研究电路论文

研究电路论文

我们从一个试验的观察结果得出RLC串联谐振的效果和造成谐振的必要条件。试验装置需要一台信号发生器，一个电容一个有几欧姆直流电阻的电磁线圈，还有一个高频电流表，用于观察发生谐振时的电流变化。试验前，先把电容线圈和电流表统统串联起来，把两端连接到信号发生器，好了。试验开始，打开信号发生器电源开关，频率调节钮在0位。这时电流表没有显示，随着调节钮的角度不断加大频率输出的不断提高，在某一时刻，电流表开始微微抖动。这是进入谐振的前兆，所谓准谐振状态。再加大钮的角度，猛然间电流表有了很大的显示，到这里已经进入谐振状态。接着再次加大钮的角度，电流表又有小的显示，证明电路又退出了谐振。试验说明刚开始输出频率很低，电容的阻抗极高，不能形成谐振，进入准谐振状态时频率已经够高了，但是感抗和容抗还没有相等。频率再提高，进入感抗，容抗完全相等的那一刻，谐振发生了。当频率进一步提高，感抗已经大于容抗，因此电路也退出谐振。以上试验说明了RLC谐振的必要条件是在某一特定频率条件下，而且感抗，容抗必需相等，在这里我们忽略线圈的直流电阻，才能形成谐振。

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电子式多功能电能表的设计与实现

本文阐述了电子式多功能电能表的设计方法、硬件设计的技术关键和软件设计流程。并以NEC的uPD78F0338单片机为例,实现了一款具有四种费率、六条负荷曲线和两套费率结构的三相四线电子式多功能电能表
电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入,工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善,往往仅是针对某些地区的特定要求开发,缺乏通用性,某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。
这是一款智能型高科技电能计量产品,该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能,还具有多费率控制,负荷曲线记录,各相失压、过压、频率超限记录,数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。
软件代码全部采用C/C++语言编写,编码效率高,可维护性好,便于实现模块化设计,可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合GB/T 17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》的要求。

多功能电能表的总体结构和硬件设计

多功能表总体结构
电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器,它负责按键输入扫描、工作状态检测,计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS—485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等;其他辅助模块主要有:时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。

高性能主控制器单元
主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC,并可通过简单的接口进行在系统编程,极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言,较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。

串口复用通信单元
通信电路模块主要包括TSOPl838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。
本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。

高精度电量计量模块
计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904,电流互感器和其他外围电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片,可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等,可以单独计量每一相的用电信息,符合IEC521/1036标准,可达到1级交流电能表的精度要求,各数据寄存器具有24位精度,可通过三线SPI接口与CPU交换数据。从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其外围电路图如图3所示。

其中,CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口,用于传输控制命令和测得的电量数据,IIps、IIPt、IIPr用来对电流取样,IVPl、IVP2、IVP3用来对电压取样。

时钟日历模块
时钟电路采用EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片。内部集成了32.768kHz的石英晶体振荡器,简化外围电路,并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率;同时集成有时钟和日历计数器,可选择24或12小时显示模式,时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整,并提供0.1Hz或1024Hz的定时脉冲输出,以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。RTC-4553引脚及其外围电路图如图4所示。
其中,SCK、Sin、Sout与主处理器接口,用于发送控制指令或者传输日期时间数据,本系统日历时钟模块采用电池作后备电源,以确保在停电状态下,日期时间的准确无误。

多功能电能表的软件设计

数据结构设计
多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。

数据结构设计要点
系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。
内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。

数据寻址方式

EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。

通信口复用功能设计

红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。
红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。
因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。

多功能表程序流程图
多功能表主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等,其流程图如图5所示。
日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主要功能,包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表模块和掉电检测及处理模块等,其流程图如图6所示。

电力通信在电力系统中存在的问题研究论文

电力通信在电力系统中存在的问题研究论文

电网在现代信息时代的社会有着非常重要的地位和价值，但是，我们也要不断的提高电网运行的经济性和可靠性，发挥电网的优势，充分的适应现在信息发展的时代。

一.电力需要高度安全稳定控制系统，自动化监控系统，高度现代化通信系统。

(一) 电力通信的概述。中国电力通信作为世界电力通信大家族的一员，同样经历了前所未有的迅速发展和巨大变化，从总体上看，正在朝着既能体现出中国特色又不隔绝于世界潮流的方向努力，在跨入新世纪之际，我们满怀希望和信心，憧憬着中国电力通信事业兴旺发达的美好前景。

(二) 电力通信技术发展的现状。我国电力通讯系统的发展是非常迅速的，在短短的几十年的时间里，经历了从明线和同轴电缆到光纤传输，从定点通信到移动通信等的发展历程。电力通讯在我国是电网的一个重要组成部分，也是专业性非常强的通讯网。现在，网络的通讯技术也是突飞猛进的发展，电力通讯网也在不断的发展和壮大，这就需要电力通讯在很多方面需要更加的改进和完善。

二.电力通信系统的主要结构与业务种类

(一) 电力通信系统由三部分架构而成，即通信机构，通信装备，通信业务。三个组成元素缺一不可，任何一个环节的落后都会导致电力通信发展的不畅，因此研究新时期下电力 通信发展方向就要从机构体制改革，通信设备技术提高，业务市场发掘拓展这三个方面着眼去看。

(二) 电力系统通信业务的种类。(1)生产控制类，如调电话，远方保护，运动等。(2)行政管理类，如行政电话，传真，0A数据等。(3)市场运营类，如电力公司与用电客户之间的B2G等电子商务。由于电力系统对通信业务有其特殊要求，有些关键性业务在一般公用通信网上难以满足。

三.新时期电力通信的根本任务

(一) 继续完善和提高电力专用通信，为电力系统安全，稳定，经济运行提供更加可靠的保障。

(二)要更加充分地利用电力设施和电力通信设施，形成和扩大新的价值增长点，为保持电力通信发展后劲和提高电力公司竞争能力创造了良好的基础。(1)电力企业的体制改革。(2)发展专用通信。(3)开拓外部市场。(4)配套改革问题。

四.电力通信在电力系统中的应用

(一) 在电力通信同步网的构建。

(二) 在发电领域的电力通信系统。

(三) 在用电领域中的电力通信系统。

(四) 在用电领域中的电力通信系统。

(五) 在智能电网中的电力通信系统。

五.电力通信目前存在的问题表现

(一) 缺乏强有力的统一规划管理，一是电力系统通窍 主作为电力系统附属系统的地位，决定了其无法按照电力系统通信自身发展的规律制定合理的统一规划，二是电力系统通信的投资来源于发电厂，变电站建设项目，也是在一定程度上影响统一规划的实施。三是“八五”后期和“九五”期间，电力建设项目投资主体的多元化和发展的不平衡性，使统一规划的指导性进一步降低。

(二) 重建设，轻运营。由于是国家投资，电力通信项目不单独核发虎收益，所以立项期间争项目，建设期间“吃”投资，运营期间尽可能不投资，其结果即影响电力系统通信的安全，稳定和可靠运行，也制约了其通信能力的充分发挥。

(三) 生产管理基本有序，经营管理严重欠缺。由于没有经营方面的要求，造成了电力系统通信在网络方面缺少电信管理和经营管理的观念和相应的人才，更缺少市场的观念和开拓通信市场的人才。经营管理不状况是造成电力系统通信投资严重浪费的主要原因。

(四) 专业技术人员不足，技术研究气氛不浓，学术带头人与技术专家较少。

(五) 缺乏自我完善与发展的意识和能力。长期被动地依赖发电厂变电站建设的配套工程投资，长期免费为电力企业提供力所能及的通信服务，长期的电力通信技术改造资金不足，严重制约了电力系统通信的'自我完善和发展能力。

(六) 通信技术革命。通信网络结构薄弱。目前，全国电力通信系统，通信网络结构基本上是树形结构或星形结构或是两者的综合，风格的互连性相对较差，很难构成电路的迂回，更不用说是自愈坏了。

(七) 网络管理系统不健全。目前，电力系统通信网的网络管理系统还没有真正实现，只能是PCM，ADM和信道机各自的网络管理系统，难以形成整个通信网络管理.

(八) 干线设备老化，制式落后.由于通信设备元器件老化，设备运行不稳定，难以保证设备运行质量，同时由于制式的老化，使得通信电路缺乏灵活应用，难以适应通信新技术的发展。

六.采取措施

(一)电力信息基础设施是包括传输，交换和各种支撑网在内的一体化的高速信息传输平台，其中传输是基础，交换是核心，支撑网是保证，这三者构成了通信信息基础设施的主体，为此我们应从以下几个方面采取相应的措施。(1)开展市场调研。在电信市场逐步开放的过程中，电力通信应在立足电力系统的前提下，面向社会提供社会。(2)保障技术支持。IP时代的到来，对接入网也提出了新的要求，这些要求包括：实时快速，宽带多媒体，综合化，双向不对称，移动性和可扩展性。它的最大特点是宽带化，即采用光纤到户或采用XDSL技术利用现有铜缆资源或采用HFC技术，积极开发用户宽带接入技术。

(二) 提高人员素质。科学技术是第一生产力，是推动企业不断前进的动力，现在企业的竞争关键是人才的竞争，要使企业立足于不败之地，必须要加大专业人才和经营人才的培养力度，通过多种渠道广纳人才，建设一支懂技术，善管理，会经营的电力通信队伍，同时要提高整个电力通信的服务质量，以适应现代通信的发展和开拓电信市场的需要。

结束语

做好电力通信行业的发展，必须依托于坚固的电网结构，先进的通讯网络，并有完善的金融和法制体系作支撑。目前，电力通讯技术在我国处于稳步上升发展的时期，其发展前途和生命力都是非常强大的，因此，对于电力通讯技术与资金的投入都是重要的方面。