電力系統(tǒng)低頻減載自動裝置——主電路設(shè)計【畢業(yè)設(shè)計+開題報告+文獻綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　電力系統(tǒng)低頻減載自動裝置——主電路設(shè)計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 </

2、p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、;　　低頻減載是防止電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)崩潰的一種有效措施，低頻減載裝置和方案的研究已成為當今電力技術(shù)研究的重要課題。本文結(jié)合課題背景、意義和發(fā)展現(xiàn)狀，并分析電力系統(tǒng)頻率狀態(tài)、特性、最大功率缺額以及各輪動作頻率的選擇，最終確定了低頻減載裝置的設(shè)計方案。</p><p>　　本裝置采用89C51單片機，充分利用單片機硬件結(jié)構(gòu)功能和強大的系統(tǒng)指令功能，對低頻減載裝置進行設(shè)計。其主電路部分包括電壓互感降壓電路、電壓變換電路、切

4、負荷動作電路和各種保護器件等。硬件部分其功能有頻率測量、電壓模擬量信號采樣、A/D轉(zhuǎn)換、開關(guān)量的輸入輸出、主程序模塊、鍵盤電路和顯示電路。</p><p>　　關(guān)鍵詞：低頻減載，系統(tǒng)頻率，單片機，各輪動作</p><p>　　UFLS Automatic Device in Power System</p><p>　　Main Circuit Design<

5、/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Under Frequency Load Shedding(UFLS) is an effective way to prevent power system network collapse, UFLS automatic device and scheme research has become

6、today the important topic power technology.Based on the background, significance and development of subject status quo,And analyses the power system frequency status, characteristics, the maximum power space and choice o

7、f each wheel action frequency,Final low-frequency reducing load device design scheme.</p><p>　　This device uses 89C51,Make full use of microcontroller hardware structure function and powerful system instruct

8、ion function to design UFLS automatic device .Its main circuit part includes voltage mutual inductance step-down circuit, voltage transform circuit, cutting load movement circuit and various protection devices, etc.Hardw

9、are part of its function is frequency measurements, voltage analogue signal sampling, A/D conversion, the switch quantity input and output, the main program module, key</p><p>　　Keywords: Under Frequency Loa

10、d Shedding, system frequency, single chip, each round action</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　AbstractIV</p><p><b>　　

11、1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題的背景1</p><p>　　1.2課題的意義1</p><p>　　1.3低頻減載裝置的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　2低頻減載方法的理論研究4</p><p>　　2.

12、1電力系統(tǒng)頻率狀態(tài)及頻率偏差標準4</p><p>　　2.2.1電力系統(tǒng)頻率狀態(tài)4 </p><p>　　2.2.2電力系統(tǒng)頻率偏差標準5</p><p>　　2.2電力頻率特性分析5</p><p>　　2.3按頻率自動減負荷裝置(ZPJH)的工作原理 6</p><p>　　2.4最大功率缺額的確定

13、7</p><p>　　2.5各輪動作頻率的選擇 8</p><p>　　2.6各輪最佳斷開功率的計算 8</p><p>　　2.7特殊輪的功用與斷開功率的選擇 9</p><p>　　3低頻減載方案11</p><p>　　3.1低頻減載裝置的基本要求和設(shè)計思想11</p><p&g

14、t;　　3.2 低頻減載方案的確定11</p><p>　　3.2.1 基本方案11</p><p>　　3.2.2 頻率范圍及頻率下降事故的判別12</p><p>　　3.2.3 防止裝置誤動作的閉鎖措施13</p><p>　　4低頻減載裝置硬件設(shè)計14</p><p>　　4.1 低頻減載裝置主電路設(shè)

15、計14</p><p>　　4.1.1 主電路設(shè)計思路14</p><p>　　4.1.2 主電路整體結(jié)構(gòu)框圖14</p><p>　　4.1.3 電壓互感器TV接線圖15</p><p>　　4.1.4 頻率測量電路16</p><p>　　4.1.5 跳閘信號執(zhí)行電路17</p><

16、p>　　4.2低頻減載裝置的控制電路設(shè)計18</p><p>　　4.2.1 控制電路硬件結(jié)構(gòu)18</p><p>　　4.2.2 采樣保持電路21</p><p>　　4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路22</p><p>　　4.2.4 開關(guān)量輸入輸出電路23</p><p>　　4.2.5 鍵盤輸入電路和

17、顯示電路25</p><p>　　5低頻減載裝置的軟件設(shè)計27</p><p>　　5.1軟件的基本結(jié)構(gòu)27</p><p>　　5.1.1 系統(tǒng)的定義27</p><p>　　5.1.2 軟件基本結(jié)構(gòu)28</p><p>　　5.2功能模塊軟件設(shè)計29</p><p>　　5.2.

18、1 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計29</p><p>　　5.2.2 頻率測量判斷處理軟件模塊29</p><p>　　5.2.3 頻率事故判斷處理模塊31</p><p><b>　　結(jié)束語33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p>

19、<b>　　致謝35</b></p><p><b>　　附錄36</b></p><p><b>　　附錄一37</b></p><p><b>　　附錄二38</b></p><p><b>　　附錄三39</b><

20、;/p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題的背景</b></p><p>　　1978年的法國大停電、1983年的瑞典大停電、1987年的日本大停電，臺灣1999年的大停電事故[1]以及2005年的美加“8．14”停電等許許多多的停電事件表明大型電力系統(tǒng)一旦發(fā)生人為或者自然的故障，如果

21、不能采取及時有效的措施進行控制，將可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，使事故進一步擴大，甚至會危及整個電網(wǎng)的安全運行，使電力網(wǎng)絡(luò)癱瘓，釀成大面積的停電，給國家?guī)砭薮蟮膿p失。</p><p>　　在事故情況下，由于發(fā)電廠的退出，打破了系統(tǒng)內(nèi)有功功率的供需平衡，將引起系統(tǒng)頻率的下降，頻率降低值與功率的缺額有關(guān)，頻率下降較大時，對系統(tǒng)運行極為不利，甚至會造成嚴重后果[2]。</p><p>　　電力系統(tǒng)按頻率自

22、動減載歷來被看作防止電力系統(tǒng)發(fā)生頻率崩潰的重要手段。前蘇聯(lián)對電力系統(tǒng)低頻減載問題早已非常重視，我國在50年代就有感應(yīng)型低頻減載裝置投入系統(tǒng)使用。美國1996年紐約大停電事故時，因無適當?shù)臏p載裝置而導致系統(tǒng)頻率崩潰，其后美國各電力系統(tǒng)普遍裝設(shè)了低頻減載裝置。人們之所以對它如此重視，不僅是因為這一裝置投資很少，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益十分巨大，而且從國內(nèi)外電力系統(tǒng)發(fā)生頻率事故時發(fā)揮的作用來看，使它被視為電力系統(tǒng)安全控制的基本手段之一。</p&g

23、t;<p><b>　　1.2 課題的意義</b></p><p>　　《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》將電力系統(tǒng)的擾動分為三類：第一類為常見的普通故障，要求系統(tǒng)在承受此類故障時能保持穩(wěn)定運行與正常供電；第二類故障為出現(xiàn)概率較低的較嚴重的故障，要求系統(tǒng)在承受此類故障時能保證穩(wěn)定運行，但允許損失部分負荷[3]；第三類故障為罕見的嚴重復(fù)雜故障，電力系統(tǒng)在承受此類故障時，如不能保持系統(tǒng)穩(wěn)定運

24、行，則必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負荷損失。</p><p>　　上述第三種情況所采取的措施，即所謂保證安全穩(wěn)定的第三道防線，就是在主系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞時對電壓及頻率緊急控制，有計劃、合理地實施解列的自動裝置或手動方案，以及解列后為防止小系統(tǒng)崩潰而設(shè)置的低頻減載裝置，以維持整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，保證電力系統(tǒng)在嚴重復(fù)雜的故障F，防止事故擴大，防止導致長時間的大范圍停電，以免造成巨大經(jīng)濟損失和社會影響[4] 。</p

25、><p>　　電力系統(tǒng)自動低頻減載是反事故保護措施之一，在電力系統(tǒng)發(fā)生嚴重事故時，系統(tǒng)的有功將嚴重缺額，電力系統(tǒng)的頻率會很快下降，當系統(tǒng)的熱備用容量不足時，為保證電力系統(tǒng)不至于頻率崩潰，必須采取按頻率下降進行負荷的切除。模擬式自動按頻率減負載（ZPJH）裝置的測量精度差，特別是當系統(tǒng)正常運行中電壓下降或者頻率瞬時變化較大時可能會產(chǎn)生誤動作，設(shè)計數(shù)字式低頻減載裝置，具有實用價值。</p><p>

26、;　　1.3低頻減載裝置的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　電力系統(tǒng)低頻減載裝置經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程，從40年代至今，大體上經(jīng)歷了如下三個發(fā)展階段：感應(yīng)型、模擬型和數(shù)字型。這三個發(fā)展階段，不僅反應(yīng)了電力系統(tǒng)自動裝置在技術(shù)進步方面的共同發(fā)展規(guī)律，而且也反應(yīng)了現(xiàn)代電力系統(tǒng)對低頻減載裝置在高精度、多功能、高穩(wěn)定性和高抗干擾性方面提 出的愈來愈多的要求。</p><p>　　模擬型的低頻減載裝置，

27、主要由分立半導體器件或線性電路構(gòu)成，同感應(yīng)型的機電式頻率繼電器相比，無疑在技術(shù)上是一個進步。但從測頻精度還比較低、溫度穩(wěn)定性尚比較差、功能還比較單一這幾個方面來看，還不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對減載的要求。因此發(fā)展數(shù)字型減載裝置是一個必然的發(fā)展趨勢[5] 。</p><p>　　目前，低頻減載方案大致分為三類:傳統(tǒng)法、半適應(yīng)法、自適應(yīng)法以及計算機輔助算法[6] 。</p><p>　　傳統(tǒng)的低頻

28、減載是采用分級斷開并逐步修正的方法，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障伴隨著頻率下降的過程，系統(tǒng)按照不同的頻率整定值，依次的切除負荷。這種方法不能反映系統(tǒng)實際功率缺額的大小，并且?guī)в幸欢ǖ膭幼餮訒r，如果延時較長或出現(xiàn)較大功率缺額時，就會影響抑制頻率下降的效果。</p><p>　　隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了一些基于計算機在線應(yīng)用的低頻減載方法，國外的一些電力系統(tǒng)，使用頻率變化率RO-COF啟動減負荷裝置[7]，用的信息來判

29、斷是否應(yīng)該加速切除負荷或是應(yīng)該進行閉鎖。但這種方式并未充分發(fā)揮計算機的快速計算與分析能力，只能算是一種改良。隨著微機保護的發(fā)展，出現(xiàn)了智能型繼電器。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ClientServer結(jié)構(gòu)，接收來自基于信息采集系統(tǒng)的命令發(fā)布，實現(xiàn)在線編程控制[8]，提高了事故下減載裝置的反應(yīng)，改善了性能，是低頻減負荷裝置的發(fā)展方向。</p><p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容&

30、lt;/p><p>　　低頻減載裝置通過硬件部分和軟件模塊相結(jié)合的方式得以實現(xiàn)。軟件部分可以對硬件電路進行檢查和調(diào)試，并實現(xiàn)頻率測量、跳閘閉鎖判斷、重合閘處理、基本級跳閘處理、特殊級跳閘處理等功能。以下介紹本次畢業(yè)設(shè)計所需要的各個模塊，及其應(yīng)具有的功能：</p><p>　　（1）電壓電流變換器模塊：將電網(wǎng)母線上的高電壓轉(zhuǎn)化為可以為采樣單元以及計算控制器等各元器件正常的工作電壓。</p&

31、gt;<p>　?。?）采樣模塊：由三部分組成，模擬量輸入變換部分、模擬低通濾波部分、A /D變換部分。從電網(wǎng)中獲得模擬模擬量電壓信號。</p><p>　?。?）采樣計算模塊：主要完成模擬量的采集算法、低頻事故判別、故障判斷、數(shù)據(jù)記錄。</p><p>　?。?）頻率檢測模塊：可以通過傳感器或者單片機自身所具有的功能測得頻率。然后將所測得的頻率及通過軟件計算得出的頻率變化率

32、傳遞給單片機的管理模塊。</p><p>　?。?）執(zhí)行模塊：該模塊接受單片機所處理后的信息，將反饋的信息在電網(wǎng)中執(zhí)行，對電網(wǎng)中的負載進行投切控制，保證電網(wǎng)的正常安全運行。</p><p>　　2 低頻減載方法的理論研究</p><p>　　2.1 電力系統(tǒng)頻率狀態(tài)及頻率偏差標準</p><p>　　2.2.1電力系統(tǒng)頻率狀態(tài)</p&g

33、t;<p>　　所謂電力系統(tǒng)頻率是指電力系統(tǒng)的節(jié)點電壓在ls內(nèi)交變的次數(shù)，其單位為Hz。電力系統(tǒng)頻率在運行中的狀態(tài)，隨著機組攜能工質(zhì)的輸入和電能輸出之間的平衡程度而變化著，而這種平衡又依賴于其輸出的電能與負荷電能需求之間的平衡程度。平衡點為系統(tǒng)機組功-頻特性曲線(PT-f特性)與負荷功-頻特性曲線(PL-f特性)的交點。</p><p>　　系統(tǒng)頻率的變化，可分為兩種主要狀態(tài)[9][10][11]：

34、</p><p><b>　　1)正常運行狀態(tài)</b></p><p>　　系統(tǒng)負荷吸收電能的大小時刻處于變動之中，促使系統(tǒng)頻率隨之波動。系統(tǒng)調(diào)頻就是靠機組追隨負荷功率波動，調(diào)節(jié)自身所需工質(zhì)的輸入，即平移自身頻率特性曲線，使其與負荷頻率特性曲線相交，以滿足系統(tǒng)功率平衡。當交點處于系統(tǒng)頻率正常允許的偏差范圍之內(nèi)，即構(gòu)成系統(tǒng)頻率的正常運行狀態(tài)，要求系統(tǒng)95％～99％以上的

35、運行時間處于這種狀態(tài)之內(nèi)，此時系統(tǒng)中各節(jié)點頻率相等。</p><p>　　在穩(wěn)定運行狀態(tài)下，整個電力系統(tǒng)的各個節(jié)點的電壓和頻率必須統(tǒng)一為一個值的原因是：電機內(nèi)部的各個磁場和電力系統(tǒng)的各個節(jié)點的電壓必須相對靜止才能保證功率的穩(wěn)定傳輸(由超前的一方向滯后的一方傳輸)，這是同步發(fā)電機或者是異步發(fā)電機作為電源的系統(tǒng)都必須遵守的法則。</p><p><b>　　2)異常運行狀態(tài)</

36、b></p><p>　　系統(tǒng)中由于某種原因使機組出力不能滿足負荷在正常允許偏差范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)的功率需求，被迫在低于頻率正常允許偏差下限之下，借系統(tǒng)負荷功率一頻率特性調(diào)節(jié)作用，壓低負荷功率正常實際需求，使系統(tǒng)在低頻率下運行，以滿足系統(tǒng)功率平衡的條件。這種狀態(tài)雖然系統(tǒng)仍維持在同步運行狀態(tài)之下，但系統(tǒng)損耗增加，發(fā)、供、用電效率下降，是一種安全穩(wěn)定性很差的運行狀態(tài)，安全裕度很小，其危急程度視機組和負荷的構(gòu)成及系統(tǒng)頻率

37、偏差的程度而定。這種運行狀態(tài)潛伏著系統(tǒng)頻率和電壓事故，甚至存有崩潰的危機，必須迅速采取措施，提高電能供應(yīng)能力，削減負荷功率需求，以減小系統(tǒng)頻率偏差，迅速恢復(fù)到正常允許偏差范圍之內(nèi)。</p><p>　　與之相反，當機組出力超過負荷在頻率正常允許偏差范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)的功率需求，同樣也是借負荷頻率特性的調(diào)節(jié)作用，增加負荷功率實際需求，迫使系統(tǒng)在高頻率下運行。高頻率運行，同樣也會降低發(fā)、供、用電設(shè)備效率，增加系統(tǒng)損耗，并易引

38、起過電壓和飛逸轉(zhuǎn)速損傷系統(tǒng)設(shè)備。因此必須迅速采取措施，果斷削減電源機組攜能工質(zhì)的輸入和電能的輸出，以恢復(fù)頻率至正常值范圍之內(nèi)。</p><p>　　不論系統(tǒng)是低頻率或高頻率運行，均是處于系統(tǒng)頻率的異常狀態(tài)之中，此時一旦發(fā)生系統(tǒng)功率平衡進一步遭受破壞，系統(tǒng)阻尼和同步力矩的減弱，勢必導致頻率異常運行狀態(tài)的惡化，而進入同步振蕩甚至進入振蕩失步的境地，因此，系統(tǒng)頻率異常狀態(tài)不能任其自流，而應(yīng)盡快采取相應(yīng)的技術(shù)措施，使其恢

39、復(fù)至正常狀態(tài)[12]。</p><p>　　2.1.2 電力系統(tǒng)頻率偏差標準</p><p>　　國家標準GB/T15945-1995《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》規(guī)定：電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值在±0.2Hz范圍內(nèi)。當系統(tǒng)容量較小時，頻率偏差值可以放寬到±0.5Hz。而且用戶沖擊負荷所引起的系統(tǒng)頻率的變化一般不能超過±0.2Hz。在近區(qū)電網(wǎng)、發(fā)電機組的安全

40、、穩(wěn)定運行得到保證和正常供應(yīng)用戶的情況下，可以根據(jù)沖擊負荷的大小和性質(zhì)以及系統(tǒng)的條件適當改動限值。</p><p>　　2.2 電力頻率特性分析</p><p>　　電力系統(tǒng)頻率特性分為靜態(tài)頻率特性和動態(tài)頻率特性[13]。靜態(tài)頻率特性是指穩(wěn)定狀態(tài)下功率和頻率之間的關(guān)系。電力系統(tǒng)的靜態(tài)頻率特性取決于發(fā)電機的靜態(tài)頻率特性和負荷的靜態(tài)頻率特性[14]。電力系統(tǒng)動態(tài)頻率特性是有功功率的平衡遭到破壞

41、后，引起頻率的變化，頻率從正常值過渡到另一個穩(wěn)定值所經(jīng)歷的時間過程，下面著重分析電力系統(tǒng)動態(tài)頻率特性[15]。 </p><p>　　當系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額時，系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)機組的動能都為支持電網(wǎng)的能耗做出貢獻，頻率隨時間的過程主要決定于有功功率缺額的大小與系統(tǒng)中

42、所有轉(zhuǎn)動部分的機械慣性，其中包括汽輪機、同步發(fā)電機、同步補償機、電動機及其拖動的機械設(shè)備。</p><p>　　電力補償出現(xiàn)功率缺額時，系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率必然低于額定頻率，系統(tǒng)頻率從變化到的過程就反映出電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率特性。系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是按指數(shù)規(guī)律變化，其表示式為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>

43、;　　式中 -由功率缺額引起的另一個穩(wěn)定運行頻率 </p><p>　　-系統(tǒng)頻率變化的時間常數(shù)，它與系統(tǒng)等值機組慣性常數(shù)以及負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)有關(guān)，一般在（4～10）間。大系統(tǒng)較大，小系統(tǒng)較小。 </p><p>　　2.3 按頻率自動減負荷裝置(ZPJH)的工作原理</p><p><b>　　由圖2-1可知，</b>

44、;</p><p>　　“輪” ：計算點、,… ；</p><p>　　點1：系統(tǒng)發(fā)生了大量的有功功率缺額，系統(tǒng)頻率隨之急劇下降； </p><p>　　點2：頻率下降到，第一輪頻率繼電器起動 ；</p><p>　　點3：經(jīng)一定時間Δt1，斷開一部分用戶，第一次對功率缺額進行的計算；</p><p>　　點3-4：如

45、果功率缺額比較大，第一次計算不能得出系統(tǒng)有功功率缺額值，頻率還將繼續(xù)下降，很顯然由于切除了一部分負荷，功率缺額已經(jīng)減小，所有頻率將按3-4的曲線而不是3-3'曲線繼續(xù)下降；</p><p>　　點4：當頻率下降到時，ZPJH的第二輪頻率繼電器啟動；</p><p>　　點5：經(jīng)一定時間Δt2后，又斷開了接于第二輪頻率繼電器上的用戶；</p><p>　　點5

46、-6：系統(tǒng)有功功率缺額得到補償。頻率開始沿5～6曲線回升，最后穩(wěn)定在 。 </p><p>　　如果第二輪動作后，斷開的負載依然不是系統(tǒng)缺額功率的數(shù)值，那么頻率還會繼續(xù)下降，并通過、…的實際斷開，進行一次又一次的計算，直到找到系統(tǒng)功率缺額的數(shù)值，系統(tǒng)頻率再次穩(wěn)定或者回升時，此過程才結(jié)束。這里用到了“逐次逼近”的計算方法。</p><p>　　2.4 最大功率缺額的確定 </p&

47、gt;<p>　　按上述原理工作的低頻減載裝置，必須保證在系統(tǒng)發(fā)生最大可能的功率缺額時，也能斷開相應(yīng)的用戶，避免系統(tǒng)的瓦解，使頻率趨于穩(wěn)定。</p><p>　　對系統(tǒng)中可能發(fā)生的最大功率缺額應(yīng)作具體分析：有的按系統(tǒng)中斷開最大容量的機組來考慮；有的要按斷開發(fā)電廠高壓母線來考慮等。 </p><p>　　系統(tǒng)功率最大缺額確定以后，就可以考慮接于減負荷裝置上的負荷的總數(shù)。要求恢復(fù)

48、頻率fhf可以會低于額定頻率。考慮到負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)后，接于減負荷裝置上的負荷總功率PJH可以比最大功率缺額Pqe小些。根據(jù)負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)公式：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　可以得到 （2-3）</p><

49、;p>　　或 （2-4） </p><p>　　式中 ——恢復(fù)頻率偏差的相對值，</p><p>　　——減負荷前系統(tǒng)用戶的總功率。 </p><p>　　2.

50、5 各輪動作頻率的選擇</p><p>　　1）第一級動作頻率

51、

52、 </p><p>　　一般的一級啟動頻率整定在49Hz。</p><p>　　2）最后一輪的動作頻率</p><p>　　自動減負荷裝置最后一輪的動作頻率最好不低于46～46.5H

53、z</p><p>　　3）前后兩級動作的頻率間隔</p><p>　　前后兩級動作的時間間隔是受頻率測量元件的動作誤差和開關(guān)固有跳閘時間限制的。</p><p>　　由于電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，電力網(wǎng)越來越復(fù)雜，導致事先難以預(yù)見事故的發(fā)展變化。在這種情況下，級數(shù)過少，可能會減負荷過多，是頻率上升過高，也可能減負荷不足，造成頻率下降過低。對此，需增加級數(shù)和縮小各級之

54、間差的方法來解決。</p><p>　　2.6 各輪最佳斷開功率的計算</p><p>　　目前在低頻減載裝置的第i輪動作后，只能做到系統(tǒng)頻率的最后穩(wěn)定值在最大恢復(fù)頻率與最小恢復(fù)頻率之間。當ZPJH動作后，可能出現(xiàn)的最大誤差為最小時，ZPJH就具有最高的選擇性。事實上等于特殊輪的動作頻率。</p><p>　　當頻率緩慢下降時，第n輪繼電器動作，動作頻率為，并斷開相

55、應(yīng)的用戶功率，于是頻率回升到這一輪的最大恢復(fù)頻率，即。存在以下關(guān)系：</p><p><b>　?。?-5)</b></p><p>　　由（2-5)可得各輪斷開功率表。</p><p>　　ZPJH裝置各輪斷開功率之和應(yīng)等于低頻減載自動裝置總的見負荷功率，由公式（2-4）可以得到，總的減負荷功率用系統(tǒng)全部負荷的百分值表示有：</p>

56、;<p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　聯(lián)立由（2-5)得到的各輪斷開功率方程及式（2-6），可解出，然后再一次代回原方程，依次求出各輪的應(yīng)斷開功率。</p><p>　　2.7 特殊輪的功用與斷開功率的選擇</p><p>　　當?shù)趇輪動作后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在低于恢復(fù)頻率的低限，但又不足使i+1輪減負荷裝置動

57、作時，可采用帶時限的特殊輪。特殊輪的動作頻率，因為它是在系統(tǒng)頻率已比較穩(wěn)定時動作的，所以其動作時限可以取系統(tǒng)頻率時間常數(shù)Tf的2～3倍，一般為15～25s。 </p><p>　　特殊輪斷開功率可按以下兩個極限條件來選擇： </p><p>　?。?）當最后第二輪即n－1輪動作后，系統(tǒng)頻率不回升反而降到最后一輪，即第n輪動作頻率dzn

58、附近，但又不足使第n輪動作時，則在特殊輪動作斷開其所接用戶功率后，系統(tǒng)頻率應(yīng)恢復(fù)到hf.min以上，因此特殊輪應(yīng)斷的用戶功率為：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　?。?）當系統(tǒng)頻率在第i輪動作后穩(wěn)定在稍低于特殊輪的動作頻率，特殊輪動作斷開其用戶后，系統(tǒng)頻率不應(yīng)高于，因此</p><p><b>　　（

59、2-8） </b></p><p>　　只有在按式（2-8）算出的ΔPts%小于式（2-7）的數(shù)值時，才按式（2-7）選擇</p><p><b>　　ΔPts% 。</b></p><p><b>　　3 低頻減載方案</b></p><p>　　3.1 低頻減載裝置的基本要求和設(shè)計

60、思想</p><p>　?。?）當電力系統(tǒng)在實際可能的各種運行情況下，因故障發(fā)生突然的有功功率缺額后，必須能及時切除相應(yīng)的負載，使未切除的系統(tǒng)剩余負荷能迅速恢復(fù)額定頻率附近繼續(xù)運行，以致不發(fā)生頻率崩潰，也不會使故障后的頻率長期處于某一不正常值。低頻減載裝置應(yīng)滿足一下要求：</p><p>　　1）在任何情況下的頻率下降過程中，應(yīng)保證系統(tǒng)低頻值及所經(jīng)歷的時間，能與運行中機組的自動低頻保護和聯(lián)

61、合電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的低頻解列保護相配合；切負荷的動作要快，要在系統(tǒng)運行的危險情況出現(xiàn)前抑制頻率的下降。</p><p>　　2）應(yīng)防止低頻減載裝置誤動，應(yīng)避免因發(fā)生短路故障以及失去供電電源后的負荷反饋引起的誤動，但不考慮在系統(tǒng)失步振蕩時的動作行為[16]。</p><p><b>　?。?）設(shè)計思想</b></p><p>　　在系統(tǒng)功率發(fā)生嚴重缺

62、額的開始時期，有功功率大量退出，導致電力系統(tǒng)的頻率下降很快。此時，低頻減載裝置根據(jù)的大小，按基本輪和緊急輪動作，切除相應(yīng)的負荷。一旦部分負荷切除后，頻率的下降速度減慢，就可以根據(jù)預(yù)測的穩(wěn)態(tài)頻率或?qū)崟r功率缺額，做出斷路器動作的決策，快速直接切除負荷，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定的安全運行。</p><p>　　3.2 低頻減載方案的確定</p><p>　　3.2.1 基本方案</p><

63、;p>　　本裝置按，，，，(49Hz，48．5Hz，48．0HZ，47 5HZ，47．0HZ，)五級負荷減載整定，實際情況下每輪減載量按最大功率的缺額平均分配。當出現(xiàn)大功率缺額時，測量各節(jié)點的頻率、、，計算,然后按照基本輪和緊急輪的動作條件切負荷。很小，頻率下降深度較低的時候，裝置不啟動；較大，頻率下降深度較深的時候，本級動作；很大，而且電壓瞬時下降較大時，同時動作本級與下一級。當裝置動作并減輕了頻率快速下降的程度，則按功率缺額直

64、接切除負荷。</p><p>　　3.2.2頻率范圍及頻率下降事故的判別</p><p>　　本裝置分為基本輪、緊急輪和特殊輪(按預(yù)測功率缺額直接減載輪)?；据喐鬏唲幼鞯囊罁?jù)是預(yù)測的穩(wěn)態(tài)頻率是否達到相應(yīng)的條件。按照頻率變化率的大小加速切負載構(gòu)成的輪次為緊急輪。在基本輪第一輪啟動時，基本輪第二輪的為緊急第一輪，基本輪第一輪啟動時加速切基本輪第二輪，以此類推，基本輪第三輪的稱之為緊急第二輪。

65、</p><p><b>　　1)基本輪的判別</b></p><p><b>　　低頻啟動</b></p><p><b>　　基本輪第一輪動作</b></p><p><b>　　基本論第二輪動作</b></p><p><

66、;b>　　基本輪第三輪動作</b></p><p>　　， 基本輪第四輪動作</p><p><b>　　緊急輪的判別</b></p><p><b>　　低頻裝置啟動</b></p><p>　　，

67、 基本輪第一輪動作</p><p><b>　　緊急第一輪</b></p><p><b>　　緊急第二輪</b></p><p><b>　　緊急第三輪</b></p><p>　　其中，是該裝置的低頻啟動定值，，為基本輪第i輪的動作定值，、為緊急第一輪和緊急第二輪的動

68、作定值，為滑差閉鎖定值。</p><p>　　3）特殊輪：已在前面討論過，這里不再討論。</p><p>　　3.2.3防止低頻減載裝置誤動作的閉鎖措施</p><p><b>　　1）滑差閉鎖</b></p><p>　　當電力系統(tǒng)發(fā)生突然的有功功率缺額時，必然會引起系統(tǒng)頻率降低，而頻率降低的程度和下降的初始速度與系統(tǒng)

69、有功功率缺額基本成比例。為防止大功率缺額下出現(xiàn)頻率的崩潰事故，根據(jù)的大小，決定是否需要加速切負荷就顯得尤為重要?；铋]鎖的判別式為：，不進行低頻判斷，閉鎖出口。</p><p><b>　　2）低電壓閉鎖</b></p><p>　　當母線附近發(fā)生短路故障或輸入信號為零時防止誤動作，不進行低頻判斷，閉鎖出口。</p><p><b>

70、　　3）時限閉鎖</b></p><p>　　該閉鎖方式是由裝置帶一定時間的延時出口的方式實現(xiàn)。一般采用延時0.5秒的辦法躲過暫態(tài)過程中可能出現(xiàn)的誤動作。</p><p><b>　　4)頻率異常閉鎖。</b></p><p>　　當外部電量異常，影響到頻率計算的準確性時，閉鎖裝置。</p><p>　　4

71、低頻減載裝置硬件設(shè)計</p><p>　　4.1低頻減載裝置主電路設(shè)計</p><p>　　4.1.1主電路設(shè)計思路</p><p>　　主電路部分選用JD6-35型電壓互感器（TV），其一次繞組并接于電力系統(tǒng)一次回路，將母線的35KV電壓降壓到100V，二次繞組并接測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈。接著經(jīng)過電壓變換器變換成與輸出成正比的+5V～-5V范圍

72、內(nèi)的頻率不變的電壓信號，再經(jīng)過光電耦合器和D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為相同頻率的矩形波，利用矩形波上升沿啟動89C51單片機的內(nèi)部時鐘脈沖開始計數(shù)，當?shù)竭_下降沿時結(jié)束計數(shù)，由此可通過單片機一個周期內(nèi)的計數(shù)值，得到系統(tǒng)的頻率。</p><p>　　得到的系統(tǒng)頻率傳遞給低頻減載裝置的控制部分。當電力系統(tǒng)在實際可能的各種運行情況下，因故障發(fā)生突然的有功功率缺額后，低頻減載的控制部分完成頻率下降事故的判別，并給出相應(yīng)繼電器的的動作信號

73、，切除動作繼電器上所帶的負荷，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到允許值或穩(wěn)定值，保證電網(wǎng)的正常安全運行。</p><p>　　4.1.2 主電路整體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　4.1.3 電壓互感器TV接線圖</p><p>　　本裝置主電路部分的電壓互感器選擇型號為JD6-35，該型電壓互感器為單相、雙繞組、油浸式、戶外型產(chǎn)品，適用于交流50Hz、35KV電路中，供電壓、電能和功

74、率測量以及繼電保護用[17]。電壓互感器一次電流很小，不需要選擇額定電流。外部電網(wǎng)短路電流也不會通過電壓互感器TV，所以不需要進行短路穩(wěn)定性校驗。當電壓互感器內(nèi)部出現(xiàn)短路故障時，會有專用的熔斷器保護來切除。為節(jié)約成本考慮，在滿足本裝置技術(shù)要求的情況下選擇準確級為1級的JD6-35電壓互感器，其電壓誤差為±1.0%。本裝置中電壓互感器的功能就是將35KV的高電壓降低到100V的低電壓，頻率不變化。</p><

75、p>　　FU熔斷器安裝在互感器前端，當被保護電路的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，切斷電路，從而起到保護的作用。高壓熔斷器一般包括熔絲管、接觸導電部分、支持絕緣子和底座等部分。保護35KV電壓互感器的熔斷器是專用的，只需按額定電壓和斷流容量來選擇[18]。因為電壓互感器的正常工作電流很小，近似空載，所以保護電壓互感器的熔斷器額定電流很小，一般為0.5到2A。因此，本裝置選擇的熔斷器型號為：RN1/3

76、5-2。 </p><p>　　4.1.4 頻率測量電路</p><p>　　35KV系統(tǒng)電網(wǎng)電壓經(jīng)電壓互感器TV降壓到同頻率100V后，再經(jīng)過電壓變換器變換成與原端成正比的同頻率的電壓信號，幅值范圍在+5V～-5V。</p><p>　　再經(jīng)過半波整流電路，當電壓值處于負半軸時，二極管D1導通，此時光電耦合器件中的三極管不導通，D觸發(fā)器輸入的是高電平；當電壓值處于

77、正半軸時，發(fā)光二極管導通，使三極管導通接地，所以此時D觸發(fā)器輸入的是低電平。</p><p>　　如上圖4-4所示，當輸入電壓幅值在負半軸時，D觸發(fā)器獲得一個高電平輸入，從當CLK第一個上升沿到達后開始觸發(fā)，第二個上升沿到達后開始翻轉(zhuǎn)。經(jīng)過D觸發(fā)器，得到一個周期為系統(tǒng)電壓頻率周期2倍矩形波，然后將此矩形波連接到89C51單片機的P3.2(INT0）引腳，利用矩形波的上升沿啟動單片機，對內(nèi)部時鐘脈沖開始計數(shù)，當?shù)竭_

78、矩形波下降沿時結(jié)束計數(shù)。通過一個周期內(nèi)單片機得計數(shù)值，推算出系統(tǒng)頻率。</p><p>　　4.1.5跳閘信號執(zhí)行電路</p><p>　　如圖4-5所示，正常工作狀態(tài)下，8255A單片機的PB口保持高電平輸出，此情況下，光電耦合器不動作，使三極管Q1的基極有高電平，因此Q1不導通，保證繼電器不動作。當8255A單片機發(fā)出跳閘信號時，PB口輸出低電平，使光電耦合器TLP521-2啟動，三極

79、管Q1的基極加通低電平導通，此時繼電器SSR1動作，使下接的斷路器的線圈通電吸合。在通電的情況下，由于電磁力的作用使斷路器的脫口機構(gòu)釋放，斷路器在跳閘彈簧力F的作用下斷開，負荷被切除。其中，繼電器實際上是利用較小電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”，當輸入量達到規(guī)定值時，將是被控輸出電路導通或斷開，即使斷路器的線圈電路導通或斷開。本裝置選用固態(tài)繼電器SSR，是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸

80、入輸出的電隔離。 </p><p>　　斷路器的選擇：高壓斷路器應(yīng)根據(jù)其安裝地點、環(huán)境條件、使用技術(shù)條件等進行選擇，并考慮便于施工調(diào)試和運行維護，以及經(jīng)濟技術(shù)比較后確定 。35KV的電網(wǎng)一般選用少油、真空和六氟化硫斷路器。本次畢業(yè)設(shè)計選用的斷路器型號為：SN10-35型戶內(nèi)高壓少油斷路器，適用于35KV電力系統(tǒng)

81、快速切負荷。斷路器可裝與35KV手車式高壓開關(guān)柜中使用，也可單獨裝與配電間使用。其基本結(jié)構(gòu)，三相是通過絕緣子裝在同一手推車上，由一根轉(zhuǎn)軸通過拐壁帶動觸頭一起動作，斷路器分閘由四根分閘彈簧完成。</p><p>　　高壓隔離開關(guān)型號選用GN6系列的GN6-35T/1000開關(guān)，該系列隔離開關(guān)是三相交流50Hz高壓開關(guān)設(shè)備，裝在有壓無荷載的情況下，用于斷開和閉合線路。該產(chǎn)品由底座、支柱絕緣子、操作絕緣子和導電部分組成

82、，刀閘通過操作絕緣子及拐壁與轉(zhuǎn)軸連接轉(zhuǎn)軸兩端伸出底座，可在隔離開關(guān)的任一端與手動操作機構(gòu)連接。用于斷路器檢修或更換時切斷電路。</p><p>　　因為本低頻減載裝置設(shè)計按五級減負荷整定，分為5個基本輪、3個緊急輪、一個特殊輪，所以在本裝置保護的電力網(wǎng)絡(luò)中需裝設(shè)受裝置控制的6個斷路器，6個斷路器分別控制某一區(qū)域用戶負荷的切除和重合閘。</p><p>　　4.2 低頻減載裝置的控制電路設(shè)計

83、</p><p>　　4.2.1 控制電路硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　控制電路硬件結(jié)構(gòu)框圖如下： </p><p><b>　　功能模塊介紹：</b></p><p>　?。?）電壓電流變換器模塊：將電網(wǎng)母線上的高電壓轉(zhuǎn)化為可以為采樣單元以及計算控制器等各元器件正常的工作電壓。</p><p&g

84、t;　　（2）采樣模塊：由三部分組成，模擬量輸入變換部分、模擬低通濾波部分、A /D變換部分。從電網(wǎng)中獲得模擬量電壓信號。</p><p>　　（3）單片機模塊：采用89C51單片機，主要完成模擬量的采集算法、低頻事故判別、故障判斷、數(shù)據(jù)記錄。</p><p>　?。?）開關(guān)量輸入輸出：通過單片機的P1.0～P1.6口實現(xiàn)對裝置的功能設(shè)置和選擇，以及定值的修改，利用8255A的B口和C口輸

85、出開關(guān)量。</p><p>　　89C51引腳功能介紹：</p><p>　　VCC：供電電壓端。 　　GND：接地端。 　</p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)地址的低八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口

86、，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 　　</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 　</p><p>　　P2口：P2口為

87、一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和

88、校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 　　</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 　　</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 　　</p>

89、;<p><b>　　管腳備選功能 　　</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口） 　　</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口） 　　</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0） 　　</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1） 　　</p>

90、<p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入） 　　</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入） 　　</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 　　</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 　　</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 　　&l

91、t;/p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 　　</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每

92、當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 　　</p><p>　　PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。

93、 　　</p><p>　　EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 　　</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 　　&

94、lt;/p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　4.2.2 采樣保持電</p><p>　　穩(wěn)壓二極管：使系統(tǒng)電壓經(jīng)過互感器、變壓器后得到的-5V～+5V的電信號，通過二極管后變成0～+5V的模擬電壓信號，保證輸入A/D轉(zhuǎn)換器為正電壓，同時滿足了A/D轉(zhuǎn)換器0～5V的輸入電壓范圍。</p><p>　　LF398是

95、一種反饋型采樣/保持放大器[19]，具有采樣速率高、保持電壓下降慢和精度高等特點。LF398的7引腳為邏輯參考電平，引腳8為邏輯電平，與單片機的P2.3引腳連接，當輸入控制邏輯電平高于參考電壓端電平時，A3輸出一個低電平信號驅(qū)動開關(guān)K閉合，電路工作在采樣狀態(tài)，同時向保持電容充電（接引腳6）；反之，輸出一個高電平信號使開關(guān)K斷開，以達到非采樣時間內(nèi)電路工作在保持狀態(tài)。</p><p>　　LF398第2引腳連接直流

96、調(diào)零電路，調(diào)節(jié)電位器，使通過其電流約為0.6mA,并使Vin=0V時，輸出電壓為0V。管腳5為模擬信號輸出電路。</p><p>　　4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路的作用：由于單片機不能直接處理模擬量信號，所以需要通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為單片機可以處理的數(shù)字量后輸入單片機。本文采用ADC0809轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能。</p><p&

97、gt;　　模擬電壓信號由采樣保持電路采集獲得，并輸入ADC0809轉(zhuǎn)換電路，模擬量輸入通道選擇為IN3口。此時單片機的低三位P0.0～P0.3口發(fā)出選通信號，加在ADC0809的ADDA、ADDB和ADDC端，選擇IN3作為模擬信號輸入口，并通過74LS373鎖存信號。</p><p>　　啟動ADC0809的工作過程：先送選通模擬量輸入口地址到ADDA、ADDB和ADDC；有ALE信號鎖存輸入口地址后，由單片機

98、的P2.7口和聯(lián)合控制啟動轉(zhuǎn)換信號端的START和ALE端，模擬電壓開始輸入ADC0809進行A/D轉(zhuǎn)換。和P2.7口聯(lián)合控制轉(zhuǎn)換芯片的輸出允許控制端，將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量信號通過D0～D7輸入單片機。EOC是芯片的輸出信號，在轉(zhuǎn)換開始后，EOC信號變低；轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC返回高電平，結(jié)束轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖4-10中多路開關(guān)可選通IN0～IN7模擬通道，允許IN0～IN7模擬量分時輸入，它們轉(zhuǎn)換共用了一個A

99、/D轉(zhuǎn)換器，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼模塊成對A、B、C 3個地址位進行鎖存和譯碼，其輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。 </p><p>　　4.2.4 開關(guān)量輸入輸出電路</p><p>　　開關(guān)量輸出信號由單片機89C51的P0經(jīng)鎖存器74LS373輸入到8255A中。</p><p&g

100、t;　　所有的開關(guān)量輸出經(jīng)過光電耦合器，可輸出兩種類型的控制信號：6路作為斷路器跳閘命令，用以按輪次切除負荷；2路作為報警信號。</p><p>　　如圖4-11所示，利用并I/O接口芯片8255A的A輸出跳閘信號、頻率異常報警信號和低電壓報警信號。6路分別用于切除5個基本輪和1個特殊輪所帶的負荷。</p><p>　　8255A芯片介紹：</p><p>　　82

101、55A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由三部分電路組成：與CPU的接口電路、內(nèi)部控制邏輯電路和與外設(shè)連接的輸入/輸出接口電路[20]。</p><p><b>　　與CPU的接口電路</b></p><p>　　與CPU的接口電路由數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/寫控制邏輯組成。</p><p>　　數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個三態(tài)、雙向、8位寄存器，8條數(shù)據(jù)線D7～D0與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線

102、連接，構(gòu)成CPU與8255A之間信息傳送的通道，CPU通過執(zhí)行輸出指令向8255A寫入控制命令或往外設(shè)傳送數(shù)據(jù)，通過執(zhí)行輸入指令讀取外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)。</p><p>　　讀/寫控制邏輯電路用來接收CPU系統(tǒng)總線的讀信號，寫信號，片選擇信號，端口選擇信號A1，A0和復(fù)位信號RESET，用于控制8255A內(nèi)部寄存器的讀/寫操作和復(fù)位操作。</p><p>　?。?）內(nèi)部控制邏輯電路</p

103、><p>　　內(nèi)部控制邏輯包括A組控制與B組控制兩部分。</p><p>　　A組控制寄存器用來控制A口PA7～PA0和C口的高4位PC7～PC4；</p><p>　　B組控制寄存器用來控制B口PB7～PB0和C口的低4位PC3～PC0。</p><p>　　它們接收CPU發(fā)送來的控制命令，對A, B, C 3個端口的輸入/輸出方式進行控制。&

104、lt;/p><p>　?。?）輸入/輸出接口電路　</p><p>　　8255A片內(nèi)有A, B, C 3個8位并行端口，A口和B口分別有1個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和1個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器，C口有1個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和1個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，用于存放CPU與外部設(shè)備交換的數(shù)據(jù)。</p><p>　　對于8255A的3個數(shù)據(jù)端口和1個控制端口，數(shù)據(jù)端口既可以寫

105、入數(shù)據(jù)又可以讀出數(shù)據(jù)，控制端口只能寫入命令而不能讀出，讀/寫控制信號（, ）和端口選擇信號（, A1和A0）的狀態(tài)組合可以實現(xiàn)A, B, C 3個端口和控制端口的讀/寫操作。</p><p><b>　　8255A引腳：</b></p><p>　　D7～D0（data bus）：三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與CPU數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)。</p><p

106、>　　RESET（reset)：復(fù)位信號線，高電平有效時，將所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）清0。</p><p>　?。╟hip select）：片選信號線，低電平有效時，芯片被選中。</p><p>　　A1, A0（port address）：地址線，用來選擇內(nèi)部端口。</p><p>　?。╳rite）：寫入信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)寫入。<

107、/p><p>　?。╮ead）：讀出信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)讀出。</p><p>　　PA7～PA0（port A）：A口輸入/輸出信號線。</p><p>　　PB7～PB0（port B）：B口輸入/輸出信號線。</p><p>　　PC7～PC0（port C）：C口輸入/輸出信號線。</p><p>　　V

108、CC：＋5V電源。 GND：電源地線。</p><p>　　4.2.5 鍵盤輸入電路和顯示電路</p><p>　　7407是同相OC門，是單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中的邏輯門驅(qū)動芯片。</p><p>　　如圖4-12所示，本裝置采用行列式3×4鍵盤[21]，利用行掃描發(fā)識別哪一個按鍵按下。首先判別鍵盤中有無按鍵按下，向行線輸出全掃描字00H，把全部行線置為低電平

109、，然后將列線電平狀態(tài)讀入累加器A中。若有鍵盤按下，總會有至少一根列線被拉至低電平，從而使列輸入不全為1。判斷鍵盤哪一個鍵被按下可以依次給行線送低電平，然后查所有列線狀態(tài)，如果全為1，則所有按下的鍵不在此行；如果不全為1，則所按下的鍵必在此行，而且是與零電平列線相交的交點上的那個鍵。</p><p>　　5 低頻減載裝置的軟件設(shè)計</p><p>　　5.1軟件的基本結(jié)構(gòu)</p>

110、<p>　　5.1.1系統(tǒng)的定義</p><p><b>　　1）頻率檢測定義</b></p><p>　　頻率測量電路經(jīng)D觸發(fā)器后得到的方波輸入單片機的INT0（P3.2）口，同時將計</p><p>　　數(shù)器T0的門控位GATE置1，（計時器T0受外部中斷0控制），只有當INT0口輸入低電平時計數(shù)器T0才開始工作，通過計數(shù)器與

111、外部中斷的配合實現(xiàn)頻率檢測的功能。</p><p>　　2）采樣頻率和A/D轉(zhuǎn)換定義</p><p>　　采樣頻率的定義：單片機的P2.3口控制LF398的引腳8，當P2.3輸入高平，即8端為“1”時，LF398內(nèi)部開關(guān)K閉合，采樣電路開始工作，同時向保持電容充電（接引腳6）。當8端為“0”時，開關(guān)K斷開，5口輸出電壓值為8口由“1”跳到“0”時電容C上保持的電壓。當8口再次為“1”時，采

112、樣電路再次工作。由此可知，采樣頻率可由單片機控制。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換定義：如圖4-9所示，轉(zhuǎn)換電路ADC0809芯片，將EOC口接單片機的INT1口（P3.3口），采用中斷方式實現(xiàn)信息的讀取，A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完成后，通過EOC口產(chǎn)生高電平，使單片機進入外部中斷1，開始讀取數(shù)字量信息。模擬量輸入通道地址譯碼輸入A、B、C由P0.0、P0.1、P0.2確定。P2.0參與對ADC0809的選通控制。8個模