电力系统低频减载自动装置——主电路设计开题报告

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1、开题报告电力系统低频减载自动装置——主电路设计1选题的背景、意义电力系统自动低频减载是反事故保护措施之一，在电力系统发生严重事故时，系统的有功将严重缺额，电力系统的频率会很快下降，当系统的热备用容量不足时，为保证电力系统不至于频率崩溃，必须采取按频率下降进行负荷的切除。模拟式自动按频率减负载（ZPJH）装置的测量精度差，特别是当系统正常运行中电压下降或者频率瞬时变化较大时可能会产生误动作，设计数字式低频减载装置，具有实用价值。电力系统按频率自动减载历来被看作防止电力系统发生频率崩溃的重要手段。前苏联对电力系统低频减载问题早已非常重视，我国在50年代就有感应型低频减载装置投入系统使用。美

2、国1996年纽约大停电事故时，因无适当的减载装置而导致系统频率崩溃，其后美国各电力系统普遍装设了低频减载装置。人们之所以对它如此重视，不仅是因为这一装置投资很少，产生的经济效益十分巨大，而且从国内外电力系统发生频率事故时发挥的作用来看，使它被视为电力系统安全控制的基本手段之一。本文为毕业设计做准备，此次将设计一个电力系统低频减载装置。我们可以采用硬件测频或者软件测频两种方法对系统频率进行测量。低频减载装置通过硬件部分和软件模块相结合的方式得以实现。软件部分可以对硬件电路进行检查和调试，并实现频率测量、跳闸闭锁判断、重合闸处理、基本级跳闸处理、特殊级跳闸处理等功能。2相关研究的最新成果及

3、动态电力系统的频率自动减载装置历经了一个发展过程。从40年代至今，大体上经历了感应型、模拟型和数字型三个发展阶段。这三个发展阶段，不仅反应了电力系统自动装置在技术进步方面的共同发展规律，而且也反应了现代电力系统对低频减载装置在高精度、多功能、高稳定性和高抗干扰性方面提出的愈来愈多的要求。模拟型的低频减载装置，主要由分立半导体器件或线性电路构成，同感应型的机电式频率继电器相比，无疑在技术上是一个进步。但从测频精度还比较低、温度稳定性尚比较差、功能还比较单一这几个方面来看，还不能满足现代电力系统对减载的要求。因此发展数字型减载装置是一个必然的发展趋势。近年来，在我国发展的数字型低频减载装置

4、主要由数字集成电路构成。由于这类装置对系统频率采取数字化测频方法，显然在测频精度方面同模拟式相比较有了很大提高。但这类装置只能由一些硬件构成，因而功能比较单一，增加功能就要增加硬件的复杂程度，对于比较复杂的功能，单由硬件来实现，实际上是比较困难的。当前微机技术发展是十分迅速的，特别是单片机技术的发展，为我们构成各类自动装置提供了很好的手段。利用单片机构成低频减载装置，不仅价格比较低廉，而且硬件电路标准化，各种功能可以通过软件设计来实现。增加功能只需改变软件的内容而无需改变硬件电路本身。基于以上一些特点，开发以单片机为核心的低频减载装置应是新一代减载装置的发展方向。3课题的研究内容及拟采

5、取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标1、设计的总体思路低频减载装置通过硬件部分和软件模块相结合的方式得以实现。软件部分可以对硬件电路进行检查和调试，并实现频率测量、跳闸闭锁判断、重合闸处理、基本级跳闸处理、特殊级跳闸处理等功能。以下介绍本次毕业设计所需要的各个模块，及其应具有的功能：（1）电压电流变换器模块：将电网母线上的高电压转化为可以为采样单元以及计算控制器等各元器件正常的工作电压。（2）采样模块：由三部分组成，模拟量输入变换部分、模拟低通滤波部分、A/D变换部分。从电网中获得模拟模拟量电压信号。（3）采样计算模块：主要完成模拟量的采集算法、低频事故判别、故障判断、数

6、据记录。（4）频率检测模块：可以通过传感器或者单片机自身所具有的功能测得频率。然后将所测得的频率及通过软件计算得出的频率变化率传递给单片机的管理模块。（5）执行模块：该模块接受单片机所处理后的信息，将反馈的信息在电网中执行，对电网中的负载进行投切控制，保证电网的正常安全运行。、2、软件部分的设计思路低频减载装置软件由主程序、采样中断程序和计算判断中断程序构成。流程图如图所示。上电或复位初始化循环判断主程序定时采样及数据预处理程序外部中断服务程序DMA软中断频率及频率变化率计算模块判断并置软中断标志返回频率异常判断模块返回频率事故判断处理模块返回低频减载的程序设计流程图装置（1）主程序：

7、主程序先对中断、定时器、各种变量进行初始化。然后调用一个子程序，判断管理单元有没有请求。根据具体情况进行各种需要相应的子程序。循环执行该子程序。（2）采样中断程序：通过设置相应的寄存器使装置达到一定的延时进行一次采样。（3）计算判断中断程序：可采样软件DMA中断，即对采样计数，当采样数达到定值时发生中断。通过计算或直接测量所得频率及频率变化率结果,结合低频事故判据判断事故类型,动作于切负荷或发信号。3、难点（1）合理选择频率级差、轮数和延时，保