32智能电力监测装置的设计

发布时间：2017-01-01 17:41

本文关键词：基于DSP的断路器在线监测与诊断系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

图12LCD显示流程；4.4.5数据存储软件设计；数据存储程序主要是对发生故障时对电压电流的值以及；4.4.6时钟模块软件设计；DS1302的控制字格式如下：；控制字的最高位有效位（7位）必须是逻辑1，如果是；位6：如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示；位0（最低有效位）：如为0，表示要进行写操作，为；控制字总是从最低位开始输出；DS1302程序流程图

图12 LCD显示流程

4.4.5 数据存储软件设计

数据存储程序主要是对发生故障时对电压电流的值以及发生故障的时间进行记录，以便进行故障的查找和排除。在每次单片机对ATT7022A读完数据后，程序会主动把读回的数据与设定的故障值比较，如果确定发生故障则做相应的记录处理，发出警告。

4.4.6 时钟模块软件设计

DS1302的控制字格式如下：

控制字的最高位有效位（7位）必须是逻辑1，如果是为0则不能把数据写入DS1302中。

位 6 ：如果为 0 ，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 数据；位5至位（ A4 ～ A0 ）：指示操作单元的地址；

位0（最低有效位）：如为 0，表示要进行写操作，为 1表示进行读操作。

控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入DS1302 ，数据输入从最低位（0 位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出 DS1302 的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。

DS1302程序流程图如图13所示：

4.5 本章小结

在这一章具体介绍本设计的整个软件设计流程和各个功能模块程序的设计思想以及实现过程。

5 对ATT7022A的软件校表

校表是电能仪表设计中的重要环节，它也是保证仪表参数能否达到国家标准的关键步骤。ATT7022A支持全数字校表，即软件校表，这使得仪表的校正变得更加方便。经过校正的仪表，有功精度可高达0.5级，无功精度为2级。ATT7022A提供的校表参数寄存器主要包括相位补偿区域设置、相位校正、功率增益校正、电压/电流校正、比差补偿设置、启动电流、高频脉冲输出设置、断相闽值电压设置和合相能量累加模式等寄存器。本仪表中所要校准的参数主要有：电压/电流有效值，功率、相位，其中电压/电流有效值的校准是功率校准的基础，它直接影响到功率校准的精度。构成电压/电流通道的抗混叠滤波器RC元件存在容差，容易导致两个通道相位失配，也会给最终测量带来误差，引起这个误差的相位可以与互感器的角差一起得到校正。

ATT7022A上电复位后，校表寄存器的初始数据为默认值，此时读出的计量参数值和实际值不符，为了能正确读取各计量参数寄存器的数值，因而需要对校表寄存器进行设置，以将测量值减小到误差范围之内。由于该电能芯片校表寄存器种类很多，所以仅介绍用到的几个主要的寄存器。

(l)电压电流有效值校准

对于电压校正寄存器Ugain，(地址为0x1B一0x1D)，在Ugain=0时，标准表上读出实际输入电压有效值为Ur，通过SPI口读出测量电压有效值寄存器的值为DataU，这是一个24位补码形式的二进制数据，最高位为符号位。经过处理后才能得到我们所能使用的实际数值，即测量电压有效值认Urms,计算公式如式(1)所示: Urns=DataU*210223 (1)

于是电压校正寄存器值Ugain=Ur/Urms-1 (2)

如果Ugain>0,则，Ugain=INT[ Ugain*2]

如果Ugain<0,则，Ugain=INT[ Ugain*2+2]

在ATT7022A中三相电压校正寄存器A/B/C地址分别为0x1B,0x1C,0x1D

对于电压的校正操作如下（以A相为例）

在上电复位时先要进行校表寄存器的清零然后才写入校表数据

write_spi(0xc3,0x00,0x00,0x00);// 清校表数据

write_spi(0xc9,0x00,0x00,0x00); //校表数据写使能开 232423

write_spi(0x1B,0x20,0x00,0x00); //A相电压校表值

(3)同理，已知实际输入电流有效值为Ir,测量电流有效值为Urns=DataI*2

于是电流校正寄存器值Igain=Ir/Irms-1 (4)

如果Igain>0,则，Igain=INT[ Igain*2]

如果Igain<0,则，Igain=INT[ Igain*2+2]

在ATT7022A中三相电压校正寄存器A/B/C地址分别为0x26,0x27,0x28

write_spi(0xc3,0x00,0x00,0x00);// 清校表数据

write_spi(0xc9,0x00,0x00,0x00); //校表数据写使能开

write_spi(0x26,0xCC,0xCC,0xCC); // A相电流校表值

(2)功率增益补偿寄存器

功率的校正要在功率因数等于1的条件下进行。已知标准表上读出的误差为：eer; 功率增益补偿寄存器的值Pgian计算公式为： Pgian=??eer (5)

如果Pgian>0,则Pgian=INT[Pgian*2]

如果Pgian<0,则Pgian=INT[Pgian*2+2]

其中，误差eer可以从标准表中直接读出，也可以由下面的公式求出：

23242323242310223

对于功率的校正过程与电流电压校正过程相似。

(3)失压阀值设置寄存器

失压阀值是根据校正后的电压值进行设定的，计算公式（6）如下：

FailU=Un*2*D (6)

其中，Un为校正后的电压值，D表示失压电压值，是一个百分数。例如，校正后的额定电压值为100V，失压电压值D为15%，则失压寄存器的值为100*2*15%=0x01e000。也就是说设定失压阀值寄存器后低于Un的15%即15V后将给出失压指示。

（4）相位校正

当功率校正完了后，再进行相位补偿，在功率因数等于0.5处进行校正，已经在功率因数等于0.5处的标准表误差为eer，侧相位补偿公式如下：

??cos(1+eer*0.5)-?/3 2323

如果??0，，则Phsreg=INT[?*2]

否则，Phsreg=INT[?*2+2]

232423

参考文献

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［2］丁文书黄训诚胡起宙等变电站综合自动化原理及其应用中国电力出版社［3］王明俊于尔铿等编著配电系统自动化及其发展

［4］杨冠成编电力系统自动装置原理水利电力出版社

［5］常健生主编检测与转换技术吉林工业出版社

［6］李秉操张登举等编著单片机接口技术及其在工业控制中的应用

［7］刘健倪建立等编著配电自动化系统

［8］黄伟李大鹏张画浅析变电站综合自动化系统的发展【J】供电企业管理［9］李林锋。变电站综合自动化技术的最新应用【J】。热能技术 2008.03

［10］罗军.浅谈变电站自动化系统的新技术的发展【J】。供电企业管理 2008.02 ［11］张军民.110KV总降压站自动化改造【J】鄂钢科技.2008.01

［12］毛晨梅.备用电源自投装置的设计探讨【J】安庆科技.2008.02

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技.2008.01

［14］曹国臣.基于DSP的断路器在线监测与诊断系统的设计与实现【D】.武汉理工大学.2008

［15］黄腾.王文辉.黄劲松.变电站综合自动化系统【J】.电气时代.2009.07

［16］葛葆华.高压短路器状态监测与故障诊断【D】.中国优秀硕士学位论文全文数据库.2010.08

[17]ATT7022A用户手册 2005.03.28

[18]ATT7022A应用笔记

附录

实物图如下

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