【正文】 其他外協(xié)測(cè)試化驗(yàn)與加工項(xiàng)目 累 計(jì) 26 附件 75 外委研究經(jīng)費(fèi)支出預(yù)算表 序號(hào) 協(xié)作研究任務(wù)名稱 協(xié)作研究任務(wù)內(nèi)容 協(xié)作研究任務(wù)承擔(dān)單位 經(jīng)費(fèi)列支 計(jì)劃支出時(shí)間 1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 真空度變化與周邊電場(chǎng)的關(guān)系 華北電力大學(xué) 3 累 計(jì) 。 綜合采取以上抗干擾措施，保證了本系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 2 電源電路 整個(gè)系統(tǒng)需要的電源等級(jí)有 +5V、 5V， ， 。內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的工作模式，本系統(tǒng)選擇 PLL 模式 。 2 硬件總體架構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是：三相電流經(jīng)過(guò)電流變換器 (CT)、三相電壓經(jīng)電壓變換器 (PT)，再經(jīng)濾波后由采樣芯片 MAXI25 進(jìn)行同步采樣、保持， A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入 DSP 數(shù)字處理板進(jìn)行自動(dòng)分類計(jì)算和數(shù)據(jù)處理、顯示結(jié)果、存儲(chǔ)超標(biāo)數(shù)據(jù)和傳輸超標(biāo)記錄，即 DSP 把實(shí)時(shí)的計(jì)算結(jié)果送到顯示屏顯示，并把超標(biāo)數(shù) 9 據(jù)存儲(chǔ)在非易失性的存儲(chǔ)器里；可以通過(guò)通信 接口實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)相連，由數(shù)據(jù)處理中心實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析管理； CPLD 實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制。采用該裝置后，可以方便地了解電網(wǎng)電能的構(gòu)成情況，為諧波抑制、電壓波動(dòng)提供了分析素材。軟件設(shè)計(jì)還考慮了升級(jí)的可擴(kuò)展性，可通過(guò)對(duì) DSP 程序的更新來(lái)達(dá)到算法的升級(jí)。此產(chǎn)品以模塊化的設(shè)計(jì)理念，提供數(shù)字信號(hào)處理型 DSP 測(cè)試模塊。在我國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電氣化鐵道的發(fā)展、化工、冶金、煤炭等工業(yè)部門(mén)中大量應(yīng)用電力電子技術(shù)和引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備，以及在節(jié)能工程中電力電子技術(shù)的應(yīng)用等等，在帶來(lái)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上一系列效益的同時(shí)，也使電網(wǎng)的諧波含量大大增加，電網(wǎng)波形畸變?cè)絹?lái)越嚴(yán)重?？傮w目標(biāo)為研制一種以高速 DSP 和 CPLD 為核心的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用快速、準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)的算法，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)分析。隨著對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的研究的深入，國(guó)內(nèi)外也出現(xiàn)了相應(yīng)的測(cè)量?jī)x表。因此走向雙 CPU 架構(gòu)也是必然趨勢(shì)?？紤]閩南地區(qū)生產(chǎn)企業(yè)相對(duì)集中，在一個(gè)園區(qū)建立一個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)的可行性 :在每個(gè)電力用戶和配電端安裝一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，利用無(wú)線或有線通信方式進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集或人工收集，由一個(gè)數(shù)據(jù)處理計(jì)算中心來(lái)實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的管理。主要有數(shù)據(jù)處理單元 (DSP)和人機(jī)接口單元 (CPLD)組成。其核心是鎖相環(huán) (PLL)電路的設(shè)計(jì)。液晶屏幕選用為128x64 點(diǎn)陣液晶， 藍(lán)色 背光顯示。 (3)PCB 板布線盡量短而直，轉(zhuǎn)彎的地方采用圓角線，而不使用 90度的折線，盡量減少過(guò)孔，各個(gè)晶振、時(shí)鐘電路盡量靠近芯片。電壓總諧波畸變率 THDU： THDU=UH/U1 100%， 電流總諧波畸變率 THD： THD=IH/I1 100%， 其中， UH、 IH 為諧波電壓、電流分量， U I1為基波電壓、電流分量。通過(guò)液品顯示器可以實(shí)時(shí)顯示電壓，電位的基波及各次諧波值，及裝置發(fā)出的各種報(bào)警信號(hào)。 4按鍵電路 在保證能完成各種功能的情況下，為了使操作簡(jiǎn)單，選用了盡量少的按鍵數(shù)（本裝置僅選用了 4個(gè)） 。 SRAM 芯片選用CY7C1021BV3312ZC。一般實(shí)現(xiàn)雙 CPU 通信的方式采用共享存儲(chǔ)器的方式即用雙端口存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3)電氣設(shè)備調(diào)試、投運(yùn)時(shí)的諧波測(cè)量，以確保設(shè)備投運(yùn)后電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 [技術(shù)關(guān)鍵 ] 本課題的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn) : （ 1） 系統(tǒng) 中的 干擾 問(wèn)題 （ 2） 非同步采樣的頻譜泄露和柵欄效應(yīng) （ 3） 互感器磁飽和非線性造成系統(tǒng)誤差 6 （ 4） 傳統(tǒng) FFT 分析 不能進(jìn)行 非整次諧波分析 （ 5） 傳統(tǒng) FFT 分析對(duì)于突變信號(hào)和非平穩(wěn)信號(hào)諧波分析的無(wú)能為力 （ 6） 電能質(zhì)量擾動(dòng)的數(shù)據(jù)壓縮問(wèn)題 （ 7） ADC 造成的系統(tǒng)誤差 （ 8） 系統(tǒng)的軟件誤差 （ 9） 互感器 隨電流大小非線性造成誤差 （ 10） 閃變測(cè)量功能 的實(shí)現(xiàn) [技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ] 技術(shù)指標(biāo) ? 頻率測(cè)量 測(cè)量范圍： 48～ 52Hz，中心頻率 50Hz，測(cè)量條件：信號(hào)基波分量不小于 80％ ； 測(cè)量誤差 : ≤ ? 輸入電壓量程 10480Vrms ? 輸入電流量程 5Arms, 200Arms（選配） ? 基波電壓（電流）幅值 ：基波電壓允許誤差：≤ ％ .；基波電流允許誤差：≤ 1％ . ? 基波電壓（電流）之間相位差的測(cè)量誤差≤ 176。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)技術(shù)的日益成熟和完善，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正在朝著在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)分析、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展。 [國(guó)內(nèi)外研究概況 ] 一 國(guó)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外從 90 年代以來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了定制電力的供電技術(shù)，把大功率電力電子技術(shù)和配電自動(dòng)化技術(shù)綜合起來(lái)，以用戶對(duì)電力 可靠性和電能質(zhì)量的要求為依據(jù)，為用戶配置所需要的電力。 項(xiàng)目意義 隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)的用電量不斷增 2 加，電氣化程度越來(lái)越高，新工藝、新技術(shù)廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面，越來(lái)越多的用戶采用了性能好、效率高但對(duì)電源特性變化敏感的高科技設(shè)備，電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求不斷提高。 [應(yīng)用前景 ] 新型配電綜合測(cè)控儀的研制，有助于對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)諧波變化，以保證電網(wǎng)質(zhì)量。因此這是擺在我們電力工作者面前難得的 機(jī)遇和挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)實(shí)用、可靠性高并且能滿足精度要求的低成本產(chǎn)品，提高國(guó)內(nèi)測(cè)量裝置的自動(dòng)化水平，就成為一件具有重要意義的事情。 在通信接口設(shè)計(jì)上，完成利用 DART 進(jìn)行串行通信。 1)測(cè)量電壓電流的幅值，有效值，防止電壓過(guò)高對(duì)用電設(shè)備造成危害。本系統(tǒng)使用兩片 MAX125 分別對(duì)三相電壓和三相電流 共六路同時(shí)采樣 。 2. EEPROM 存儲(chǔ)器 系統(tǒng)還有外擴(kuò)一片 512Kbit 的 JEEPROM，用來(lái)存儲(chǔ)固定數(shù)據(jù)參數(shù)，如電壓變比、電流變比、出廠時(shí)間參數(shù)、密碼等。 3看門(mén)狗電路 為了提高系統(tǒng)的可靠性和精確性，設(shè)計(jì)了看門(mén)狗電路。正常運(yùn)行主程序結(jié)構(gòu)如圖 2所示。 八、合作單位意見(jiàn) 該項(xiàng)目系我單位學(xué)科研究方向之一，所列人員具有較強(qiáng)的研究實(shí)力。 (5)在模擬信號(hào)的輸入端，設(shè)置了限幅電路。 RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 )以及備用電源為裝置提供斷電時(shí)間記錄保證，使用時(shí)間可長(zhǎng)達(dá) 5 年以上；看門(mén)狗電路，保證系統(tǒng)在非正常時(shí)的自啟動(dòng)功能，有效的維持了系統(tǒng)的可靠性。 10 地址緩沖電路的設(shè)計(jì)研究方案 本系統(tǒng)采用 TI 公司的 SN74LVTH16244， 16244 是一款 3. 3V 供電的 16bit緩沖器，本系統(tǒng)把四個(gè) OE連接在一起，使其成為一個(gè) 16 bit 的緩沖器。 按照上述功能，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 是采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)裝置分為兩大部分，信號(hào)采樣板和 DSP 處理板。本論文主要介紹現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置的研究，該裝置的特點(diǎn) :本裝置作為電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)終端，主要應(yīng)用在中、低壓用戶端，滿足實(shí)時(shí)性的要求；功能強(qiáng)大，包括電壓偏差、三相不平衡度、諧波、斷電記錄、電壓電流有效值、功率等穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)量；具備強(qiáng)大的通信能力；在 功能上具備配置的靈活性，具有可擴(kuò)展性，以適應(yīng)電力系統(tǒng)的不同應(yīng)用場(chǎng)合；體積小，重量