【正文】 直觀的顯示結(jié)果，輸出量選擇負(fù)載的總功率和計算機(jī)的功率 [7]。 傅立葉變換法是目前諧波檢測中應(yīng)用最廣泛的分析方法 ，尤其是通過改進(jìn)的 FFT算法 具有精度高、功能多、使用方便的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)整數(shù)次諧波的精確分析和檢測。 學(xué)生公寓供電電流諧波分析 學(xué)生公寓用電的等效電路模型如圖 41 所示 [9]： 圖中，假設(shè)供電電壓為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，即 u(t)=Usin(ωt)， 不考慮電路的暫態(tài)過程及線路損耗。通過開關(guān) S 的動作來表示負(fù)載的投入。故可 以得出：投入線性負(fù)載后，供電線路上總電流的諧波分量幅值不變。 當(dāng) S 閉合，假設(shè)投入的負(fù)載是非線性負(fù)載，設(shè)流過 Z1 的電流為 i1 (t)=g[u(t)]=g[U sin(ωt)]， 此時供電側(cè)的總電流為 iL(t)= i1(t)+ i2(t)= g[U sin(ωt)]+ f [U sin(ωt)] 對總電流 iL(t)進(jìn)行傅立葉變換，其高次諧波系數(shù)為 a3n = ??2/2/2TTTiL(t)cos(nωt)dt (45) = ??2/2/2TTT{ g[U sin(ωt)]+ f [U sin(ωt)]} cos(nωt)dt = ??2/2/2TTTg[U sin(ωt)] cos(nωt)dt + ??2/2/2TTTf [U sin(ωt)] cos(nωt)dt， n=2， 3， 4．．． b3n = ??2/2/2TTTiL(t)sin(nωt)dt (46) = ??2/2/2TTT{ g[U sin(ωt)]+ f [U sin(ωt)]} sin(nωt)dt = ??2/2/2TTTg[U sin(ωt)] sin(nωt)dt + ??2/2/2TTTf [U sin(ωt)] sin(nωt)dt， n=2， 3， 4．．． 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 對比式 (41)與式 (42)，式 (45)與式 (46)可以看出 ， a3n≠ a1n ， b3n≠ b1n ， n=2，3， 4．．． ，即諧波分量不等，而是在 a1n ， b1n， n=2， 3， 4．．．的基礎(chǔ)上增加了非線性負(fù)載 Z1 產(chǎn)生的諧波分量。 根據(jù)以上分析，可以得出結(jié)論：投入線性負(fù)載后，供電線路上總電流的諧波分量不變。而投 入非線性負(fù)載，則會增加總電流的諧波分量。 通過電路中功率值的變化和諧波的變化判斷是否有惡性負(fù)載接入，從而實現(xiàn)斷電。計算機(jī)類負(fù)載接入時，電路中的 3 次諧波值變化很大。如果電路中的 3 次諧波電流增加，證明有計算機(jī)類負(fù)載接入，系統(tǒng)不做任何動作；如果電路中的功率發(fā)生臺階性變化，功率因數(shù)增加，數(shù)值接近于 1，并且諧波分量變化很小，證明有阻性負(fù)載接入，系統(tǒng)做進(jìn)一步判斷，如果功率值在瞬間達(dá)到平穩(wěn)值，證明是電磁類加熱負(fù)載接入，系統(tǒng)不做任何判斷，如果功率以及電流經(jīng)過若干周期后達(dá)到平穩(wěn)值，證明有電阻絲加熱類負(fù)載接入，系統(tǒng)跳閘；幾秒后，沒有惡性負(fù)載的前提下，系統(tǒng)重新供電 。 如果有惡性負(fù)石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 載接入，系統(tǒng)跳閘，拔除惡性負(fù)載后，系統(tǒng)恢復(fù)供電。 功率因數(shù)接近 1，諧波變化很小 有阻性負(fù)載接入 功率值短時達(dá) 到平穩(wěn) 若干周期后功率和電流平穩(wěn) 跳 閘 不動作 Y Y N Y N Y 恢復(fù)供電 N Y N Y 功率和電流超限 3 次諧波電流增加 N 電壓電流采樣 功率因數(shù) 等于 1 圖 42 程序流程圖 N 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 C 語言程序 void overload() { if(relay_state == 1) { float pfm=0。 float I1。 float power_threshold。 float powerNum。 float power。 float fac。 k=I3/I1。 //總功率閾值 type_threshold=200。 // P/Imax 為阻性負(fù)載 if (powerpower_threshold) overload_flag = 1。 //計算機(jī)類負(fù)載 pfm = fabsf(powerNum[0]powerNum[1])。 //阻性負(fù)載 } else resistive_flag = 1。amp。 off_relay()。amp。 //惡性負(fù)載 { write_abnormal(0xaa)。 void delay(void) } else if((overload_flag == 1)amp。(resistive_flag == 1)) //過載 +阻性負(fù)載 { write_abnormal(0x9a)。 void delay(void) } overload_flag = 0。 } } //延時程序 void delay(void) //延時 30s { unsigned char a,b,c,n。c0。b0。a0。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 for(n=2441。n)。 (2)計算機(jī)類負(fù)載功率因數(shù)約為 ，三次諧波幅值較大，接入電路后電流變化持續(xù)周期較短。 本章小結(jié) 本章分析了學(xué)生公寓常用負(fù)載的類型，根據(jù)負(fù)載接入電路后的特性研究了惡性負(fù)載識別的方法，并用 C 語言編程實現(xiàn) [12]，初步達(dá)到了惡性負(fù)載識別的目的。目前 CAN 協(xié)議己納入 ISO 標(biāo)準(zhǔn)。 CAN 以差動方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，其總線有顯性 （ 邏輯 0） 和隱性 （ 邏輯 1） 兩種狀態(tài)。在隱性狀態(tài)，兩條物理總線被固定于平均電壓，電平差近似為 0，而顯性狀態(tài)時，兩條物理總線電壓差大于某域值。 (2)采用非破壞性總線優(yōu)先級仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個以上節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送消息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級高的節(jié)點可以不受影響繼續(xù)發(fā)送，有 效避免了總線沖突。 (3)CAN 可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求， 通過發(fā)送一個遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求另一個節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀和對應(yīng)的遠(yuǎn)程幀以相同的表示符 D 命名。 (5)CAN 總線采用監(jiān)視總線，循環(huán)冗余校驗、位填充和報文格式檢查等措施，保證了極低的信息出錯率。 (7)CAN 中有損報文由檢出 錯誤的任何節(jié)點進(jìn)行標(biāo)定，這樣的報文將失效，并自石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 動進(jìn)行重新發(fā)送。 CAN 通信 數(shù)據(jù)幀格式 數(shù)據(jù)幀格式 幀頭 （ F0H F0H） 幀尾 （ DFH DFH） 確認(rèn)幀：幀頭 +命令 +幀尾，連接確認(rèn)命令 =00； 上位機(jī)發(fā)送的校時時間、作息時間都為 BCD 格式 。 返回格式： 幀頭 （ F0H F0H） + 12H + 幀尾 （ DFH DFH） 數(shù)據(jù)查詢類 (1)查詢作息時間 下傳格式：幀頭 （ F0H F0H） + 30H + 校驗和 + 幀尾 （ DFH DFH） 返回格式：幀頭 （ F0H F0H） + 30H + 時分 /時分 + 校驗和 + 幀尾 （ DFH DFH） (2)查詢最大功率 （ 2 字節(jié) ） 下傳格式：幀頭 （ F0H F0H） + 31H + 校驗和 + 幀尾 （ DFH DFH） 返回格式：幀頭 （ F0H F0H） + 31H + 功 率 + 校驗和 + 幀尾 （ DFH DFH） (3)查詢控制模式 下傳格式：幀頭 （ F0H F0H） + 32H + 校驗和 + 幀尾 （ DFH DFH） 返回格式：幀頭 （ F0H F0H） + 32H + 00/01/02 + 校驗和 + 幀尾 （ DFH DFH） CAN 接口通信軟件設(shè)計 CAN 接口通信軟件分為 3 部分： CAN 初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收 。 需要初始化的 CAN 控制寄存器有：模式寄存器、時分寄存器、接收代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時寄存器、輸出控制寄存器等 。發(fā)送數(shù)據(jù)程序石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 把數(shù)據(jù)存儲區(qū)中待發(fā)送的數(shù)據(jù)取出，組成信息幀，并 將主機(jī)的 D 地址 填入幀頭，然后將信息幀發(fā)送到 CAN 控制器的發(fā)送緩沖區(qū) 。 信息從 CAN 控制器發(fā)送到總線是由 CAN 控制器自動完成的。接收程序只需從接收緩沖區(qū)讀取信息，井將其存儲在數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出 品的 5l 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，因為C 語言很好的結(jié)構(gòu)性和模塊化，更容易閱讀和維護(hù)。采用 C 語言編寫可以使執(zhí)行效率更高，運行可靠性更強(qiáng)。 CAN 總線的抗干擾能力 CAN 總線硬件抗干擾分析及措施 CAN 總線的信號狀 態(tài)為 2 種：隱位與顯位。這種二值特性對 CAN 總線的可靠性與其他特性有很大貢獻(xiàn)。為使總線上的節(jié)點均有機(jī)會發(fā)送，有些總線采用 “主從方式 ”，這種方法使總線的利用率較低，且從節(jié)點消息發(fā)送的等待時間較長。 信號電平的高低有兩層影響：一是閑置時有干擾被誤認(rèn)為是傳送 的啟動信號；二是傳送邏輯信號時因干擾而產(chǎn)生誤碼。 ～ 為變化的過渡區(qū)。 CAN 總線的共模電壓為 2V~+7V。一幀一幀的傳送 給上位機(jī)。從上位機(jī)往石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)格式是，查詢最大功率 （ 2 字節(jié) ） 。返回格式：幀頭 +31+功率 +校驗和 +幀尾。 （ 01過載； 02停電；03未注冊電器 ） 。返回格式：幀頭 +35+記錄 1+記錄 2 + ? +校驗和 +幀尾 （ 異常記錄共 30 個，不足 30 個時用 00 填充 ） 。 編程的包括：通信連接的建立和 數(shù)據(jù)的傳輸。上位機(jī)發(fā)出呼叫后等候下位機(jī)的確認(rèn)，等候時間為 35ms。由于軟件設(shè)計靈活，節(jié)省硬件資源，所以軟件抗干擾技術(shù)越來越引起人們的重視。 軟件抗干擾技術(shù)所研究的主要內(nèi)容，其一是采取軟件的方法抑制疊加在模擬輸入信號上噪聲的影響，如數(shù)字濾波器技術(shù)：其二是由于干擾而使運行程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時，采取使程序納入正軌的措施，如軟件冗余、軟件陷阱、“看門狗”技術(shù)。常用的軟件抗干擾措施為： （ 1） 數(shù)字濾波方法 ； （ 2） 輸入口信號重復(fù)檢測方法 ； （ 3）輸出端口數(shù)據(jù)刷新方法 ； （ 4） 軟件攔截技術(shù) （ 指令冗余、軟件陷阱 ） ； （ 5） 看門狗 技術(shù)等。 惡性用電識別器，又稱智能負(fù)載識別裝置，它能夠?qū)Ψ块g內(nèi)電器的用電性質(zhì)進(jìn)行自動監(jiān)控，識別出負(fù)載的是否屬于危險用電設(shè)備，如果屬于正常儀表