帶有電網(wǎng)諧波分析功能的智能多電源監(jiān)控系統(tǒng)

    關鍵詞：電力系統(tǒng) 單片機 諧波分析 FFT

保證供電的連續(xù)性是提高供電質(zhì)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(tài)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(lián)開關調(diào)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(zhì)量要求的提高，上述檢測和切換過程可由電壓監(jiān)控系統(tǒng)自動完成。

本文介紹一種基于P80C552型單片機的電源監(jiān)控系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的交流電源監(jiān)控器相比較，其使用更加靈活。整個系統(tǒng)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(tǒng)。各控制單元通過撥碼開關加以選擇后接入系統(tǒng)，也可單獨使用。系統(tǒng)通過總線實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，也中進行遠程控制；并預留了與其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換端口，用戶可方便地通過菜單操作方式設定、修改參數(shù)和邏輯；同時系統(tǒng)可自檢并對自身故障進行報警。

考慮到電網(wǎng)的諧波問題，該系統(tǒng)增加了對諧波電壓的監(jiān)控功能。

1 系統(tǒng)框圖及控制單元功能

系統(tǒng)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(fā)電機）以及母聯(lián)開關控制單元#J。用戶可根據(jù)需要靈活選用控制單元接入系統(tǒng)。

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

#N主控單元除監(jiān)測常用電源參數(shù)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(jù)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(xiàn)整個系統(tǒng)的參數(shù)和控制邏輯設置，對系統(tǒng)通信線路狀況進行監(jiān)測，并具有記錄操作、參數(shù)異常等事件的功能。在該控制單元中，建立了數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容包括詳細的時間和事件的性質(zhì)（如過壓、欠壓、斷相、諧波超標等），數(shù)據(jù)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(zhì)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(lián)開關進行操作，用以調(diào)整各電源負載。

#R、#U、#J控制單元對各自所監(jiān)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(shù)據(jù)采樣電路、動態(tài)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(shù)據(jù)采樣電路。

2.1 數(shù)據(jù)采樣電路

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