年的法國大停電、1983年的瑞典大停電、1987年的日本大停電，臺(tái)灣11．1課題的來源及背1978年的法國大停電、1983年的瑞典大停電、1987年的日本大停電，臺(tái)灣年的大停電事故嘲以及2005年的美加“8．14”停電等許多國內(nèi)國外停電事件都說安全自動(dòng)裝置的優(yōu)化配置對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著巨大的直接影響口以預(yù)料故障的SafetyNets{s]，魁北克系統(tǒng)建立反極端故障計(jì)同等網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證電力系統(tǒng)在嚴(yán)重復(fù)雜的故障F，防止事故擴(kuò)大，防止網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證電力系統(tǒng)在嚴(yán)重復(fù)雜的故障F，防止事故擴(kuò)大，防止導(dǎo)致間的大范圍停電，以免造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)解低頻減載裝置(U】凡S—frequencyfⅫrrie$shedding)就是在系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)缺額時(shí)，迅速斷開一定數(shù)量的用戶負(fù)荷，使系統(tǒng)頻率在不低于某～崩潰的主要1．2低頻減載裝置的發(fā)展19世紀(jì)40用，取得了良好的效果。1948年，前蘇聯(lián)電力系統(tǒng)中UFLS安裝數(shù)目為265動(dòng)作次數(shù)為325統(tǒng)頻率、防止頻率崩潰起到了很好的作用?；诮?0裝置代替常規(guī)的低頻減載裝置是必然的趨勢(shì)[912的需要。這種方法不能反映系統(tǒng)實(shí)際功率缺額的大小，并且?guī)в械男枰?。這種方法不能反映系統(tǒng)實(shí)際功率缺額的大小，并且?guī)в幸欢ǖ膭?dòng)作延國外的一些電力系統(tǒng)，使用頻率變化率RO．COF啟動(dòng)減負(fù)荷裝置帥】，用df／dt繼電器。這種繼電器基于可編程器件的控制，于局域網(wǎng)(LAN)相連，通過結(jié)構(gòu)，接收來自基于信息采集系統(tǒng)的命令發(fā)布，實(shí)現(xiàn)在線編程控制“】，提高了立系統(tǒng)n2】、配電網(wǎng)【l”、含抽水蓄能元件的系統(tǒng)【”1以及大型工廠和系統(tǒng)【151等。計(jì)算的廣泛應(yīng)用使得專家系統(tǒng)【16l、基于計(jì)算機(jī)的算法和模型成為研究重點(diǎn)的系統(tǒng)，在頻率下降的過程中，全系統(tǒng)各點(diǎn)頻率按指數(shù)曲線統(tǒng)一變化f1琊面1際系統(tǒng)的情況有很大的差異，特別是開始幾秒的過程載裝置動(dòng)作不令人滿意的主要原因之一阱【211l。3課題研究的目的、意義和主要南京南瑞集團(tuán)穩(wěn)定技術(shù)公司的UFV-2A／B／Dl。3課題研究的目的、意義和主要南京南瑞集團(tuán)穩(wěn)定技術(shù)公司的UFV-2A／B／D安全穩(wěn)定運(yùn)低頻振蕩或受諧波干擾時(shí)，不誤動(dòng)作；當(dāng)頻率異常(f<40HZ或f>60HZ不再動(dòng)作，同時(shí)延時(shí)5S發(fā)出告警信號(hào)3)考慮遠(yuǎn)方控制和當(dāng)?shù)卣ǖ墓δ?；在六個(gè)數(shù)碼管及相應(yīng)LED及工作狀態(tài)。裝置具有一定的自檢能力義42低頻減載方法電力系統(tǒng)頻率狀態(tài)及頻率偏差2．1．1所謂電力系統(tǒng)頻率是指電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓在ls內(nèi)交變的次數(shù)，其單位為Hz2低頻減載方法電力系統(tǒng)頻率狀態(tài)及頻率偏差2．1．1所謂電力系統(tǒng)頻率是指電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓在ls內(nèi)交變的次數(shù)，其單位為Hz平衡點(diǎn)為系統(tǒng)機(jī)組功一頻特性曲線(PTf特性)與負(fù)荷功一頻特性曲線(PL-_f正常允許的偏差范圍之內(nèi)，即構(gòu)成系統(tǒng)頻率的正常運(yùn)行狀態(tài)，要求系統(tǒng)95％～99％電機(jī)作為電源的系統(tǒng)都必須遵守的法2)異常運(yùn)行狀用電效率下降，是一種安全穩(wěn)定性很差的運(yùn)行狀態(tài)，安全裕度很小用電效率下降，是一種安全穩(wěn)定性很差的運(yùn)行狀態(tài)，安全裕度很小，其危急程機(jī)組和負(fù)荷的構(gòu)成及系統(tǒng)頻率偏差的程度而定。這種運(yùn)行狀態(tài)潛伏著系統(tǒng)頻率和2．1．2電力系統(tǒng)頻率偏差完全不同的概念，顯然要求前者小于后者【23】的規(guī)定是可行的。至于作為國家標(biāo)準(zhǔn)[z4-126】，為有別于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一規(guī)定系統(tǒng)頻6華中科技大學(xué)頑士學(xué)位論文電力系統(tǒng)頻率正常允許誤差，一般為士O．21-1z，實(shí)際運(yùn)行中不少系統(tǒng)保持在華中科技大學(xué)頑士學(xué)位論文電力系統(tǒng)頻率正常允許誤差，一般為士O．21-1z，實(shí)際運(yùn)行中不少系統(tǒng)保持在頻率偏差己有所減2．2電力系統(tǒng)頻率特2．2．1電力系統(tǒng)的靜態(tài)頻率特性的特性，可用發(fā)電機(jī)組靜態(tài)特性系數(shù)Ko來描述【21Ⅱ23】Ko=APofN／PoNAf-6％=(矗-PoN一額定頻率時(shí)的機(jī)組出△仁f扣一機(jī)組空載運(yùn)行時(shí)的式中，APL—一頻率偏移△f時(shí)的負(fù)荷Afo頻率變化量的標(biāo)么值(af／fNPIN一—額定頻率下的負(fù)式中，APL—一頻率偏移△f時(shí)的負(fù)荷Afo頻率變化量的標(biāo)么值(af／fNPIN一—額定頻率下的負(fù)△PI—-頻率偏移為Af時(shí)的負(fù)荷運(yùn)行頻率與功率的關(guān)系，其增量表達(dá)A矗=△P·依△P一電力系統(tǒng)功率缺△fo電力系統(tǒng)頻率偏移標(biāo)么2．2．2電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)頻率特發(fā)生變化，頻率從正常狀態(tài)過渡到另一個(gè)穩(wěn)定值所經(jīng)歷的時(shí)間過程【23l簡單電力系統(tǒng)如圖2．1所示PsS中，頻率的變化規(guī)律為f．=fo”Af．／0．c-Ti一系統(tǒng)等值機(jī)組慣性時(shí)間常Ti一系統(tǒng)等值機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Tf一系統(tǒng)頻率過程下降的時(shí)間常數(shù)K廣負(fù)載調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)6一出現(xiàn)功率缺額后任意時(shí)刻t的系統(tǒng)頻島·—-起始時(shí)刻(t_O)的系統(tǒng)6fo一穩(wěn)態(tài)頻翠與起始頻圖2．2簡單電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)圖2．3所示是一個(gè)具有4個(gè)節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜電力系統(tǒng)。系統(tǒng)中有兩個(gè)變電站(2、譬3圖2．3華中科技大學(xué)頑士學(xué)位論文振蕩的非指數(shù)曲線，d∥dt也不再單調(diào)變?nèi)A中科技大學(xué)頑士學(xué)位論文振蕩的非指數(shù)曲線，d∥dt也不再單調(diào)變化【2“I【”12．3頻率下降對(duì)電力系統(tǒng)1)頻率下降對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的統(tǒng)頻率更加降低，起著趨向頻率崩潰的推波助瀾的作用pll【32】。系統(tǒng)低頻運(yùn)行條件下，確定額定容量，并在二次側(cè)繞組電壓為1．050．8(2)對(duì)電容器和電抗器的并聯(lián)用電力電容器能持續(xù)在標(biāo)稱頻率和110％步使輸出電流減少的傳輸功率下，串聯(lián)電容器裝置兩端的電壓差增大，削弱了串聯(lián)電的傳輸功率下，串聯(lián)電容器裝置兩端的電壓差增大，削弱了串聯(lián)電容器的電壓余度的增加。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并聯(lián)電抗器要能在105％長期耐受105％標(biāo)稱電流。因此，就設(shè)備的容量而言，．5％(3)對(duì)繼電保護(hù)裝置的在頻率不低于90％形式，在計(jì)算機(jī)上計(jì)算分析確定的。這些分析研究一般并不嚴(yán)格考慮系統(tǒng)運(yùn)行偏移標(biāo)稱值的影響。實(shí)際上影響面卻是相當(dāng)廣泛的，不僅與頻率下降時(shí)減小電以本世紀(jì)80大量的電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在60Hz電力系統(tǒng)中，頻率每變化01Hz，將引0％-1％荷有任何變化。一個(gè)電氣聯(lián)系緊密地區(qū)的試驗(yàn)，每O．1Hz可忽略不計(jì)，僅為0％--0．33％。而另一電氣結(jié)構(gòu)稀疏系統(tǒng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，每的下降引起1％負(fù)荷功率的下降。這樣大的變化，據(jù)分析是頻率下降使系的下降引起1％負(fù)荷功率的下降。這樣大的變化，據(jù)分析是頻率下降使系統(tǒng)中所需頻率每變化Hz，負(fù)荷功率變化0．02％,---0．06％。負(fù)荷對(duì)低頻率響應(yīng)的系統(tǒng)4)對(duì)互聯(lián)電力系統(tǒng)的常運(yùn)行。若不及時(shí)消除過負(fù)荷，勢(shì)將導(dǎo)致連鎖反應(yīng)而相繼跳閘。若無其他聯(lián)絡(luò)機(jī)組單元容量占系統(tǒng)容量的20*／*--30*／*為宜。超臨界汽輪機(jī)葉片的異常振動(dòng)及材料2．4實(shí)時(shí)判斷穩(wěn)態(tài)頻率或功率缺額實(shí)旋傳統(tǒng)低頻2．4實(shí)時(shí)判斷穩(wěn)態(tài)頻率或功率缺額實(shí)旋傳統(tǒng)低頻減載裝置的負(fù)荷功率是按以下原則確定的：要使在系統(tǒng)發(fā)生最嚴(yán)故的情況下，即出現(xiàn)最大可能的功率缺額時(shí)，裝置動(dòng)作切除負(fù)荷后也能使系統(tǒng)的負(fù)荷，給用戶帶來不便，同時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)超頻∞1136策口J-13912．4．1其數(shù)學(xué)表達(dá)式以步進(jìn)方式可表式中，f(t)一系統(tǒng)t時(shí)刻的頻率；f(t+△t)——系統(tǒng)(t+At)時(shí)刻的頻率‰～系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率在低頻減載裝置動(dòng)作前，等時(shí)問間隔At測(cè)量三節(jié)點(diǎn)頻率值分別為由式(2．5)可知f2=fi+(f。o-fi)O．e-f3的值【帥l～M由式(2．6)推出：foo=f22-fir3／(2f2-fI-式中：△f2=fi+(f。o-fi)O．e-f3的值【帥l～M由式(2．6)推出：foo=f22-fir3／(2f2-fI-式中：△卜穩(wěn)態(tài)功KL——頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系2．4．2S圖5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)基于以下兩點(diǎn)對(duì)各節(jié)點(diǎn)的功率進(jìn)行預(yù)測(cè)：1)點(diǎn)的功率易于測(cè)量2)缺額能較快地獲取圖2．4中各元件參數(shù)的取值為1Pi．a(chǎn)=0．15，PIPro=0．1，PGt--2)輸電線阻X02=0．015，X12X14=00606，X23=0eOt一eO甚m一O．皇01Pi．a(chǎn)=0．15，PIPro=0．1，PGt--2)輸電線阻X02=0．015，X12X14=00606，X23=0eOt一eO甚m一O．皇0O一，3．亂一肆‘_厶O∞O{e0毫23 0 S圖2．52．5所示[4sl[46】中心就是穩(wěn)態(tài)功率。對(duì)聯(lián)絡(luò)線功率進(jìn)行濾波，其平均值曲線如圖2．6所示147114s1；垂lI謦ln萼暑譬；導(dǎo)豇"。翟。搿。墨郭弘¨。捫rnni圖2,6聯(lián)絡(luò)線平均功率變化2．4．3；垂lI謦ln萼暑譬；導(dǎo)豇"。翟。搿。墨郭弘¨。捫rnni圖2,6聯(lián)絡(luò)線平均功率變化2．4．3實(shí)時(shí)判斷穩(wěn)態(tài)頻率或功率缺額減載計(jì)算能力作出這種實(shí)時(shí)的判斷[491[?對(duì)電力系統(tǒng)作兩種穩(wěn)態(tài)參數(shù)的在線預(yù)測(cè)：使系統(tǒng)頻率恢復(fù)正憶的己知量，系統(tǒng)故障(若聯(lián)絡(luò)線02斷開)后，將引起本變電憶的己知量，系統(tǒng)故障(若聯(lián)絡(luò)線02斷開)后，將引起本變電站與其它變電能造成大幅度的長時(shí)間的振蕩，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。為此，考慮負(fù)荷的重要2．5本章小3系統(tǒng)3．1低頻減載裝置的功能及設(shè)計(jì)3系統(tǒng)3．1低頻減載裝置的功能及設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：電力系統(tǒng)的允許頻率偏差為：k0．2Hz；系統(tǒng)頻率不時(shí)間運(yùn)行在49．5～49I-Iz以下；事故情況下，不能較長時(shí)間停留在47Hz以下頻率的瞬時(shí)值不能低于45Hz1)裝置的當(dāng)裝置某部分(如信息采集通道)發(fā)生定值時(shí)發(fā)重合閘信號(hào)，迅速恢復(fù)當(dāng)裝置某部分(如信息采集通道)發(fā)生定值時(shí)發(fā)重合閘信號(hào)，迅速恢復(fù)供時(shí)，立即報(bào)警，并自動(dòng)閉鎖裝置出口防止誤動(dòng)作。另外，還具有低電壓閉鎖2后備級(jí)動(dòng)作，切除部分負(fù)荷。一旦相應(yīng)負(fù)荷切除后，頻率的下降速度減慢了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定系統(tǒng)頻率3．2低頻減載方案的確首先按傳統(tǒng)方法對(duì)低頻減載切負(fù)荷量進(jìn)行整定，本文按fqd,fqdl，fqd2，qa3，fqd4(女為了減少諧波干擾，連續(xù)測(cè)量4個(gè)波的周期，在計(jì)算時(shí)取其平均值。所以R4、R5為了減少諧波干擾，連續(xù)測(cè)量4個(gè)波的周期，在計(jì)算時(shí)取其平均值。所以R4、R5二輪的定義為緊急第二輪，依次類推低頻啟基本輪第一輪f<f如，侖基本輪第二輪f<f也，侖低頻啟f-<fdzl，芭三t出緊急第(d療dt)dz2<d∥dt<(d踟t)dz3緊急第三f--<fqd，侖△P出≤△Ps蛆白，AP=AP。其中，如，tqd為該裝置的低頻啟動(dòng)定值和延時(shí)定值，‰、fI電i為基本輪第i其中，如，tqd為該裝置的低頻啟動(dòng)定值和延時(shí)定值，‰、fI電i為基本輪第i輪動(dòng)作定值和延時(shí)定值，(df／dt)ml、dffdt)dz2為緊急第一輪和緊急第二輪的動(dòng)作定值(dffdt)dz3為滑差閉鎖定值，△P池和AP缸為按功率缺額直接減載輪的上限值3．2．3防止裝置誤動(dòng)作的閉鎖為：U!KlUk，KI=0．1-06，不進(jìn)行低頻判斷，閉鎖出口2主要是為了防止負(fù)荷反饋引起的誤動(dòng)作。其判別式為：Ig札。Inl．mln為該裝置投入時(shí)的最小負(fù)荷電流，不進(jìn)行低頻判斷，閉鎖出口3)頻率滑差(df／dt)能引起低頻減載裝置誤動(dòng)作，錯(cuò)誤地?cái)嚅_負(fù)荷。頻率滑差閉鎖可以有效地防止滑差閉鎖的判別式為：df／dt>(dffdt)dz3，不進(jìn)行低頻判斷，閉鎖出口5)頻率值當(dāng)f<45Hz或f>55Hz時(shí)，認(rèn)為測(cè)量頻率值異常。對(duì)于某些地區(qū)小電網(wǎng)事故率可能超出此范圍，頻率的異常范圍為f<40Hz或fb60Hz。此時(shí)，不進(jìn)行低頻判斷為頻3．2．4裝置的自檢裝置的自檢主要包括程序自檢、A／D常后延時(shí)發(fā)出告警信號(hào)編程向六個(gè)數(shù)碼管分別送o-_9，最后送入“編程向六個(gè)數(shù)碼管分別送o-_9，最后送入“全黑”的代碼。并對(duì)存放在EPROM內(nèi)的件程序代碼進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)與預(yù)先設(shè)定的值不一致，則六個(gè)數(shù)碼管全顯示‘‘_裝置A／D通道自檢：當(dāng)從VIN3引腳輸入的模擬量電壓經(jīng)A／D頻率測(cè)量回路自檢：當(dāng)f<40Hz或p60Hz3．2．56動(dòng)作狀態(tài)，最后一位顯示緊急輪或直接減載輪的動(dòng)作狀態(tài)，第四位顯示‘一’，從而頻率值與裝置動(dòng)作狀態(tài)值隔開，使觀察一目了然。發(fā)光二極管LED而閃爍，數(shù)碼管每刷新一次，LED狀態(tài)就改變一次，如果無信號(hào)，則LED暗3．3本章小4硬件芯片，另外根據(jù)需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，擴(kuò)展并行I／O硬件框圖如圖4．1所示電一—’|霎差廣—電流片外硎4硬件芯片，另外根據(jù)需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，擴(kuò)展并行I／O硬件框圖如圖4．1所示電一—’|霎差廣—電流片外硎電，-1毫齬一餒持H轉(zhuǎn)換·蕈煳 1．．．．———r—=—=-I1．．．．．．—-4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)片外R跳●鈾·———一切囊菇蔗號(hào)}·．_并“0疰劃㈣警■lK機(jī)卜一串a(chǎn)隧信愛口·圖4．1主機(jī)模塊：采用MCS．51系列單片機(jī)8031，擴(kuò)展一片EPROM(2764為程序存儲(chǔ)器，存放裝置的軟件。擴(kuò)展一片RAM(6264閉鎖信號(hào)的數(shù)字量等數(shù)據(jù))輸入同頻率的矩形波，利用矩形波的上升沿啟動(dòng)單片機(jī)對(duì)內(nèi)部時(shí)輸入同頻率的矩形波，利用矩形波的上升沿啟動(dòng)單片機(jī)對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖開始計(jì)發(fā)控制命令，除了采用df／dt閉鎖外，增設(shè)了低電壓及低電流等閉鎖措施。為此TA輸入，經(jīng)電壓、電流變換模塊轉(zhuǎn)換成幅值較低的電壓信號(hào)，再經(jīng)信號(hào)處理和開關(guān)量輸入與輸出：通過8255A的A功能設(shè)置和選擇。利用8255A的B口和c裝置故障報(bào)警等串行通信接口：通常PC機(jī)配有RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，通過轉(zhuǎn)換電路可使PCRS485串行接口，可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和管理PC調(diào)度部門的PC機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。另外，利用內(nèi)部串行口實(shí)現(xiàn)LED碼管及相應(yīng)LED設(shè)置和定值修改利用專用按鍵和LED顯示器來實(shí)4．1存儲(chǔ)器擴(kuò)展與頻率測(cè)4．1．18031單片機(jī)由CPU、RAM、并行I／0口、串行∞口、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、中器。本主機(jī)模塊中擴(kuò)展2764和6264芯片各一塊。2764為8K×8EPROM芯片為RAM芯片。擴(kuò)展電路如圖4．2所圖4．2為RAM芯片。擴(kuò)展電路如圖4．2所圖4．24．1．2系統(tǒng)電壓由電壓互感器Tv輸入，經(jīng)過電壓變換器變換成與Tv值在士5V形波，將此矩形波連接至8031單片機(jī)的引腳(如PI．4單片機(jī)的計(jì)數(shù)值，推算出頻率。單片機(jī)的前向輸入通道的硬件實(shí)施方案見圖4．3從母線電壓互感器來的Ue---100V的交流電壓經(jīng)電壓變換器T1，變換為0～士5V從Tv兒P521-圖4．3負(fù)半波得到一個(gè)高電平輸出；再經(jīng)D觸發(fā)器74LS74得N-分頻后負(fù)半波得到一個(gè)高電平輸出；再經(jīng)D觸發(fā)器74LS74得N-分頻后的矩形波，送4．2模擬量的采集電1)直流采樣對(duì)A／D3)本裝置的模擬量信號(hào)的采集只是為閉鎖信號(hào)用，利用直流采樣方式，其能夠滿足系統(tǒng)可靠性的要?jiǎng)e由電壓互感器和電流互感器提供，分別從ADC0809芯片的模擬量輸入通道VINIA／D通道自檢；ADC0809芯片的模擬量輸入通道V1N4～VIN6作為備用通道。量采集過程如圖4．4所示圖4．4對(duì)VINI～VIN64．3顯示電圖 顯示電七段式數(shù)碼管內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成。表74LSl64中的Q7～QO與4．3顯示電圖 顯示電七段式數(shù)碼管內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成。表74LSl64中的Q7～QO與數(shù)碼管各腳的對(duì)應(yīng)關(guān)f0lld0lO顯字形00012300lll00llI0OOO04lO0O00l0lll00Ol5670000OlOO00l89全EO000lllllOl1O0l1Olll數(shù)據(jù)時(shí)，先將該數(shù)據(jù)的低位開始通過TxD送入數(shù)據(jù)時(shí)，先將該數(shù)據(jù)的低位開始通過TxD送入到移位寄存器74LSl64中，隨后與數(shù)碼管各引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系及字形代碼如表4．14．4開關(guān)量輸入輸出電本裝置所有的開關(guān)量輸出經(jīng)光電隔離，可輸出三種類型的控制信號(hào)：8路器跳閘(減負(fù)荷)命令，用以按輪次切除應(yīng)該切除的負(fù)荷；8對(duì)于設(shè)置重合閘功能的情況，可以發(fā)重合閘動(dòng)作信號(hào)；3于工作狀態(tài)的指示和裝置故障報(bào)警等由于并行I／O接口芯片8255A存器，開關(guān)量輸入輸出電路如圖4．6所示。利用并行I／O接口芯片8255A的C三位PC0、PCI、PC2經(jīng)3-8譯碼器74CSl38譯碼后產(chǎn)生8路跳閘信號(hào)，分別用除8路負(fù)荷；利用并行I／O接口芯片8255A的C口三位PC4、PC5、PC6經(jīng)圖4．64．5本章小4．5本章小開關(guān)量輸出通道等硬件電路。此章內(nèi)容為軟件設(shè)計(jì)提供了基5軟件5．1軟件的基本結(jié)5．1．1系統(tǒng)定10參與對(duì)ADC0809的選5軟件5．1軟件的基本結(jié)5．1．1系統(tǒng)定10參與對(duì)ADC0809的選通通道地址的譯碼輸入A、B、C由0～P0．2提供。選用8255A可編程芯片擴(kuò)展并行I／O口。采用線選方式實(shí)現(xiàn)芯片選通(由統(tǒng)中分配的地址分別為：FF7CH、FF7DH、FF7EH、FFTFI-I3)基本I／O口的其它P1．2和P1．3口線分別用于作跳閘和重合閘所對(duì)應(yīng)的74LSl38譯碼器的控號(hào)。P3．3口線作二分頻后的方波4)存儲(chǔ)器空間的分配與(2)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264用于存放運(yùn)行數(shù)據(jù)，地址范圍為：0000H-1FFFH存放值的小數(shù)部分)；40H-47H存放4個(gè)計(jì)數(shù)值(Ni)，4AH、4BH存放計(jì)數(shù)值平RAM空間不夠時(shí)存放值的小數(shù)部分)；40H-47H存放4個(gè)計(jì)數(shù)值(Ni)，4AH、4BH存放計(jì)數(shù)值平RAM空間不夠時(shí)，使用外部擴(kuò)展的RAM空間5)所有整定值占用空間：如、tqd、如1(i=1--4)、f‰(i=1-4)、(df／dt)dzl、df／dt)az25．1．2軟件的基本結(jié)構(gòu)如圖5．1所示[]初始+清軟中斷標(biāo)●啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)^／D轉(zhuǎn)換中斷服按鍵中斷服頻尊0開IlffTl中‘置軟中斷標(biāo)定溈0開IIlll"l+啟動(dòng)A，D轉(zhuǎn)‘中斷返●中斷返回+圖5．15．2相關(guān)模塊設(shè)5．2．1主程序模塊5．2相關(guān)模塊設(shè)5．2．1主程序模塊中斷服務(wù)模塊、頻率測(cè)量計(jì)算模塊、異常情況判斷處理模塊、頻率判斷處理等模檢，循環(huán)執(zhí)行檢測(cè)，等待按鍵處理模塊的中斷請(qǐng)求(INTO)和刖D中斷請(qǐng)求，在A／D圖5,2主程序流時(shí)才結(jié)束此模塊時(shí)才結(jié)束此模塊返回到主程序中該模塊的流程圖如圖5．3所示圖5．3裝置功能設(shè)置(按鍵中斷服務(wù))程序流程5．2．3A／D(單元中(53H～55目將軟中斷標(biāo)志JJ置為l的目的是使主程序能轉(zhuǎn)到頻率測(cè)量判斷處將軟中斷標(biāo)志JJ置為l的目的是使主程序能轉(zhuǎn)到頻率測(cè)量判斷處理模塊(即A，D轉(zhuǎn)換中斷處理模塊的流程圖如圖5．4圖AID轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)模塊流程圖5．2．41)頻率測(cè)量、穩(wěn)態(tài)頻率及功率缺額預(yù)測(cè)子測(cè)任務(wù)。其流程圖如圖5．5所示。該子模塊實(shí)現(xiàn)的主要功(1)采用周期測(cè)頻法，等時(shí)間問隔△t測(cè)量各節(jié)點(diǎn)的頻率fl，f2，f3個(gè)節(jié)點(diǎn)為例，且單片機(jī)分別從P1．4、PI．5、PI．6三個(gè)引腳采樣三個(gè)節(jié)點(diǎn)的方波電信號(hào)(2)預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)頻率和功率缺額(2)預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)頻率和功率缺額，計(jì)算頻率變化率，并修改f0的值為穩(wěn)態(tài)頻率單元中。39H中存放的是頻率的整數(shù)部分，38H圖5．5頻率測(cè)量、穩(wěn)態(tài)頻率及功率缺額預(yù)測(cè)子模塊流程圖壓U>低電壓閉鎖定值，且主變電流I>低電流壓閉鎖定值均不成立，則裝置不閉實(shí)現(xiàn)該模塊功能的流程圖如圖5．6所圖5．6圖5．65Hz)則(APqd。曼APs廿dzs)進(jìn)行判斷。若功率缺(APqd。曼APs廿dzs)進(jìn)行判斷。若功率缺額預(yù)測(cè)值符合這個(gè)條件，則進(jìn)入按功率缺額負(fù)荷及其基本輪也不會(huì)動(dòng)作。如果頻率一旦只能穩(wěn)定在一定范圍(如48．5Hz-則判斷頻率變化率df／dt的值在什么范圍，根據(jù)頻率變化率df／dt的值決定動(dòng)作哪一功能的流程圖如圖5．7所示圖5．7華中科技大學(xué)頑士學(xué)位論文5．3裝置的誤差分析及抗5．3．11)單片機(jī)本身硬件產(chǎn)生的誤差。本裝置的單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為6MHz，證所測(cè)頻率值的精確度，必須使它的時(shí)鐘頻率在6MHz華中科技大學(xué)頑士學(xué)位論文5．3裝置的誤差分析及抗5．3．11)單片機(jī)本身硬件產(chǎn)生的誤差。本裝置的單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為6MHz，證所測(cè)頻率值的精確度，必須使它的時(shí)鐘頻率在6MHz方面不是造成誤差的主要原次數(shù)，可能產(chǎn)生誤差的情況是在執(zhí)行JNBP1．4，$指令前的一瞬間，信號(hào)變?yōu)楦?x2xlO。6／O．02=1／5000的，十進(jìn)制轉(zhuǎn)換時(shí)采用多字節(jié)除法，除一次就得到一個(gè)顯示位，且余數(shù)全部保留，并1)、2)兩項(xiàng)綜合誤差為1／5000x2=1／2500其精度完全可以滿足裝置的需要。5．3．2抗干擾分波干擾等。針對(duì)硬件的抗干擾除硬件方面的措施外，還可以在軟件中加軟件濾波程序，用軟件濾波最經(jīng)濟(jì)，減少硬件投資。本軟件中采用的“平均值法”—-、鋇44次脈寬，然后取平均值，這順序執(zhí)行，而是去執(zhí)行一些無意義地順序執(zhí)行，而是去執(zhí)行一些無意義地址中的內(nèi)容或執(zhí)行其它程序區(qū)的程序，將非程序區(qū)中安排指令強(qiáng)迫系統(tǒng)復(fù)位，如在非程序區(qū)填滿0000H指令的程序入口處，使系5．4裝置的應(yīng)用測(cè)恩施110KV電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及各線路的電抗標(biāo)么值如圖5．8所示圖5．8恩施110KV5．4．21)無低頻減載裝置時(shí)，系統(tǒng)暫態(tài)頻率振蕩衰減，穩(wěn)態(tài)頻率為44．38Hz。電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的頻率值很低，不符合規(guī)程要求。2)傳統(tǒng)裝置減載時(shí)，最低頻率為48．46Hz，出現(xiàn)在1．84秒；穩(wěn)定頻率為減載效果較差。電網(wǎng)頻率變化如圖5．9所示現(xiàn)在1．Is；穩(wěn)定頻減載效果較差。電網(wǎng)頻率變化如圖5．9所示現(xiàn)在1．Is；穩(wěn)定頻率為49．94Hz。減載裝置效果好|∞OI伸為t圖5．9傳統(tǒng)減載裝置用于恩施110KV墓三坤囂禱棚圖5．10本裝置減載用于恩施IlOKV綜上所述不同情況的頻率變化可知，傳統(tǒng)減載由于未進(jìn)行功率缺額或穩(wěn)態(tài)率的在線預(yù)測(cè)，減載效果好，率的在線預(yù)測(cè)，減載效果好，具有減載準(zhǔn)確迅速、頻率恢復(fù)時(shí)間短、最低頻率5．5本章小本章對(duì)軟件進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計(jì)和闡述，本軟件采用8051強(qiáng)調(diào)模塊化結(jié)構(gòu)。本軟件共分六大模塊：主程序模塊、按鍵處理中斷服務(wù)模塊、果比傳統(tǒng)裝置好6總結(jié)與6．1已完成的工了設(shè)計(jì)方案。并選用803l計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中，充分考慮了單片機(jī)的外部接1：3構(gòu)，通過主程序模塊、按鍵處理中斷服務(wù)模塊、A／D6總結(jié)與6．1已完成的工了設(shè)計(jì)方案。并選用803l計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中，充分考慮了單片機(jī)的外部接1：3構(gòu)，通過主程序模塊、按鍵處理中斷服務(wù)模塊、A／D110kV電網(wǎng)，減載效果6．2結(jié)振蕩的非指數(shù)曲線力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)狀況作出快力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)狀況作出快速預(yù)測(cè)(預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)頻率或功率缺額)實(shí)施減載，使本裝置統(tǒng)裝置具有更好的準(zhǔn)確性和快速性以及頻率恢復(fù)時(shí)間短的優(yōu)6．3改進(jìn)方致控制理論與控制工程是--1"-J近人的為人品格讓我感致控制理論與控制工程是--1"-J近人的為人品格讓我感動(dòng)，成為我榜樣。在此謹(jǐn)向沈老師表示誠摯的感謝老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，解決了許多問題和困難，在此，也向劉老師表示衷心的感謝動(dòng)表示衷心的感謝參考文【l】鄭定海．SQP一I型低頻自動(dòng)減載裝置的使用．電力自動(dòng)化設(shè)備吲雷曉蒙．臺(tái)灣省7月29日人停電事故的教訓(xùn)和啟示【J】中國電力嘲CIGRENeedsofFrequency參考文【l】鄭定海．SQP一I型低頻自動(dòng)減載裝置的使用．電力自動(dòng)化設(shè)備吲雷曉蒙．臺(tái)灣省7月29日人停電事故的教訓(xùn)和啟示【J】中國電力嘲CIGRENeedsofFrequency 袁季修．試論防止電力系統(tǒng)大面積停電的緊急控制一電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第三道防線【J】電網(wǎng)技術(shù)柳嘲WSCC．PolicyRegardingExtremeContingenciesandUnplanned嘲TRUDELGBERNARDS．SCOTTHydro-Quebecplanscontingencies【J】．IEEETransonPower袁季修電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制【M】北京：電力工業(yè)出版社，楊冠城．電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理[M]，北京：中國電力出版社，14285．93．繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技m網(wǎng)EDifferentSchems．InFrequencyCarries—Society【ll】王慧．新型低頻減載方案的研究．華中電力，an【12】CharlesConcordia，LeaerH．Fink．CarresSheddigSyaem．InTransactionsonpower[13】PtoReducetheTotalCostinaDiflfibutionSystem．InIEEProc-【14】Shy-JieHuang，Chin—Huang．AnAutomaticsTransactionsonenergyPumped—[15】Chao—ShunChen，Yu-LungKe．ProtectiveRelaySettingoftheTieLinefortheIndustrialSystem．Inon【16】張海潮，賴紅妮遺傳算法及[15】Chao—ShunChen，Yu-LungKe．ProtectiveRelaySettingoftheTieLinefortheIndustrialSystem．Inon【16】張海潮，賴紅妮遺傳算法及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電力情報(bào)【17】張歇駿．從兩次系統(tǒng)事故看西北電網(wǎng)低頻減載方案設(shè)計(jì)．電網(wǎng)技術(shù)[18】于紅云等．華東電力系統(tǒng)低頻減載方案的整定．浙江電力【19】韓英鐸等．電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頻率的新概念和新算法．電力系統(tǒng)自動(dòng)化【22】王漪等．電力系統(tǒng)異步運(yùn)行時(shí)頻率動(dòng)態(tài)過程的計(jì)算分析．電網(wǎng)技術(shù)【23】楊冠城等．電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理p田．北京：水利電力出[24】DL428—91．電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減負(fù)荷技術(shù)社【26】國家電力公司東北電力設(shè)計(jì)院．電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定【s】．中國力出版社【27】Wang WenCYcarries- Proc-Pand【28】Hilllnc，1994【29】韓英鐸，閔勇，洪紹斌．復(fù)雜擴(kuò)展式電力系統(tǒng)功率頻率動(dòng)態(tài)過程．電力系統(tǒng)自動(dòng)AofIsolatedPowerREl-spayed．Mid-termDynamic【30】SystemsonOutages．ElectricandHbased[31】carries—structuredsingularvalues．IEEProc-suitable[32】Eljkat曲M．Newadaptive-[33】賴慶波等．一種具有自適應(yīng)能力的欠頻繼電器．電網(wǎng)技術(shù)．AofIsolatedPowerREl-spayed．Mid-termDynamic【30】SystemsonOutages．ElectricandHbased[31】carries—structuredsingularvalues．IEEProc-suitable[32】Eljkat曲M．Newadaptive-[33】賴慶波等．一種具有自適應(yīng)能力的欠頻繼電器．電網(wǎng)技術(shù)．[34】張忠林．關(guān)于電網(wǎng)頻率若干問題的淺析．東北電力技術(shù)．KANNI眥【OPE，GS．Microprocessor-contr01．1EEadaptivecarries—controlof[36】p