基于AT89C52的微机自动准同期装置

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1、基于AT89C52的微机自动准同期装置同期并列操作是电力系统中频繁而又重要的操作，它要求快速、准确。准确就是要在两侧电压近零角度时合闸，减少对电器设备的冲击；快速就是最好在第一个近零角度吋合上开关，减少发电机空转的资源浪费。随着单片机技术的发展，微机自动准同期装的的智能化水平也越来越高。本文提出了一种微机自动准同期装置的设计方案，该装置以AT89C52单片机为核心处理器，采用频率差和电压差的自适应控制方法，以及单向频率差和单向相角差并列原则，不仅能够按照待并发电机调速器和励磁调节器的特性，在并列操作时根据频率差和电压差的实际值，确定合适的调节量，而U使发电机的频率略大于系统频率，并列后发屯

2、机电压相量不滞后于系统电压相量，保证发屯机并列后（包括并列瞬间）总是向系统输岀少量有功功率。1.准同期并列的基本条件a）发电机电压与系统侧电压应接近相等，误差不应超过5%〜10%；b）发电机频率与系统侧频率应接近相等，误差不应超过0.2%〜0.5%;c）发电机电压与系统电压相角差接近零度吋，断路器触头刚好接通。2.频率差和电压差的自适应控制方法现有微机白动准同期装置在电压差和频率差的控制方面存在以下两方面不足：一方面其调节量固定，不能与调速器和励磁调节器很好配合，在需要细调时容易岀现过调现象；另一方面是通常把频率差和电压差的控制在时间上分为2个阶段进行，容易出现当前一条件满足，而后一条件不

3、满足，或者当后一条件满足而前一条件又不满足的“捉迷藏”现象。这两个问题都会延长并列操作过程，当系统有波动的情况下甚至可能是并列任务无法完成。频率差和电压差的自适应控制方案有以下几个特点①自动适应调速器和励磁调节器给定值的调节速率；②根据频率差和电压差的大小自动调整调节脉冲和调节频率；③频率差和电压差交错调节。为了实现调节脉宽的自适应变化，由同期装置发出一个脉宽为0.5s的特定调节脉冲，自动测量待同步的发电机的电压幅值增量心和频率增量纣，并存储e2prom中。假定频率差和电压差调节是线性的，则根据下式可以确定调节脉宽:(2-1)(2-2)=^x50°Ug-Ux…tuini=x500式中：和於

4、，t/x分别为发电机和系统的频率及电压；分别为发电机频率和电压的调节脉冲宽度。根据上式电压差和频率差的实际情况可以做出快速而准确的调节。频率差和电压差的调节是交错进行的，其调节过程如图1所示。图1频率差和电压差调节软件流程图1.单向频率差和单向相角差并列原则一般的微机自动准同期装置对频率差和电压差条件的判别采用式(3-1).式(3-2):(3-1)(3-2)式中:fset为频率差整定值；5为发合闸命令时实测相角差；为越前合闸相角；国是实际应用中为便于确定合闸脉冲而设定的偏差角。因为式(3・1)式(3-2)都存在绝对值符号，发电机频率既可能高于也可能低于系统频率，合闸瞬间发电机电压相量既可能

5、超前于也可能滞后于系统电压相量。但在合闸瞬间如果发电机相量滞后系统电压相量，则暂吋从系统吸取有功功率，这种情况对系统缺乏有功时不利。为此，本文提出的方案采用单向频率差和单向相角差的并列原则，保证发电机并列后(包括并列瞬间)总是向系统输出少量有功功率。根据这一原则，并列条件应满足式(3・3)、式(3-4)OAHz

6、相量不滞后于系统电压相量。由于越前时间的误差存在正负，按式(3・4)整定可能出现当月前时间误差为正时合闸瞬间的冲击电流为传统整定方法的2倍。为此，我们将式(3・3)所示的频率差整定值设定为式(3・1)所示的整定值的1/2,使冲击电流在和同频率差整定值下与传统的同期装置相同。这样，发电机在并列后工作向系统传送有功功率。1.硬件设计方案按照上述的原则，本文提出了一种微机自动准同期装置的硬件设计方案。装置的硬件结构如图2所示，由3部分组成，即输入通道、单片机系统、输出通道。输入通道产生待并列系统两端电压幅值和相位信号，整形电路输出的对应交流电压正负半波的方波信号，作为单片机的外中断输入信号。此外

7、，增加了发电机机端电流信号，其目的用于测量合闸时的冲击电流大小。系统电压降压滤波发电机端电压—►降压滤波整流滤波4整流滤波亠发电机端电流信号变换及滤波A/DAT89C52INT1合闸IntoWATCHDOG——-EEPROM。»人机接口RS-485断路器通信接口位置信号―►光电耦合rxdTXD图2装置原理图该装置的硬件部分主要由AT89C52单片机，复位和看门狗芯片MAX813L,串口E2PROM24LC65,RS-48