帶有電網諧波分析功能的智能多電源監控系統

時間：2024-07-18 18:17:27 理工畢業論文我要投稿

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摘要：介紹了一種速肯諧波分析功能的智能多電源監控系統，論述了系統的組成、硬件單元結構、軟件流程以及所采用諧波計算方法。

保證供電的連續性是提高供電質量的一個重要方面。當常用供電電源處于過壓、欠壓或斷相等不正常狀態時，應及時將其切斷，改由備用電源供電；同時，如果各交流電源的負載能力不同，在切換前應通過母聯開關調整負載，以保證重要設備和部門的安全和正常供電。目前這類操作多由于手工完成，隨著用戶對電能質量要求的提高，上述檢測和切換過程可由電壓監控系統自動完成。

本文介紹一種基于P80C552型單片機的電源監控系統。與傳統的交流電源監控器相比較，其使用更加靈活。整個系統由多個控制單元組成，各控制單元結構基本相同，通過RS485通信總線組成系統。各控制單元通過撥碼開關加以選擇后接入系統，也可單獨使用。系統通過總線實現了數據共享，也中進行遠程控制；并預留了與其它系統的數據交換端口，用戶可方便地通過菜單操作方式設定、修改參數和邏輯；同時系統可自檢并對自身故障進行報警。

考慮到電網的諧波問題，該系統增加了對諧波電壓的監控功能。

1 系統框圖及控制單元功能

系統的組成框圖見圖1，包括常用電源控制單元#N、備用電源控制單元#R、應急電源控制單元#U（控制發電機）以及母聯開關控制單元#J。用戶可根據需要靈活選用控制單元接入系統。

#R、#U控制單元分別監測常用電源、備用電源和發電機的三相交流電是否符合質量要求，實時顯示有關的電力參數，如電壓、諧波分量等，記錄各自所監測的電源電壓正常與否，并將所控制和監測的電源情況匯總到#N控制單元。

#N主控單元除監測常用電源參數外，還能通過RS485通信方式獲得其它控制單元的采樣結果，并根據這些結果和事先先設定的邏輯對其它控制單元的動作加以控制，組織不同電源間的相互切換。它可通過菜單、鍵盤互動方式實現整個系統的參數和控制邏輯設置，對系統通信線路狀況進行監測，并具有記錄操作、參數異常等事件的功能。在該控制單元中，建立了數據庫，數據庫的內容包括詳細的時間和事件的性質（如過壓、欠壓、斷相、諧波超標等），數據可通過打印機輸出，也由RS232串行口輸出到其它設備。

#J控制單元不具有電源質量檢測功能，它只能通過通信方式接收來自#N控制單元的命令，對母聯開關進行操作，用以調整各電源負載。

#R、#U、#J控制單元對各自所監測的電源的分析與閉合操作完全受控于#N單元。

2 控制單元硬件結構

#N、#R、#U三種控制單元的硬件組成相同，其硬件電路主要由數據采樣電路、動態機構（電機）控制電路、人機接口設備和本機電源控制電路幾部分構成，如圖2所示。用戶可以通過一個帶有BCD編碼功能的撥碼開關賦予各控制不同身份。#J控制單元沒有數據采樣電路。

2.1 數據采樣電路

數據采樣電路包括交流衰減、隔離和信號調理電路。

考慮到衰減部分應盡量減小頻率失真，所以沒有采用電容衰減形式，而是采用了電阻分壓電路。衰減后的交流信號通過線性光電隔離器LOC211進入信號調理電路。LOC211具有體積小、成本低、隔離效果好等優點，在本電路中與運算放大器配合使用，既保證了1kHz以下信號基于不失真通過，又避免了外界強電干擾破壞系統內部電路。P80C552單片機內部帶有8路10位A/D轉換器，隔離后的模擬信號濾去了不必要的高次諧波（防止混疊效應影響對諧波的測量），經過調理電路后轉換為0～4V之間的電壓信號，送入A/D轉換器。

數據采樣電路同時對系統本機電源總線上的交流電壓進行采樣，其結果作為本機電源管理依據。

2.2 人機接口設備

該部分包括鍵盤、點陣液晶顯示器和微型打印機等。

2.2.1 鍵盤和液晶顯示器

鍵盤有五個按鍵，分別表示上、下、左、右和確認，采用查詢方式掃描，與MGLS12864液晶顯示器配合實現分層式菜單，用戶可方便地對系統的各項參數（如過電壓久電壓、操作延時等）和系統動作的邏輯（如各電源母線開關是否自投自復、切換的優先級等）進行設定。