【正文】 本系統(tǒng)的其他功能模塊包括：實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電源、看門狗電路。 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)間可長達(dá) 5 年以上；看門狗電路，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。 1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路選用 DS1305，采用 3. 3V 供電，接有備用 電源，保證在裝置斷電后，時(shí)鐘的正常走動(dòng) 。 2 電源電路 整個(gè)系統(tǒng)需要的電源等級(jí)有 +5V、 5V， ， 。裝置內(nèi)有一開關(guān)電源，開關(guān)電源輸入為單相交流 220V 電壓 (取自三相被測(cè)電壓中的一相 )，輸出為雙路隔離 +5V 電壓，接線時(shí)，將一路 +5V 輸出正負(fù)反接作為一 5V輸出供 AD采樣芯片，另一路為 +5V 輸出。系統(tǒng)芯片最大電流累積達(dá) 0. 65A，開關(guān)電源保證 +5V 電源能夠提供 1A 以上的電流， 5V 的電源能夠提供 200mA(主要給 MAX125 提供負(fù)的供電電流，每片 MAX125最大負(fù)工作電流為 17mA)以上的電流。 DSP工作電源 ， 通過專用的電源芯片來提供，這里選用 PS767D318o PS767D318 是專門為 DSP 設(shè)計(jì)的，采用 5V供電，具有雙電壓輸出 ， ，輸出電流范圍 0mA1A可調(diào)。 3看門狗電路 為了提高系統(tǒng)的可靠性和精確性，設(shè)計(jì)了看門狗電路。 MAX705 作為電源管理芯片，內(nèi)部有一個(gè)定時(shí)器，最大定時(shí) 1. 6 秒。這里將 WDI接 DSP 的 XF 引腳， 12 其值由軟件編程來改變，當(dāng)軟件進(jìn)入死循環(huán)跑飛時(shí)， XF 引腳的值將不能及時(shí)改變，當(dāng)時(shí)間超過 ，就會(huì)產(chǎn)生復(fù)位。 4按鍵電路 在保證能完成各種功能的情況下，為了使操作簡單，選用了盡量少的按鍵數(shù)（本裝置僅選用了 4個(gè)） 。 16 抗干擾設(shè)計(jì)研究方法 針對(duì)干擾的來源以及它們引起的系統(tǒng)故障，我們從電路設(shè)計(jì)、印制板 設(shè)計(jì)、隔離、退藕、接地、屏蔽等方面采取了以下措施： (1)信號(hào)輸入端加設(shè) RC 濾波器，通過設(shè)置 RC 參數(shù)，只允許某一頻帶的信號(hào)通過，降低對(duì)干擾源頻帶的敏感性。在電源引腳輸入端設(shè)濾波電容。 (2)整個(gè)系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì)上分成 AD 板和 DSP板，把三相被測(cè)強(qiáng)電與數(shù)字電路部分分開，被測(cè)電壓電流電纜平行布線而且短，有效地防止強(qiáng)電對(duì)系統(tǒng)的各種干擾。 (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，盡量減少過孔，各個(gè)晶振、時(shí)鐘電路盡量靠近芯片。 (4)正確處理“模擬地”與“數(shù)字地”。數(shù)字電路是非線性的 ，邏輯門的開關(guān)都會(huì)產(chǎn)生電流沖擊，所以在數(shù)字地上高頻擾動(dòng)很強(qiáng)烈，與模擬地不能有共同路徑或者環(huán)路，只應(yīng)單點(diǎn)連接。 (5)在模擬信號(hào)的輸入端，設(shè)置了限幅電路。 (6)在軟件上，使用看門狗來監(jiān)視裝置的運(yùn)行狀態(tài)，能有效的防止系統(tǒng)在不可預(yù)測(cè)的干擾下產(chǎn)生的程序運(yùn)行紊亂，即程序“跑飛”。 綜合采取以上抗干擾措施，保證了本系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 （二） 軟件部分核心算法方案 1 DSP 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)研究方法 根據(jù)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案， DSP 主要完成被監(jiān)測(cè)的電壓、 電流量的數(shù)據(jù)采集及其各次諧波量的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果通過雙端口傳遞給 監(jiān)控單元 MMI。 DSP系統(tǒng)的軟件可以由主程序、定時(shí)采樣中斷服務(wù)程序、 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷服務(wù)程序、定時(shí)計(jì)算各量各次諧波中斷服務(wù)程序構(gòu)成?？紤]到本裝置功能要由諧波監(jiān)測(cè)功能擴(kuò)展到綜合的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能，即還要監(jiān)測(cè)三相電流、電壓的不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、電壓波動(dòng)與閃變等功能。正常運(yùn)行主程序結(jié)構(gòu)如圖 2所示。 2 監(jiān)控單元 MMI 的軟件設(shè)計(jì) 監(jiān)控單元 MMI 主要完成接收 DSP 系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果并當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)或通過串口或網(wǎng)絡(luò) 13 與后臺(tái)管理機(jī)通訊，在接收到 DSP 系統(tǒng)計(jì)算的各次諧波是數(shù)值后，進(jìn)行越限判別，嚴(yán)重情況下可發(fā)生報(bào)警信號(hào)或跳 閘信號(hào)。 圖 2系統(tǒng)主程序框圖 MMI 的另一個(gè)主要功能是完成人機(jī)聯(lián)系。通過液品顯示器可以實(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)。通過面板上的鍵盤操作可以完成各種菜單的切換及有關(guān)越限參數(shù)的設(shè)置，安裝在變電站內(nèi)的裝置可以通過網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)聯(lián)系。監(jiān)控單元 MMI的軟件框圖根據(jù) MMI 所承擔(dān)的任務(wù)，軟件由定時(shí) 14 中斷程序，讀取雙端口 RAM 數(shù)據(jù)中斷服務(wù)程序和主程序構(gòu)成 。 MMI 定時(shí)中斷服務(wù)程序主要功能為完成有關(guān)計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)，并以查詢方式完成上位機(jī)向下數(shù)據(jù)傳送的接收，通 過鍵盤操作和液晶顯示器，顯示可以完成以下功能： (l)監(jiān)測(cè)量諧波越限信息顯示； (2)裝置硬件自檢出錯(cuò)信息顯示； (3)有關(guān)越限定值的設(shè)定與顯示； (4)可以實(shí)時(shí)顯示電壓和電流的基波和高次諧波、各諧波相應(yīng)于基波的百分比、總畸變率；基波及各諧波的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、阻抗值等。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。圖 3為 MMI 主程序框圖 。 圖 3 MMI主程序框圖 15 四、工作進(jìn)度安排 序號(hào) 時(shí)間段 主 要 工 作 內(nèi) 容 1 2020 年 01 月至 2020 年 02 月 項(xiàng)目的調(diào)研及可行性論證 2 2020 年 03 月至 2020 年 04 月 收集資料 ； 請(qǐng)購開發(fā)設(shè)備 、 測(cè)量儀器 、 及電子元器件 ； 在開發(fā)設(shè)備上脫機(jī)仿真實(shí)現(xiàn) ；試制板 3 2020 年 05 月至 2020 年 09 月 在試制板上完成程序調(diào)試 試制板成型，完成小批量燒寫量產(chǎn)之后現(xiàn)場(chǎng)的可靠性，穩(wěn)定性，精度，儀校的測(cè)試與改進(jìn) 4 2020 年 10 月 現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試 5 2020 年 11 月 項(xiàng)目驗(yàn)收準(zhǔn)備，相關(guān)文書資料的整理準(zhǔn)備 6 2020 年 12 月 系統(tǒng)的驗(yàn)收 7 8 9 16 五、實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)已具備的條件 （包括過去的研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有的主要儀器設(shè)備、研究技術(shù)人員及協(xié)作條件，從其它渠道已得到或已申請(qǐng)的經(jīng)費(fèi)情況及金額等） [項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 ] [已具備的條件 ] 研究工作基礎(chǔ) ： 完成與泉州億興電力設(shè)備公司合作的《新型綜合 電能質(zhì)量分析 儀的研發(fā)》 完成畢業(yè)課題《 11 相無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的諧波分析》 完成畢業(yè)課題《 H264 視頻編解碼的 FPGA 實(shí)現(xiàn)》 完成畢業(yè)課題《小波與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 諧波分析與系統(tǒng)辨識(shí)》 完成畢業(yè)課題《全數(shù)字鎖相環(huán)在感應(yīng)加熱電源的應(yīng)用研究》 完成畢業(yè)課題《第二代提升小波與小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在諧波分析與抑制中的應(yīng)用》 主要儀器設(shè)備： 北京精儀達(dá)盛專家四型基于 TMS3205402 DSP 試驗(yàn)箱 兩套 北京精儀達(dá)盛 EDAV+型基于 ALTERA 公司的 3000 系列 CPLD 芯片 Epm3128 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 1 套 北京精儀達(dá)盛基于 Xilinx 公司的 CPLD 芯片 95108 1 套 北京精儀達(dá)盛基于 ALTERA 公司的 SOPC 芯片 EP1C6 套 研究人員： 研三學(xué)生 2 人，研二學(xué)生 3 人，黎明大學(xué)老師 1 人，企業(yè)兼職高級(jí)工程師 1