多功能网络电力仪表详细设计说明书.docx
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1、WQ1.-242多功能网络电力仪表详细设计说明书文件编号保密级别总页数编制评审记录对,Q1.-242多功镜网络电力仪表详细设计说明书Vi.OO的评审意见:K部分章节格式不正确2、笑用的模块,应注明复用组件名称上述问题修改嬖更显由冯如明验睡,本文件即可发布.评审人员签字:何甥修改脸证结果:1、已修改2、已修改验证人签字:_时间:2009年12-25日变更日志编号版本修改内容修改人修改日期10.10创建初稿2009-12-2320.20内部评审2009-12-2431.00发布2009-12-25引力11.1 编写目的11.2背景11.3 11.4 参考资料1系统设计总体说明22.1 系统结构22
2、.1.1 便件结构22.1.2 软件结构22.2 软件运行平台3模块详细设计13.1 时测模块43.1.1 功能描述43.1.2 性能要求73.1.3 接口定义73.1.4 1.4程序流程73.1.5 1.6测试要点83.2 电能计量模块81. 2.1功能描述83. 2.2性能要求IO4. 2.3接口定义105. 2.4程序流程106. 2.5测试要点103.3 输入输出模块IO3.3.】功能描述103.3.2性能要求133. 3.5测试要点163.4 需JK统计模块161. 4.1功能描述163. 4.2性能要求174. 4.3接口定义175. 4.4程序流程176. 4.5测试要点173.
3、5 电能质埴分析模块171. 5.1功能描述172. 5.2性能要求203. 5.3接口定义204. 5.4程序流程205. 5.5测试要点203.6 越眼保护模块201. 6.1功能描述203. 6.2性能要求214. 6.3接口定义215. 6.4程序流程216. 6.5测试要点213.7 数据记录模块213.7.1功能描述213.7.2性能要求213.7.3接口定义213.7.1程序流程223.7.5测试要点223.8通讯模块223.8.1功能描述223.8.3接口定义223.8.4程序流程233.8.5测试要点243.9界面设计243.10接口253.10.1外部接口253.10.2内
4、部接口271引言1.1 缰写目的本文档是根据UQI,-212多功能网络电力仪表概要设计说明书而编制的,旨在确定HQ1.-242多功能网络电力仪衣的详细设计说明.通过本详细设计说明书,可以了解到*3.-242多功能网络电力仪我各个模块的详细设计说明.本文档的阅读阅读对象是:项目组成员.评审人员.1.2 W*WQ1.-242多功能网络电力仪衣是在WQ1.-237网络电力仪衣的基础上进行研发,主要增加电能质景分析功能,系统软硬件结构,均参照WQ1.237网络电力仪表。侍开发的软件系统的名称:WQI.-242多功能网络电力仪上.1.3 定义无1.4 参考资料号资料名称说明IHQ1.-242需求现格说明
5、书2HQI.-212概要设计说明书2系统设计总体说明2.1 系统结构2.1.1 件结构硬件系统由四块PCB板组成,显示面板由一块自带段式液晶控制器的电路板及液晶、按键殂成:主机部分由地小系统部分和外用接口部分组成,以小系统部分包含DSP、品振、铁电存储器(包括后门狗、电压失效监测、铁电存储器湎分)组成,外围接口部分则由开入、开出、电压电流采集、系统电源、通讯等几部分组成.图2-1硬件系统框图2.1.2 软件结构软件设计按照模块化的思想,各功能帙块按照要求分过到各中断或任芬中执行. 定时器I周期中断:为程序最高优先级中断,负责完成AD采样数据的转存,内部任务的处理、AD采样的同步、外部任务的调度
6、等: RS485接收中断:负货接收RS485数据并转存至接收数据慑冲区; RS485发送中断:负货将RS485发送缓冲区的数据发送至总线:外部海量任务task。:完成采样数据的处理,电流、电压、功率、频率、功率因数、电度、电压电流H1.角、需用值、统计值等的计算:电能质量分析的计算. 外部越来任务taskO1.:包含8级越限任务、最大最小值统计任务和继电器出11的刷新:外部通讯任务task2:完成RS485协议的处理,包括侦数据的完整性检测,计发数据的准爵和发送: 外部显示任务UISk3:配合按键完成HM1.的展示: 铁电处理任务m疝】:为整个任务中的皎低优先级任务,完成右门狗的复位、铁电数据
7、的写入和读出.优先级降低铁电处理任务main外部显示任务task3外部通讯任务task2外部越限任务tasko1.外部测量任务taskoRS485发送中断RS485接收中研定时器1周期中断图2-2中断和任务优先级2.2 软件运行平台CPU:TMS320F2808F1.ASH:128kSRAM:36k操作系统:无3模块详细设计WQ1.-242多功能网洛电力仪表.功能实现方式分为爱用、部分亚用、设计开发.番功能模块的实现方式如下表所示.模块名称实现方式复用组件名称实时测量更用电能计H部分复用实时电能计款输入输出部分复用开关量怆入需At统计设计开发电能质分析设计开发越限保护部分复用越限方件记录数据记
8、录设计开发通讯模块部分复用遥测、遥控界面设计设计开发3.1 实时测模块3.1.1 功能描述(1)电压测城外部输入电压,经过电阻分压后,再经过运放电跖,送入CPU内部的ADC管脚.由CPU控制ADC对电压信号进行实时采样,得到采样点,利用实时采样点,以真有效也的方法计算电压.pBR2p-3IS4*MBK4BK*BK6-CZ=ZJISOk-r-hBR7BR$BRg旧改5(-=i-BR1.OBRIIBRI2=-=-r-IAK-IHI:r.1.1.图3-1分压电路(2)电流测耻外部输入电流,羟过CT隔离转换后,中接一采样HIR1,R到电压信号.再经过运放电路,送入CPU内部的ADC管脚.由CPU控制A
9、DC时电压佶号进行实时采样,得到采样点.利用实时采样点,以真有效值的方法计驾电流.图3-3CT回路(3)相位与序分量冽fit根据电流电压基波的实部和璜部,枭用查表的方法计算电流电压的相位,其中以A相电压为基准角。得到相位以后,即可根据序分心的分解和计算方法,计算出序分业。(4)功率与功率因素测中用电压利电流的实时采样点,采用真有效但驾法,计匏有功功率.视在功率采用电压和电流的代数乘枳,而无功功率则采用视在功率和有功功率平方差再开平方的方法计算得到的.有功功率除以实在功率.即可得到功率因素.5)频率测量A相电压的波形经比较整形后送入DSP的外部中断弓I脚,采用捕获的方法计算两次中断的间隔时间,并
10、把时间转化成电压的频率,(6)负效性质测瓜通过判定有功功率和无功功率的符号即可判定电压和电流的夹角在舞一个望限,从而可以判定负载性喷。无功功率输入C2)OH1.功功率此无助功率功率闪数(一)(三)3正,功动率(+成无助功率(+)*IM(+)14*i*行功功率输入做仆功叨率(一)仇无功功率(一)功率取畋(一)正,1功功+(+)RA功功率(一)功率因数图36负我性质与功率符号对应图3.1.2 性能!求(I)精度精度分辨率m显示一次值tS.0.2%0.01V0120%Un=5kV电流0.2%0.00IA01.2In=50kA有功功率0.5%OJW0999.9W=15WJM无功功率0.5%OJvar0
11、-4)999.9varV=I500M视在功率0.5%0.IVA099999VA所有泅量他的刷新时间,必需达到预定指标.3.2 电能计模块3.2.1 功邮述(1)电能计量 有功电度有功电度是有功功率对于时间的积分.以kWh为胞位.由于功率是有方向的,正值时消耗能fit负值时择放能!也所以有功电度也存在消耗性有功电改 无助电度同有功电度类似,无动电度是无功功率对于时间的枳分,以kvarh为单位.由于无动功率也是有方向的,正值时无动功率由电源流向负我(感性),负伯时由负载(容性)馈回电源。所以无功电仪也存在正负方向,也可称为感性无功电度(EqJmp)和容性无功电度(E(UeXP).同时我们还定义这两
12、种无动电度家的绝对(ft之和叫作绝对值和无功电度(EqjotaI):而两拧绝对假之差为冲无功电度(Eq_nct. 视在电度视在电度是视在功率对于时间的枳分.没有消耗性和拜放性的区别.(2)秒表功德WQ1.242具有定时自动抄表功能.能自动记录本月JR计电能量数据.自动备份上月电能数据.限计自上一次清零以来的电能fit,具符多种消零方式“(3)分时计快仪表支持分时计费功能.8个时段,4种费率可设定.在系统参数设世中,用户可以最多可定义8个时段.每个时段费率可设定为尖(sharp).峰CpcaD、平(no11na1.).谷(Va1.ICy)中的一种.每一个时段均可选择使能或不使能.需要注意的是,时
13、段设置时,所有使能的时段表相加应该涵盖一天中的24小时。仪表会对分时计费参数设定做出判断,如设定的参数有误,会给出告警信息,将开关城中的“自检信息”TOU时间设词”位於.1。当分时计费设定好后,并且分时计费使能时,仪表在统计电度时,既统计上一节所述的实时电度,同时统计分时电度,程序计算电度每周波执行一次,每次计算当前周波的电度埴量,累加到实时电度中,同时,根据系统时间和时段我的费率设定,将当前周波的电度增1.累加到相应的分时计费电度值中(当月TOU与TOU累计).当月ToU包含表3-2与表3-3所示电度(ft:TOU累计包含的电度值与当月TOU类似.不同的是.TOU累计指示的是自系统运行起(或
14、上次清零后)总的TOU电度值.该ToU累计值Ur以手动清零,或者设定为定时济等,在用户设定的时刻自动清零。(4)分时计费抄表分时计费抄表,主要包括当月IOU冻结TOU累计冻结,并能自动保存上月TOU.TOU当月计算模式可以设定为月末计算或者定时计算。当系统运行到设定的ToU冻结时刻时(月末或是用户设定的时刻,仪表会将实时的ToU电度假备份卜来,即为当月TOU冻结;同时将实时的ToU累泞电度值备份为TOU累计冻结。当新的月开始时,仪去会将实时的ToU在份为上月TOU,同时将实时TOU清零,-R新开始联计.3.2.2 性能要求精度#精度分辨率显示一次值有功电度0.5%0.0IWh-O-IOMWh0
15、.5%O-OIVarti-0IOMvarh0.5%0.01VA-O-IOMVA(2)时间特性所布的电度限应IS内计算一次,且不能发生漏计算.3.2.3 接口定义电能计量模块的电度值保存在定义好的结构体里,是以全局变量的类型定义的,便于其他模块直接引用。电度佗衡要在铁电中诳行备份,进行电度值每份时,口接调用铁电模块提供的数据存储函数即可.3.2.4 程摩流程本模块采用直线型流程.逻辑结构简单.3.2.5 测试要点 电度的精度衢海足预定指标, 所有电度数据需要掉电不易失。 当电度计fit到最大值时应能自动翻传后维续累计.3.3 幅入输出模块3.3.1 功能描述(1)开关拉谕入2跖遥信状态采集功能,
16、并可通过扩展板扩展4路开关心输入。支持延时泄波功能,延时时间可设置为OYOOOOmS,支持遥伯变位事件记录,与系统事件记录共享32个存储空间,掉电不丢失记录.支持遥信变位告警功能.该告警功能是通过越限告警来实现的.可以将任一不等式的越限对象选择配置为某一路开入盘状态.需要注意的是.此时不等式条件必须设置为-=且门限值只可以设置为“0”或“1”.开入量除入电平支扑DDAC1.I0V,并兼容DCJAC220V.通过更改限流电阻.可支持DC24V电平标准.出于未添加整流电路,为断交流输入信号有效时,采用的是判断采样点有效的方式,需参照C开入带分析报告。(2)键电器输出2路继电涔输出,并可通过犷展板扩
17、展2跖缚电器输出。具有“电平”和“脉冲”两种输出方式可供选择,可通过软件充置为:告警电平、告警脉冲、遥控电平、遥控脉冲,脉冲电度输出总共五种功能,扩展三Q1.-242多功能网络电力仪表惮蒯设计说明书板维电潺无脉冲电度谕出功能.告瞥电平:该功能需配合越限告警功能来使用。当超限不等式成立,并使能了维电器出口,且时应的维电器工作模式配置为告警电平W,维电器会闭合.需要注意的是,当越限不等式不成立时,该告警电平并不会自动撤销,若要撤销该告警电平,衡要手动复归超限不等式。告警脉冲;告警脉冲与告警电平类似,只是输H1.的告警信号是以脉冲形式输出的.当越限不等式不成立时.该告警怙号也会相应停止.脉冲宽度可以
18、设跟1-50以内的整数,总位为20mS.WQ1.-230支持的两个脓冲之间的最小间依是20mS.遥抄电平:可以通过通讯方式,遥控分合维电器。遥控脉冲;可以通过通讯方式,遥控继电器输出一个脉冲信号,脓冲宽度可设汽。脉冲电度输出:两路继电器航出亦可用来作为脓冲输出电度怆出,但此时RO1.RO2不能再用作报警输出或遥控输出.所备要输出的电度盘(各种不同性质的有功电度或无功电度)可以被选择设定,脉冲常数和脓冲宽度也可设定.脉冲常.数指每个脉冲所代表的电度数,脓冲宽度表示每个脉冲的逻辑“1”所维持的时间。当选择输出的电度吊果计增加达到脓冲常数指定的电度数位时,在RO口上便输出I个设定脉冲宽度的脓冲.脉冲
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