【正文】 、啟動(dòng)硬件看門(mén)狗、禁止開(kāi)關(guān)動(dòng)作等。本系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)跟 蹤監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中的諧波量的方法，在電網(wǎng)中的諧波量超出設(shè)定值時(shí)，停止投入電容器，并報(bào)警，以防止重大事故的發(fā)生。 工頻信號(hào)的頻率是 50Hz，但是實(shí)際的電力系統(tǒng)電網(wǎng)信號(hào)由于受到各種月擾，電信號(hào)的頻率也不可避免的出現(xiàn)波動(dòng)。通訊波特率最大為9600，數(shù)據(jù)格式為： 起始位 數(shù)據(jù)或指令位 較驗(yàn)位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 要正確實(shí)現(xiàn) DSP 與上位機(jī)的通信，除一般串行通信設(shè)置外，還必須正確設(shè)置 SLEEP位 (SCICTLI 寄存器第 2 位 )，即將所有參與多機(jī)通信的 DSP 的 SLEEP 位都設(shè)成 1，使得他們僅當(dāng)檢測(cè)到地址字節(jié)時(shí)才被中斷，在中斷服務(wù)程序里，將接收到的地址與相應(yīng)軟件設(shè)置的地址 (本機(jī)地址 )相比較，若相同則用戶(hù)程序清除 SLEEP 位 ,確保串行通信接口在收到每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)都產(chǎn)生一個(gè)中斷，否則 SLEEP 位保持 1 以接收下一個(gè)地 址 [23]。日歷時(shí)鐘 PCF8583 對(duì)所有的讀寫(xiě)方式都要用到。 具體的工作總結(jié)如下： 1. 對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償原理作了分析，提出諧波測(cè)量的精度決定了電網(wǎng)參數(shù)測(cè)的精度，因此選用計(jì)算精確性高和計(jì)算量 小的算法來(lái)測(cè)量諧波量是關(guān)鍵。讀寫(xiě)操作由不同的啟動(dòng)、停止、應(yīng)答、接收和發(fā)送組成，這些功能都可以由一系列子程序來(lái)完成。置 1 表示進(jìn)行讀操作，清 0 表示寫(xiě) 27 操作。故本系統(tǒng)在每次采樣前測(cè)量出電網(wǎng)頻率，根據(jù)電網(wǎng)頻率計(jì)算出采樣頻率，以保證同步采樣。 2. 定時(shí)器中斷程序 (頻率測(cè)量子程序 ) 定時(shí)器捕捉中斷程序由圖 217 所示。在被諧波污染的電網(wǎng)中投入電容器進(jìn)行 25 無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)注意避免產(chǎn)生諧波的諧振?？刂破鞑粩嗟乇O(jiān)測(cè)電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的參數(shù)情況，形成投切控制字，由輸出環(huán)節(jié)具體完成電容器的正確投切。 MAX232 芯片功耗低、集成度高， +5V供電，具有兩個(gè)接收和發(fā)送通道。當(dāng)有鍵按下時(shí)會(huì)產(chǎn)生外部中斷， DSP 執(zhí)行中斷程序，即鍵盤(pán)掃描和顯示器顯示程序。 1. 驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的過(guò)零觸發(fā)電路，以電壓過(guò)零型光渦雙向晶閘管取代了由分立元件組成的功放電路及脈沖變壓器等脈動(dòng)環(huán) 節(jié)，簡(jiǎn)化了觸發(fā)控制電路的結(jié)構(gòu)：同時(shí)，由于無(wú)需考慮與系統(tǒng)電壓的同步問(wèn)題且控制電路與主電路實(shí)現(xiàn)了光電隔離，因而提高了裝置的可靠性。如圖 211 所示，為串型實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片接線(xiàn)圖。它們都由 220V 電壓供電，由變壓器輸出 +12V、 12V, +5V 三種不同的電平信號(hào)，再由 7912 和 7812 穩(wěn)壓輸出 +12V和 12V電平； LM25765 穩(wěn)壓輸出 +5V電平； TPS7333 將 +5V電平轉(zhuǎn)換為 + 電平輸出提供 DSP 系統(tǒng)需要。選用的外部存儲(chǔ)器為CYPRESS 公司的 CY7C102l，是 64K l6 SRAM。 2407 的指令執(zhí)行速度為 30MIPS，外部時(shí)鐘選擇 10MHz 的石英晶振，再通過(guò)內(nèi)部 2 倍頻得到 20MHz 的工作頻率。 6. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器我們采用 LF2407 自帶的帶內(nèi)置采樣和保持的 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有 10 位精度，轉(zhuǎn)換速度最快達(dá)到 500ns，并且可以同時(shí)采樣 16 路信號(hào)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果看出此低通濾波器能滿(mǎn)足要求。信號(hào)調(diào)理電路包括信號(hào)衰減和模擬抗混疊濾波器。 4. 流水線(xiàn)：四級(jí)流水線(xiàn)；并行處理；取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行同時(shí)進(jìn)行。 11. 高達(dá) 40 多個(gè)可單獨(dú)編程或復(fù)用 的通用輸入 /輸出引角 (GPIO )。 4. 可擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)器總共 192K字： 64K字程序存儲(chǔ)器； 64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器； 64KI/O尋址空間。 13 該芯片是 TMS320C2020 平臺(tái)下的一種定點(diǎn) DSP 芯片，是一款專(zhuān)為控制設(shè)計(jì)的單片機(jī)。最小電容量那一路作為單位電容量，它的大小決定了補(bǔ)償精度。 (4) 程序投切功能 :手動(dòng)或自動(dòng)投切選擇，自動(dòng)狀態(tài)時(shí)應(yīng)具有自動(dòng)循環(huán)投切。 電網(wǎng)中存在的無(wú)功功率有感性的和容性的兩種，由于一般的電網(wǎng)中負(fù)載多為感性，如：異步電機(jī)，變壓器等，傳統(tǒng)的就地?zé)o功補(bǔ)償裝置是通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)電容器組的投切。 無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇 從當(dāng)前無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展來(lái)看，目前廣泛應(yīng)用的幾種無(wú)功補(bǔ)償裝置，即第二節(jié)所介紹的幾種無(wú)功補(bǔ)償裝置，從控制投切裝置的不同來(lái)看可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是采用斷路器開(kāi)關(guān)來(lái)控制；一類(lèi)是采用晶閘管控制。低壓補(bǔ)償箱和補(bǔ)償柜的技術(shù)改進(jìn)和新技術(shù)應(yīng)用歸納起來(lái)主要有以下幾方面。一般對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)采用星形連接，負(fù)荷不對(duì)稱(chēng) 網(wǎng)絡(luò)采用三角形連接。這種具有 TCR 型的補(bǔ)償器反應(yīng)速度快，靈活性大，目前在輸電系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最為廣 泛 [11]。其三相多接成三角形，這樣的電路并入到電 網(wǎng)中相當(dāng)于交流調(diào)壓器電路接電感性負(fù) 載， 此電路的有效移相范圍為 900 ～ 1800 ?，F(xiàn)今所指的無(wú)功補(bǔ)償裝置一般專(zhuān)指使用晶閘管的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主要有以下三大類(lèi)型：一類(lèi)是具有飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置 (SR： Saturated Reactor)；第二類(lèi)是晶閘管控制電抗器 (TCR： Thyristor Control Reactor)；第三類(lèi)是 晶閘管投切電容器 (TSC： Thyristor Switch Capacitor)，后兩類(lèi)裝置統(tǒng)稱(chēng)為 SVC( Static Var Compensator)[7]。這種技術(shù)經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新、發(fā)展完善的過(guò)程。 當(dāng) 閉合使 M運(yùn)行時(shí)， M 從電網(wǎng)吸取有功功率和無(wú)功功率。此時(shí)供電電流的相位滯后電壓 , 這種情況稱(chēng)欠補(bǔ)償 。從有功功率損耗公式222 )( URQPP ???可見(jiàn)，當(dāng)有 功功率和無(wú)功功率通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電阻時(shí)，會(huì)造成有功功率損耗。 無(wú)功功率的分布對(duì)電壓有決定性的影響 在不考慮輸電線(xiàn)的對(duì)地電容時(shí)，從節(jié)點(diǎn) i送到節(jié)點(diǎn) j 的功率為 P+jQ，節(jié)點(diǎn) i和節(jié)點(diǎn) j的電壓分別為 和 ，節(jié)點(diǎn) i、 j之間的支路阻抗為 R 十 jX。s software core thyristor as switch that connect capacitors to main circuit, numeralization control, and Chinese menu LCD. Interface displaying system39。 在系統(tǒng) 軟件 上 采用晶閘管控制投切電容器，全數(shù)字化控制，全中文液晶顯示界面實(shí) 時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀況，完全實(shí)現(xiàn)了電容器的快速，無(wú)弧，無(wú)沖擊投切 。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。它們包括觸發(fā)電路、采樣電路、顯示電路及通訊電路等 。s required function, this paper designs and realizes paratively integrate microputer controlled circuit and its peripherals circuit, including triggering circuit, sampling circuit, displaying circuit and municating circuit. At last, also points out the influence of harmonics to the pensation system, and the protect measurement in the condition of high harmonics on the power . [Keywords] reactive power pensation monitor of electric power wire digital signal processor (DSP) 3 第一章 緒 論 無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x 電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。節(jié)點(diǎn)電壓有效值的變化，也將使流經(jīng)線(xiàn)路的無(wú)功功率隨之發(fā)生變化。 無(wú)功補(bǔ)償原理 配電網(wǎng)中負(fù)荷無(wú)論是工業(yè)負(fù)荷還是民用負(fù)荷 ,大部分是感性負(fù)荷。 電容器溫升 高 , 電容器本身的功率損耗增大 , 電容器使用壽命縮短 。因此，它適用于無(wú)功變化不大的場(chǎng)合。 無(wú)論是圖 12 電路還是圖 13電路，電容器組的投切都是靠開(kāi)關(guān) (i=1,2,3,? ,n)來(lái)完成的，目前這種靜止開(kāi)關(guān)主要分為兩種，即斷路器或電力電子開(kāi)關(guān)。具有自飽和電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置是依靠電抗器自身固有的能力來(lái)穩(wěn)定電壓，它利用鐵心的飽和特性來(lái)控制發(fā)出或吸收無(wú)功功率的大 小 [8]。 S C RU ( t )LA CU ( t )CS C RLA C 圖 14 TCR 型補(bǔ)償器原理圖 圖 15 TSC 型補(bǔ)償器原理圖 在工程實(shí)際中，可以將降壓變壓器設(shè)計(jì)成具有很大漏抗的電抗變壓器，用可控硅控制電抗變壓器，這樣就不需要單獨(dú)接入一個(gè)變壓器，也可以不裝設(shè)斷路器。 (TSC) 為了解決電容器組頻繁投切的問(wèn)題， TSC 裝置應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過(guò)多年的分析與實(shí)驗(yàn)研究，其最佳投切時(shí)間是晶閘管兩端的電壓為零的時(shí)刻，即電容器兩端電壓等于電源電壓的時(shí) 刻 [13]。 3）從采用交流接觸器進(jìn)行通斷，到選用晶閘管開(kāi)關(guān)電路通斷，發(fā)展為等電壓接通、零電流分?jǐn)嗟淖罴淹?斷模式。這兩種裝置的特性比較見(jiàn)表 11： 表 11 斷路器開(kāi)關(guān)與晶閘管開(kāi)關(guān)控制投切的無(wú)功補(bǔ)償裝置性能比較 斷路器開(kāi)關(guān)控制 晶閘管控制 投切性能 有火花壽命短 無(wú)火花壽命長(zhǎng) 動(dòng)作時(shí)間 長(zhǎng) (約幾十毫秒 ) 短 (約幾十微秒 ) 適應(yīng)的負(fù)荷 相對(duì)穩(wěn)定的負(fù) 荷 可補(bǔ)償沖擊性負(fù)荷 電壓穩(wěn)定性 電壓有波動(dòng) 通過(guò)控制投切時(shí)間，可消 除電壓波動(dòng) 價(jià)格 低 高 9 任何一種智能無(wú)功補(bǔ)償裝置，都需要個(gè)控制器來(lái)完成電網(wǎng)參數(shù)的測(cè)量計(jì)算，控制電容組的投切。 然而，傳統(tǒng)的單片機(jī)作為控制器的系統(tǒng)由于受硬件資源與速度的限制，采樣精度不高，每周波的采樣點(diǎn)少，只自出選擇計(jì)算量小的算法，結(jié)果限制了測(cè)量的精度。 (7) 閉鎖報(bào)警 :當(dāng)系統(tǒng)電壓大于或等于一定值 (該值可調(diào) )，閉鎖控制器投入回路；投切器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，閉鎖輸出回路并報(bào)警；執(zhí)行回路發(fā)生異常時(shí)，閉鎖輸出回路并報(bào)警。該裝置具備完整的顯示控制保護(hù)功能。同時(shí)它又具有低成本、低功耗、高性能的處理能 力 [17]。 7. 控制器局域網(wǎng)絡(luò) (CAN) 模塊。 2. 硬件乘法器：乘法是 DSP 的重要組成部分。 綜合這幾方面原因，采用 F2407 做主控制器，既能滿(mǎn)足作為控制器的功能，它突出的計(jì)算能力又能快速準(zhǔn)確的分析諧波量，在諧波量超標(biāo)的情況下，停止投入電容器，防止了重大事故的發(fā)生。 電流互感器 T1, T2 和 T3 的原邊電流 ,為 0～ 5A，互感器 CT，變比為 12500/1，則refVIRV ?? 1250011160，其中 為交流地，對(duì)應(yīng)的直流電平為 。 選用 LM117 產(chǎn)生穩(wěn)壓電路。在這兩種工作方式下， ADC 模塊都能夠?qū)σ恍蛄修D(zhuǎn)換進(jìn)行自動(dòng)排序。 SCITXD 和 SCIRXD 接口作為通訊線(xiàn)， CAP1 為事件管理器 1 的捕捉引角，用來(lái)捕捉方波信號(hào)的上升沿，從而測(cè)量電網(wǎng)信號(hào)的周期。 18 A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 1 0A 1 1A 1 4A 1 3A 1 2A 2A 1A 0 54321D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 9D 1 0D 1 1D 1 2D 1 3D 1 4D 1 57891 01 31 41 51 62 93 03 13 23 53 63 73 81 81 92 02 12 42 52 62 74 24 14 4A 0A 161 73 94 04 32 22 33 31 11 23 4V 3 . 3S R A MN CN CV C CV C CG N DG N DC EW EO EO BL BU 9123D S P S U 1 0 A7 4 F 0 8DT?W E R D A 2A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4A 1 5D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 9D 1 0D 1 1D 1 2D 1 3D 1 4D 1 5A 3 圖 27 存儲(chǔ)器電路 3. 時(shí)鐘電路 C 32 0u FY 1C 42 0u FR 146 . 8C 421 . 1u FC 410 . 04 uFD SP 24 071231