力系統(tǒng)自動化課程設計--機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　電力系統(tǒng)自動化 課程設計（論文）</p><p>　　題目：　　機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設計（1） </p><p>　　院（系）： 電氣工程學院 </p><p>　　課程設計（論文）任務及評語</p><p>　　院（系）：電氣工程學院 　教研室：電氣工程及其自動化&l

2、t;/p><p>　　注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20% 以百分制計算</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　自動發(fā)電控制（AGC）就是通過監(jiān)視電廠出力和負荷系統(tǒng)之間的差異，來控制調頻機組的出力，以滿足不斷變化的用戶電力需要，達到電能的發(fā)供平衡，并且使整個系統(tǒng)處于經濟的運行狀態(tài)。</p>

3、<p>　　本次課程設計對三臺機組并聯運行時各自有功率的分配進行設計當某臺發(fā)電機組負荷改變導致頻率改變時，由SCADA發(fā)送改變信號通過A/D轉換器給單片機89C51，再由單片機89C51通過程序識別信號，再由輸出口通過D/A轉換器向AGC發(fā)送執(zhí)行指令。最后AGC向發(fā)電機組發(fā)送改變運行狀態(tài)指令。</p><p>　　關鍵詞：AGC；89C51；SCADA；經濟運行狀態(tài)</p><p

4、><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 自動發(fā)電控制概述1</p><p>　　1.2 本文主要內容1</p><p>　　第2章 機組并聯運行有功功率分配計算3</p><p>　　2.1

5、機組有功功率頻率控制及自動發(fā)電的基本原理3</p><p>　　2.2 單臺機組有功控制的基本方法6</p><p>　　2.3負荷變化時的功率分配計算6</p><p>　　第3章 自動發(fā)電系統(tǒng)硬件設計9</p><p>　　3.1 自動發(fā)電系統(tǒng)功能9</p><p>　　3.2 自動發(fā)電總體設計方案9&

6、lt;/p><p>　　3.3 單片機最小系統(tǒng)設計10</p><p>　　3.3.1 89C51單片機引腳功能10</p><p>　　3.3.2 復位電路設計11</p><p>　　3.3.3 時鐘電路設計12</p><p>　　3.3.4 直流穩(wěn)壓電源設計12</p><p>　

7、　3.3.5 單片機最小系統(tǒng)13</p><p>　　3.4 自動發(fā)電控制原理圖設計14</p><p>　　第4章 自動發(fā)電系統(tǒng)軟件設計15</p><p>　　4.1 軟件功能15</p><p>　　4.2 軟件流程圖15</p><p>　　第5章 課程設計總結16</p><p

8、><b>　　參考文獻17</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　自動發(fā)電控制概述</b></p><p>　　自動發(fā)電控制是并網發(fā)電廠提供的有償輔助服務之一，發(fā)電機組在規(guī)定的出力調整范圍內，跟蹤電力調度交易機構下發(fā)的指令，按照一定調節(jié)速率實時調整發(fā)電出

9、力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯絡線功率控制要求的服務?；蛘哒f,自動發(fā)電控制(AGC)對電網部分機組出力進行二次調整,以滿足控制目標要求;其基本功能為：負荷頻率控制（LFC），經濟調度控制（EDC），備用容量監(jiān)視（RM），AGC性能監(jiān)視（AGC PM），聯絡線偏差控制（TBC）等；以達到其基本的目標：保證發(fā)電出力與負荷平衡，保證系統(tǒng)頻率為額定值，使凈區(qū)域聯絡線潮流與計劃相等，最小區(qū)域化運行成本。</p><p>　　自

10、動發(fā)電控制著重解決電力系統(tǒng)在運行中的頻率調節(jié)和負荷分配問題，以及與相鄰電力系統(tǒng)間按計劃進行功率交換。電力系統(tǒng)的供電頻率是系統(tǒng)正常運行的主要參數之一。系統(tǒng)電源的總輸出功率與包括電力負荷在內的功率消耗相平衡時，供電頻率保持恒定；若總輸出功率與總功率消耗之間失去平衡時,頻率就發(fā)生波動,嚴重時會出現頻率崩潰。電力系統(tǒng)的負荷是不斷變化的，這種變化有時會引起系統(tǒng)功率不平衡，導致頻率波動。要保證電能的質量，就必須對電力系統(tǒng)頻率進行監(jiān)視和調整。當頻率偏

11、離額定值后，調節(jié)發(fā)電機的出力以使電力系統(tǒng)的有功功率達到新的平衡，從而使頻率能維持在允許范圍之內。所以，自動發(fā)電控制是通過對供電頻率的監(jiān)測、調整實現的?！?lt;/p><p>　　一個大電力系統(tǒng)是由幾個區(qū)域電力系統(tǒng)通過聯絡線互聯構成。各區(qū)域電力系統(tǒng)按預定計劃進行功率交換。每一個區(qū)域電力系統(tǒng)的負荷、線路損耗與聯絡線凈交換功率之和必須與該地區(qū)的發(fā)電出力相等。</p><p><b>　　本

12、文主要內容</b></p><p>　　電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的實施是一項復雜的系統(tǒng)工程，在一個大型電力系統(tǒng)中，自動發(fā)電控制的實施涉及到幾十個、乃至上百個單位的協作；在專業(yè)技術的跨度上，則涉及調度、運行方式、通信、自動化、熱工、汽機、鍋爐、水工等專業(yè)；即使是在技術條件基本具備的情況下，自動發(fā)電控制的實施從起步到比較完善，也要經過幾年時間的努力才能完成。因此，一個大型電力系統(tǒng)（特別是互聯電力系統(tǒng)）自動發(fā)電

13、控制的實施，應該制定實施規(guī)劃，明確總體目標和實施步驟，研究技術原則和技術經濟政策，對發(fā)電資源的利用進行優(yōu)化組合，對發(fā)電機組、信息系統(tǒng)等的技術改造作出安排?！　?lt;/p><p>　　電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制實施規(guī)劃是開展自動發(fā)電控制工作的綱領性文件，通過制定規(guī)劃和實施規(guī)劃，有助于在互聯電力系統(tǒng)中對這項工作的開展統(tǒng)一思想、統(tǒng)一政策、統(tǒng)一步調，經濟、高效地實現預定目標。華東電力系統(tǒng)的成功實踐充分證明了自動發(fā)電控制實施規(guī)劃的

14、作用。</p><p>　　自動發(fā)電控制著重解決電力系統(tǒng)在運行中的頻率調節(jié)和負荷分配問題，以及與相鄰電力系統(tǒng)間按計劃進行功率交換。因此本次課程設計主要針對發(fā)電廠機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)進行設計。首先對機組的有功功率頻率特性進行系統(tǒng)研究，闡述自動發(fā)電控制的基本原理、功能與實現方法。最后，采用單片機，設計某臺機組的自動發(fā)電控制系統(tǒng)，實現機組功率的合理分配。</p><p>　　機組并聯運行有功功率

15、分配計算</p><p>　　機組有功功率頻率控制及自動發(fā)電的基本原理</p><p>　　頻率是衡量電能質量的重要指標，頻率質量的下降不僅影響用戶的用電質量，同時對電力系統(tǒng)本身影響也很大，嚴重時可造成系統(tǒng)崩潰。為保證用戶和電廠的正常運行和安全，我們需要進行頻率調整與控制，使得系統(tǒng)的頻率波動不超過±0.2HZ。根據符合變動的不同特點，可將調整劃歸為一次調節(jié)和二次調節(jié)及互聯系統(tǒng)的頻

16、率調節(jié)。在這里著重分析前兩種調整的原理和方法。</p><p>　　電力系統(tǒng)頻率的一次調節(jié)是指利用系統(tǒng)固有的負荷頻率特性，以及發(fā)電機的調速器作用，來阻止系統(tǒng)頻率偏離標準的調節(jié)方式。</p><p>　　（1）其原理如下：當電力系統(tǒng)中原動機功率或負荷功率發(fā)生變化時，必然引起電力系統(tǒng)頻率的變化，此時，存儲在系統(tǒng)負荷的電磁場和旋轉質量（如電動機、照明鎮(zhèn)流器等）中的能量會發(fā)生變化，以阻止系統(tǒng)頻率的

17、變化，即當系統(tǒng)頻率下降時，系統(tǒng)負荷減少；當系統(tǒng)頻率上升時，系統(tǒng)負荷會增加。這稱為系統(tǒng)負荷的慣性作用，它用負荷的頻率調節(jié)效應系數（又稱為系統(tǒng)負荷阻尼常數）D來表示：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　系統(tǒng)負荷阻尼常數D常用標幺值來表示，其典型值為1~2。D=2意味著1%的頻率變化會引起系統(tǒng)負荷2%的變化。</p><

18、p>　　（2）其作用：當電力系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時，系統(tǒng)中所有的發(fā)電機轉速即發(fā)生變化，如轉速的變化超出發(fā)電機組規(guī)定的不靈敏去，該發(fā)電機的調速器就會動作，改變其原動機的閥門位置，調整原動機的功率，以求改善原動機功率或負荷功率的不平衡狀況，即當系統(tǒng)頻率下降時，發(fā)電機的蒸汽閥門或進水閥門的開度就會增大，增加原動機的功率；當系統(tǒng)頻率上升時，發(fā)電機的蒸汽閥門或進水閥門的開度就減少，減少原動機的功率。發(fā)電機調速器的這種特性稱為機組的調差特性，它用

19、調差率R來表示：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：表示無載靜態(tài)轉速（主閥在無載位置）</p><p>　　表示滿載靜態(tài)轉速（主閥全開）</p><p><b>　　表示額定轉速</b></p><p>　　調差率R的實際含義是，如R-

20、5%，則系統(tǒng)頻率變化5%，將引起主閥位置變化100%。</p><p>　　（3）特點：第一，響應速度快，一般在在10s；第二，作用時間短暫，一般在0.5到2分鐘不等；第三，一次調節(jié)是有差調節(jié)，所有機組的調整只與一個變量有關，機組之間互相影響小，但無法實現無差調整。</p><p>　　電力系統(tǒng)的二次調節(jié)：由于發(fā)電機組一次調節(jié)實行的是頻率有差調節(jié)，因此，早期的頻率二次調節(jié)，是通過控制調速系

21、統(tǒng)的同步電機，改變發(fā)電機組的調差特性曲線的位置，實現頻率的無差調整。但未實現對火力發(fā)電機組的燃燒系統(tǒng)的控制，為使原動機的功率與負荷功率保持平衡，需要依靠人工調整原動機功率的基準值，達到改變原動機功率的目的。隨著科學技術的進步，火力發(fā)電機組普遍采用了協調的控制系統(tǒng)，由自動控制來 代替人工進行此類操作。在現代化電力系統(tǒng)中，各控制區(qū)則采用集中的計算機控制。這就是電力系統(tǒng)頻率的二次調節(jié)，即自動發(fā)電控制（AGC）。</p><

22、p>　　（1）其作用：第一，響應時間較慢，能有效地調整分鐘級及更長周期的負荷波動；第二，實現頻率的無差調整。</p><p>　?。?）特點：第一，采用的調整方式對系統(tǒng)頻率是無差的；第二，響應比較慢，一般需要1~2分鐘；第三，對機組管理往往是比例分配，是發(fā)電機組偏離經濟運行點。</p><p>　　綜上所述保證輸電系統(tǒng)的頻率對于單個用戶和發(fā)電廠都有重要的意義。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全需要

23、頻率的一次調整和二次調整。一次調整靠調速器完成。二次調整由系統(tǒng)中的調頻機組實現，通過調頻器控制。既可為有差調節(jié)，也可以做到無差調節(jié)。選擇的調頻廠有主調頻廠和輔助調頻廠之分并且滿足：第一，具有足夠的容量。第二，具有較快的調整速度。第三，調整范圍內的經濟性好。</p><p>　　對于具有多個聯絡點和發(fā)電機組的實際電力系統(tǒng)，則AGC將變?yōu)榘S多并聯發(fā)電機組控制回路的形式，如圖2.1所示。其內部控制回路和外部控制回路

24、的基本結構并未改變。G1、G2、G3為發(fā)電機組；AGC稱為區(qū)域內控制誤差，用來根據系統(tǒng)頻率偏差以及輸電線路功率偏差來確定控制信號；負荷分配器根據輸入的控制信號大小并且根據等微增率準則或其他原則來控制各臺發(fā)電機輸出功率的大小。</p><p>　　自動發(fā)電控制系統(tǒng)包括兩大部分：</p><p>　?。?）負荷分配器。根據電力系統(tǒng)頻率和其他有關測量信號，按照一定的調節(jié)控制準則確定各發(fā)電機組的最

25、佳設定輸出功率。</p><p>　?。?）發(fā)電機組控制器。根據負荷分配器所確定的各發(fā)電機組最佳輸出功率，控制調速器的調節(jié)特性，使發(fā)電機組在電力系統(tǒng)額定頻率下所發(fā)出的實際功率與設定的輸出功率相一致。</p><p>　　圖2.1 具有多臺發(fā)電機的AGC系統(tǒng)</p><p>　　自動發(fā)電控制系統(tǒng)中的負荷分配配齊使根據所測量的發(fā)電機實際輸出功率和頻率偏差等信號按照一定的

26、準則分配各臺發(fā)電機組輸出功率。決定各臺發(fā)電機組設定的功率的負荷分配器，目前廣泛采用以“基點經濟功率”和“分配系數”來表示每臺發(fā)電機組的輸出功率的方法，即每臺發(fā)電機組的設定調整功率按以下公式分配：</p><p>　?。?-3） </p><p>　　式中 --各臺發(fā)電機組的設定調整功率</p><p>　　--各臺發(fā)電機的基點

27、經濟功率；</p><p>　　--每臺發(fā)電機的實際輸出功率；</p><p><b>　　--分配系數。</b></p><p>　　也就是說，系統(tǒng)各臺發(fā)電機組的設定功率，取決于系統(tǒng)發(fā)電機組總的實際輸出和每日臺發(fā)電機組的基點經濟功率，以及系統(tǒng)頻率偏差和功率偏差(AEC)。偏差越大，各大電機組的設定調整功率的變動就越大。當頻率偏差和功率偏差趨于

28、零時，AGC系統(tǒng)發(fā)電機組總的設定調整功率就與發(fā)電機總的實際輸出功率相等。分配到每臺發(fā)電機組的設定功率值則有分配系數來決定。這種方法把自動調頻與經濟功率分配聯系起來了。其中和的值可以在每次經濟分配計算時加以修正。</p><p>　　2.2 單臺機組有功控制的基本方法</p><p>　　最簡單的AGC系統(tǒng)的結構如圖2.2所示，它是具有一臺發(fā)電機組和聯絡的AGC系統(tǒng)。</p>

29、<p>　　圖中為輸電線路功率的整定值；為系統(tǒng)頻率整定值；P為觸電線路功率的實際值；f為系統(tǒng)頻率的實際值；為頻率修正系數；K(S)為外部控制回路，用來根據電力系統(tǒng)頻率偏差和輸電線路上的功率偏差來確定輸出控制信號；為系統(tǒng)要求調整的控制信號功率；N(S)為內部控制回路，用來控制調整調速器閥門開度，以達到所需要的輸出功率。</p><p>　　圖2.2 單臺發(fā)電機組的AGC系統(tǒng)</p><

30、p>　　2.3負荷變化時的功率分配計算</p><p>　　課程設計基本參考設計參數如下：</p><p>　?。?）發(fā)電廠有三機組，一號機組功率為50MW，二號機組功率為100MW，三號機組功率為70MW，功率因數均為0.9。</p><p>　?。?）有功功率調差系數為0.06。</p><p>　?。?）負荷頻率調節(jié)效應系數（有功

31、功率）為1.5。</p><p>　?。?）各發(fā)電機均以80%負荷運行。</p><p>　　系統(tǒng)負荷增加時，經過頻率的一次調整，頻率由降為，由發(fā)電機組的靜態(tài)調節(jié)公式：， （2-4）</p><p>　　因此可得出： （2

32、-5）</p><p>　　表明并列運行的發(fā)電機組之間的功率分配與調差系數成發(fā)比關系（標幺值），與單位調節(jié)功率成正比。實際并聯運行的發(fā)電機組的調速器均為有差調節(jié)，由其共同承擔負荷的波動。</p><p>　　假設系統(tǒng)由n臺機組運行，則連理調解方程式：</p><p><b>　　（1）有銘值</b></p><p>&l

33、t;b>　?。?-6）</b></p><p>　　按照調差系數的定義，可定義等效發(fā)電機組的調差系數為：</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　等效發(fā)電機組的單位調節(jié)功率為：</p><p><b>　　(2-8)</b></p><

34、;p>　　這樣系統(tǒng)的三臺發(fā)電機組同樣可以當做單獨一臺發(fā)電機對待，滿足調節(jié)公式。</p><p>　　同時，考慮負荷調節(jié)效應后，全系統(tǒng)負荷的變化量為：</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的調節(jié)功率：</b></p><p><b>　　(2

35、-10)</b></p><p>　　物理意義：表示全系統(tǒng)的頻率沒變化1Hz時，其調節(jié)的負荷有功功率大小。</p><p><b>　　（2）標幺值：</b></p><p>　　由于標幺值的基準是不一致的，故采用標幺值要涉及基準值的轉換。</p><p>　　發(fā)電機組：以自身的額定容量為</p>

36、<p>　　負荷：以額定負荷容量為基準</p><p>　　全系統(tǒng)：以負荷額定容量為基準</p><p>　　等效發(fā)電機組的單位調節(jié)功率：</p><p><b>　　(2-11)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)單位調節(jié)功率：</b></p><p>

37、<b>　　(2-12)</b></p><p>　　其中稱為系統(tǒng)熱備用系數，表示系統(tǒng)的備用的發(fā)電容量的多少。這樣采用系統(tǒng)的單位調節(jié)功率，可以算出發(fā)電出力以及負荷調節(jié)效應后的實際功率。</p><p>　　根據任務書給的參數可進行以下計算：</p><p>　　P=P1+P2+P3=50+100+70=220（MW）

38、 (2-13)</p><p>　　將標幺值化為有名值，等效發(fā)電機的單位調節(jié)功率為：</p><p><b>　　(2-14)</b></p><p>　　假設系統(tǒng)的額定負荷為500MW荷的調節(jié)效應系數為</p><p><b>　　(2-15)</b></p

39、><p>　　當負荷增加200MW時，頻率變化量為：</p><p><b>　　(2-16)</b></p><p>　　系統(tǒng)頻率為： (2-17)</p><p>　　等效發(fā)電機組發(fā)出的功率增加量為：</p><p><b>　　(2-18)<

40、;/b></p><p><b>　　系統(tǒng)的實際負荷為：</b></p><p><b>　　(2-19)</b></p><p>　　自動發(fā)電系統(tǒng)硬件設計</p><p><b>　　自動發(fā)電系統(tǒng)功能</b></p><p>　　自動發(fā)電控制（A

41、GC）就是通過監(jiān)視電廠出力和系統(tǒng)負荷之間的差異，來控制調頻機組的出力，以滿足不斷變化的用戶電力需要，達到電能的發(fā)供平衡，并且使整個系統(tǒng)處于經濟的運行狀態(tài)。在聯合電力系統(tǒng)中，AGC是以區(qū)域系統(tǒng)為單位。AGC能實現機組出力的自動調節(jié)，是電力調度EMS系統(tǒng)中最重要的控制功能。在正常的系統(tǒng)運行狀態(tài)下，AGC的基本功能是：</p><p>　　使發(fā)電機組自動跟蹤電力系統(tǒng)負荷變化；</p><p>　

42、　響應負荷和發(fā)電的隨機變化，維持電力系統(tǒng)頻率為額定值（50Hz）；</p><p>　　在各區(qū)域間分配系統(tǒng)發(fā)電功率，維持區(qū)域間凈交換功率為計劃值；</p><p>　　對周期性的負荷變化按發(fā)電計劃調整發(fā)電功率；</p><p>　　監(jiān)視和調整備用容量，滿足電力系統(tǒng)安全要求。</p><p>　　自動發(fā)電總體設計方案</p>&l

43、t;p><b>　　圖 3.1.</b></p><p>　　如圖3.1，自動發(fā)電控制系統(tǒng)是建立在SCADA系統(tǒng)之上，且與網絡分析等應用軟件有著密切關系的獨立的控制系統(tǒng)。為實現完整的自動發(fā)電控制系統(tǒng)，需要建立一套與之相適應的數據庫管理系統(tǒng)來實現其各種功能。自動發(fā)電控制系統(tǒng)的數據庫是能量管理級應用軟件的共用數據庫。它包括實時發(fā)電控制、機組發(fā)電計劃、機組組合、聯絡線交易計劃、燃料計劃、檢修

44、計劃等。</p><p>　　當SCADA傳來負荷改變的實時信息時，經過A/D轉換器，將信號傳給單片機89C51。然后單片機89C51經過程序，將信號經過D/A轉換器傳給AGC，最后通過AGC區(qū)域控制模塊，將區(qū)域控制設定功率與區(qū)域當前的發(fā)電功率相比較，按照AGC程序設定的控制參數，重新分配各電廠控制器的目標功率。</p><p><b>　　單片機最小系統(tǒng)設計</b>

45、</p><p>　　89C51單片機引腳功能</p><p>　?。?）XTAL1：接外部晶體和微調電容的一端。在89C51片內，它是振蕩電路反向放大器的輸入端及內部時鐘發(fā)生器的輸入端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。當采用外部振蕩器是次引腳輸入外部時鐘脈沖。</p><p>　　（2）XTAL2：解外部晶體和微調電容的另一端。在89C51片內，它是振蕩電路反向

46、放大器的輸出端。在采用外部振蕩器時此引腳應懸浮。通過示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號輸出，可以確認89C51的振蕩電路是否正常工作。</p><p>　?。?）RST：復位信號輸入端，高電平有效。當振蕩器工作時，在此引腳上出現兩個機器周期一上的高電平，就可以使單片機復位。</p><p>　?。?）ALE/：地址鎖存允許信號。ALE鎖存 P0口傳送的低8位地址信號，實現低8位地址與數據

47、的分離。</p><p>　?。?）：外部程序存儲器的讀選通信號。當89C51由外部程序存儲器取指令（或常數）時，每個機器周期內兩次有效輸出。</p><p>　?。?）/VPP：內，外ROM選擇端。當端接高電平時，CPU訪問并執(zhí)行內部ROM的指令；但當PC值超過4KB時，將自動轉去執(zhí)行外部ROM中的程序。但 端接低電平時，CPU只訪問外部ROM中的指令。</p>&l

48、t;p>　?。?）P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，在訪問外部存儲器時，可分時用做低8位地址線和8位數據線。無上拉電阻，能驅動8個LSTTL門電路。</p><p>　　P1口：8位雙向I/O口，用做普通I/O口。有上拉電阻，能驅動4個LSTTL門電路。</p><p>　　P2口：8位雙向I/O口，做高8位地址線。有上拉電阻，能驅動4個LSTTL門電路。</p><

49、p>　　P3口：8位雙向I/O口，具有第二功能。有上拉電阻，能驅動4個LSTTL門電路。</p><p>　　89C51單片機的引腳圖（40腳雙列直插封裝），如圖3.2。</p><p>　　圖3.2 89C51單片機的引腳圖</p><p><b>　　復位電路設計</b></p><p>　　復位電路是使單片機

50、的CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開始工作，除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出現錯誤或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，也需 按復位電路以重新啟動。</p><p>　　復位電路包括上電復位，按鍵電平復位，按鍵脈沖復位。本設計中采用按鍵電平復位。按鍵電平復位是通過是復位端經過電阻與VCC電源接通而實現的，如下圖</p><p>　　圖3.3

51、按鍵電平復位電路</p><p>　　復位信號及其產生：RST引腳是復位信號的輸入端，復位信號時高電平有效，其有效時間持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即2個機器周期）以上，若使用頻率為12MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過2us才能完成復位操作。整個復位電路包括片內外兩部分，外部電路產生的復位電路送施密特觸發(fā)器，再由片內復位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣。然后才得到內部復位操作所需要的信

52、號。</p><p><b>　　時鐘電路設計</b></p><p>　　時鐘電路由一個晶體振蕩器12MHZ和兩個33pF的瓷片電容組成。時鐘電路產生單片機工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關系。單片機本身就如一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格工作。</p><p&g

53、t;　　單片機芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片外部通過兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器，如下圖</p><p><b>　　圖3.4時鐘電路</b></p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源設計</b></p><p>

54、　　圖3.5直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　電源電路設計的要求是將220V交流電轉化為5V的直流電，如下圖所示變壓器將220V交流電變換成12V交流電，經過整流橋又變換為12V的直流電，三斷集成穩(wěn)壓器W7805的作用是將12V的直流電轉化成5V的直流電，圖中的4個電容是濾波電容。</p><p>　　集成串聯型穩(wěn)壓電路有三個腳，分別為輸入端、輸出端和公共端，因此稱為三端穩(wěn)壓器。按功能分為

55、固定式和可調節(jié)式穩(wěn)壓電路；前者輸出地電壓不能進行調節(jié)，為固定值；后者可通過外接元件使輸出電壓得到很寬的調節(jié)范圍。本設計中使用的W7805三端穩(wěn)壓器為固定式穩(wěn)壓器，型號最后兩位數為輸出電壓值，所以W7805的輸出電壓為+5V。</p><p><b>　　單片機最小系統(tǒng)</b></p><p>　　圖3.6單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　自動

56、發(fā)電控制原理圖設計</p><p>　　圖3.7 輸入輸處接口圖</p><p>　　如圖3.7所示,為自動發(fā)電控制原理原理圖。SCADA實時監(jiān)測發(fā)電機組的運行狀態(tài)，不斷地向單片機89C51發(fā)送信號，當發(fā)電機組運行狀態(tài)改變時，SCADA發(fā)送改變信號，單片機接受信號并且辨別信號的內容，經過程序辨別后向AGC發(fā)出執(zhí)行指令類別信號。再由AGC向發(fā)電機組發(fā)送改變運行狀態(tài)的指令。</p>

57、<p>　　自動發(fā)電系統(tǒng)軟件設計</p><p><b>　　軟件功能</b></p><p>　　當發(fā)電機組1的負荷改變時，SCADA經過A/D向單片機AT89C51發(fā)一個信號，AT89C51經過程序然后通過P1.0通道經過D/A向AGC發(fā)送執(zhí)行指令，AGC再向發(fā)電機組發(fā)送執(zhí)行指令。當發(fā)電機組2的負荷改變時，SCADA經過A/D向單片機AT89C51發(fā)

58、一個信號，單片機通過P1.1向AGC發(fā)執(zhí)行指令，AGC在向發(fā)電機組發(fā)出調節(jié)的指令。同理，在發(fā)電機組3的負荷改變時SCADA向單片機發(fā)信號，單片機經過P1.2向AGC發(fā)送信號，AGC向發(fā)電機組調節(jié)指令。</p><p><b>　　軟件流程圖</b></p><p>　　當單片機接受到頻率信號時，通過程序先識別頻率是否改變，如果頻率沒有改變，說明發(fā)電機組中的負荷沒有發(fā)生

59、改變。如果頻率發(fā)生了改變，程序再繼續(xù)識別是否是發(fā)電機組1負荷發(fā)生了改變，如果是，則執(zhí)行指令1改變發(fā)電機組1的運行狀態(tài)，如果不是發(fā)電機組1，則在繼續(xù)識別。發(fā)電機組2、發(fā)電機組3與發(fā)電機組1一樣。主程序流程圖如圖4.1</p><p><b>　　課程設計總結</b></p><p>　　本次設計闡述了發(fā)電機有功功率的基本原理，分析了系統(tǒng)負荷一定和變化時機組有功功率調差系

60、數和負荷頻率調節(jié)效應系數對功率分配的影響，并推倒相關有功功率的分配公式。設計的同時，分析了AGC控制系統(tǒng)控制原理和AT89C51單片機原理，在SCADA平臺上對時鐘電路和復位電路進行設計，闡述了AT89C51各引腳功能并對AT89C51單片機最小系統(tǒng)進行討論和分析設計。通過對復位電路、時鐘電路、AT89C51、AGC等小系統(tǒng)的原理進行分析和討論，最終選出最優(yōu)方案，完成本次設計。本次設計由于時間和條件限制，還有很多地方需要改進，比如AGC

61、和SCADA系統(tǒng)的理解不足，原理運用不到位等。但是總體完全滿足設計要求。同時，本次設計還得到了幾位老師的指導，比如單片機的軟件設計，控制功能的完善等。在此特別感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 方富淇等 配電網自動化 北京：中國電力出版社，2000</p><p>　　[2] 趙晶.Prote199

62、高級應用．人民郵電出版社，2000 </p><p>　　[3] 何仰贊等.電力系統(tǒng)分析.華中科技大學出版社，2002.3</p><p>　　[4] 于海生.微型計算機控制技術.清華大學出版社，2003.4</p><p>　　[5] 王士政．電網調度自動化與配網自動化技術．中國水利水電出版社，2007.3</p><p>　　[6] 梅麗

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