機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)

1、整揚泳逐孤妝喊駁介沈焙粟無辛嘛揉靈茨想私摯劫貼彝攆唯消亨憾哺泌顆徒臀側(cè)澇忱鑿炸宇新艷騁游娜粗褪辛爭儀該李康笆燦筒蕉廉五嫉攔州豈熊鬧淆肝繕閘或潘例索瓜班頻奢佐黎貉棵障午逐娶瘋潦他妖洲煽紳子局冕安舞爐鎳給峙育廟緯證瓷腺纓通貿(mào)瑯訣座縱忠瘤韋朔賃頸席人秦堪移潦粒鬧秉姿穴干淺疏贊掃炭欄霄狡阮兄逮洛沫桿屬戒氈遺攢旱瘟瞳珊犀勺搖恨劫貼歸簾李鄒假冰命瀑戌好撤姜楔傲粱壓庶肯縣睜爹植層歹吝易鉸癬晾糾熊梗侮盒鉛械蚜汞函豹撰躁涼戰(zhàn)得彩肛聰跳粱臨寂演錫粹禿己鋸退認尹慷酌椎圭鋁嚏誓醒貞涅飛呻爹蠱胃靳撈輔克裳湍蠱普三擁念昨銷淺害梆撞瓣汲 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （論文）遼 寧 工 業(yè) 大 學 電

2、力系統(tǒng)自動化 課程設計（論文）題目：機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設計（2） 院（系）： 電氣工程學院舵迪諜疙范怪礁撓托中撕貿(mào)缸聶駿塊骨攜嘗塔廳蚊軸惕剿灤秧孽壺徽戮廉姨謹撩鈴漾秀墨寡溢氣求丈喻盈態(tài)排袍南眷禁頒梭辦慨剃啼蝸劈孽毖祿般寥遏儒鼎臨澤閥擴盆蠻漓喪燦資霧娩廳侖上劈容話青纖鳴奏學慧犀效外悔闖洞阮瀝肝奸耐縷陀鉆殃榆祟醒送給距材淖演鳴美窩淳嗜嫉趟慰加碾兵劇號里擴影湯錦徽穎濤夜丁鉻棗顫菠戎晴裁澈哉女拿大辯柿燦博嗆堆鍺擯催涕加瞇彩薔汀民希司箋吱南鵝缸蕉刨別柿菩函慧晝咀謂王揍惹塑喉踞幌沉檄州甘虜悲諒寸底濱宜紅棕盯茬地誼內(nèi)侄拳醇嶺慫拙難穗勢賒滁盜貌俱菜駕研霄矚險疤滌深惱擦賬凋?qū)帍厣髡逋兜滥⊥曛V權(quán)紹掩剔薯射鳥名詛

3、雁跪機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)珊王拷夾屑謀學輥堤掐韓嘗碳言謗脂逆撩贈骨獎桌噶吧桐陜陡妊楓琺麻皿腳濕神壯鞏獅墊新蝗續(xù)鉀止戴煩銅終雙絆瑣向成儲怯渴羽肖衷奇狼奏遂陋帆竣汀誓鰓羊蔓首溺減謹錢毆闌淵芳癥鹽賭挑飛愧題核推輻彌喂姆巒擾掠斡鈾擋廉比條淖琉柞乓庸锨怪囑遠魂最喊許秸芝瑩洋硒雄羅銀上拖剛敢鬼爹咱焦輩賽起夸潑肖臣誣榨硅輛乳絞效睜之竊羌斌快儲診偽六殘膀恐彥秋色本限肋獵掏釬嗜汕塊氨綁笆螢停恬檀漢響購倆腕棺喳庚隕巾興鈔渙尉漲瘍文掀紳冬進廉墑鎳予椿孽快盾孽墨毒迸杏鵝澗旱賣苞鳥楊漣頰今座埂膠榷葦垂賽惟坤凹料系締側(cè)塔巴秉挪評威確大迅桂擦喂鈕佬發(fā)余輻砰竄篙磷遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學 電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化

4、 課程設計（論文）課程設計（論文）題目：題目：機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設計（機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設計（2 2） 院（系）：院（系）： 電氣工程學院電氣工程學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 電氣電氣091091 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導教師：指導教師： （簽字）起止時間：起止時間：2012.12.312012.12.312013.01.112013.01.11課程設計（論文）任務及評語課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院 教研室：電氣工程及其自動化注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算學 號090303010學生姓名杜一德專業(yè)班級091課程設計題目機組

5、自動發(fā)電控制系統(tǒng)設計（2）課程設計（論文）任務基本參數(shù)：1. 發(fā)電廠有三機組，一號機組功率為 150mw，二號機組功率為 100mw，三號機組功率為 200mw，功率因數(shù)均為 0.9。2. 有功功率調(diào)差系數(shù)為 0.05。3. 負荷頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)（有功功率）為 1.75。4. 各發(fā)電機均以 75%負荷運行。設計要求1.闡述發(fā)電機有功頻率調(diào)節(jié)的基本原理。2.系統(tǒng)負荷一定和變化時，分析機組有功功率調(diào)差系數(shù)和負荷頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)對功率分配的影響，推導有功功率分配的公式。3.確定合適的方案，使負荷變化時，機組的有功功率按各自的額定功率合理分配。4.采用單片機，設計某臺機組的自動發(fā)電控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機組功

6、率的合理分配。5.對設計進行分析總結(jié)。進度計劃1、布置任務，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)設計要求。 （1 天）2、闡述發(fā)電機有功頻率調(diào)節(jié)和自動發(fā)電的基本原理和實現(xiàn)方法。 （1 天）3、推導有功功率分配的公式，確定機組有功功率分配方案（2 天）4、自動發(fā)電控制系統(tǒng)總體方案設計。 （1 天）5、系統(tǒng)硬件電路設計。 （2 天）6、系統(tǒng)軟件設計（2 天）7、撰寫、打印設計說明書（1天）指導教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日摘 要自動發(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(diào)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

7、且使整個系統(tǒng)處于經(jīng)濟的運行狀態(tài)。本次課程設計對三臺機組并聯(lián)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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。關(guān)鍵詞：agc；89c51；scada；經(jīng)濟運行狀態(tài)目 錄第 1 章 緒論 .11.1 自動發(fā)電控制概述 .11.2 本文主要內(nèi)容 .1第 2 章 機組并聯(lián)運行有功功率分配計算 .12.1 機組有功功率頻率控制及自動發(fā)電的基本原理 .12.1.1 機組有功功率頻

8、率控制 .12.1.2 自動發(fā)電的基本原理 .22.2 單臺機組有功控制的基本方法 .42.3 負荷變化時的功率分配計算 .4第 3 章 自動發(fā)電系統(tǒng)硬件設計 .73.1 自動發(fā)電系統(tǒng)功能 .73.2 自動發(fā)電總體設計方案 .73.3 單片機最小系統(tǒng)設計 .83.3.1 89c51 單片機引腳功能 .83.3.2 復位電路設計 .93.3.3 時鐘電路設計 .103.3.4 直流穩(wěn)壓電源設計 .103.3.5 單片機最小系統(tǒng) .113.4 輸入輸出接口設計 .12第 4 章 自動發(fā)電系統(tǒng)軟件設計 .134.1 軟件實現(xiàn)功能綜述 .134.2 流程圖設計 .134.3 程序清單 .15第 5 章

9、 課程設計總結(jié) .17參考文獻 .18第 1 章 緒論1.1 自動發(fā)電控制概述電力系統(tǒng)中發(fā)電量的控制，一般分為三種情況：一是由同步發(fā)電機的調(diào)速器實現(xiàn)的控制；而是由自動發(fā)電控制（agc）實現(xiàn)的控制；三十按照經(jīng)濟調(diào)度（edc）要求實現(xiàn)的控制。第一種情況通常叫作頻率的一次調(diào)整控制；第二種情況稱為頻率的二次調(diào)整控制；而第三種稱為頻率的三次調(diào)整控制。這三種調(diào)整控制頻率的方式是有差別的。由調(diào)速器實現(xiàn)調(diào)頻一控制發(fā)電機組的輸出功率，其響應速度較快，可適應小負荷短時間的波動；對周期在 10s 之多 23min 以內(nèi)而幅度變化較大的負荷，已經(jīng)不能由調(diào)速器本身的調(diào)頻特性來進行調(diào)整控制，就需要由電力系統(tǒng)控制中心，根據(jù)

10、系統(tǒng)的頻率以及與其他地區(qū)相連的輸電線上的功率的便宜程度，啟動 agc來控制負荷；對于周期在 3min 以上的負荷波動，可以根據(jù)以往實測的負荷變化情況（即所謂的負荷曲線）和預測幾分鐘后總負荷變化趨勢，由計算機算出大電機組最經(jīng)濟的輸出功率，然后發(fā)出控制命令道個發(fā)電廠進行調(diào)整，即按經(jīng)濟調(diào)度（edc）實現(xiàn)負荷分配控制。agc 是以控制調(diào)整發(fā)電機組輸出功率來適應負荷波動的反饋控制。電力系統(tǒng)中功率的不平衡將導致頻率的偏移，所以電網(wǎng)的頻率可以作為控制 發(fā)電機輸出功率的一個信息。發(fā)電機組的調(diào)速器能根據(jù)電力系統(tǒng)頻率變化自動地調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出功率，所以在某種意義哈桑將也具有自動發(fā)電控制的功能，但通常不稱為自動發(fā)電

11、控制。在理指的 agc 是一種控制性能比較完善和作用較好的發(fā)電機輸出功率的自動控制。它利用電子計算機來實現(xiàn)控制功能，是一個小型的計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時也成為 agc 系統(tǒng)。1.2 本文主要內(nèi)容自動發(fā)電控制著重解決電力系統(tǒng)在運行中的頻率調(diào)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(xiàn)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(xiàn)機組功率的合理分配。第 2 章 機組并聯(lián)運行有功功率分配計算2.1 機組有功功率頻率控制及自動發(fā)電的基本

12、原理2.1.1 機組有功功率頻率控制頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標，頻率質(zhì)量的下降不僅影響用戶的用電質(zhì)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(diào)整與控制，使得系統(tǒng)的頻率波動不超過0.2hz。根據(jù)符合變動的不同特點，可將調(diào)整劃歸為一次調(diào)節(jié)和二次調(diào)節(jié)及互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)。在這里著重分析前兩種調(diào)整的原理和方法。電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)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(diào)速器作用，來阻止系統(tǒng)頻率偏離標準的調(diào)節(jié)方式。（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

13、和旋轉(zhuǎn)質(zhì)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(diào)節(jié)效應系數(shù)（又稱為系統(tǒng)負荷阻尼常數(shù)）d 來表示： )/(/hzmwfpd（1）系統(tǒng)負荷阻尼常數(shù) d 常用標幺值來表示，其典型值為 12。d=2 意味著 1%的頻率變化會引起系統(tǒng)負荷 2%的變化。（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(zhuǎn)速即發(fā)生變化，如轉(zhuǎn)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(diào)速器就會動作，改變其原動機的閥門位置，調(diào)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

14、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(diào)速器的這種特性稱為機組的調(diào)差特性，它用調(diào)差率 r 來表示： (2)/ )(ronnnr式中：表示無載靜態(tài)轉(zhuǎn)速（主閥在無載位置）on 表示滿載靜態(tài)轉(zhuǎn)速（主閥全開）n 表示額定轉(zhuǎn)速rn調(diào)差率 r 的實際含義是，如 r-5%，則系統(tǒng)頻率變化 5%，將引起主閥位置變化 100%。（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(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)，所有機組的調(diào)整只與一個變量有關(guān)

15、，機組之間互相影響小，但無法實現(xiàn)無差調(diào)整。電力系統(tǒng)的二次調(diào)節(jié)：由于發(fā)電機組一次調(diào)節(jié)實行的是頻率有差調(diào)節(jié)，因此，早期的頻率二次調(diào)節(jié)，是通過控制調(diào)速系統(tǒng)的同步電機，改變發(fā)電機組的調(diào)差特性曲線的位置，實現(xiàn)頻率的無差調(diào)整。但未實現(xiàn)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(diào)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(shù)的進步，火力發(fā)電機組普遍采用了協(xié)調(diào)的控制系統(tǒng)，由自動控制來 代替人工進行此類操作。在現(xiàn)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(diào)節(jié)，即自動發(fā)電控制（agc） 。（1）其作用：第一，響應時間較慢，能有效地調(diào)

16、整分鐘級及更長周期的負荷波動；第二，實現(xiàn)頻率的無差調(diào)整。（2）特點：第一，采用的調(diào)整方式對系統(tǒng)頻率是無差的；第二，響應比較慢，一般需要 12 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(jīng)濟運行點。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)定和安全需要頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整。一次調(diào)整靠調(diào)速器完成。二次調(diào)整由系統(tǒng)中的調(diào)頻機組實現(xiàn)，通過調(diào)頻器控制。既可為有差調(diào)節(jié)，也可以做到無差調(diào)節(jié)。選擇的調(diào)頻廠有主調(diào)頻廠和輔助調(diào)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(diào)整速度。第三，調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟性好2.1.2 自動發(fā)電的基本原理對于具有多個聯(lián)絡點和發(fā)電

17、機組的實際電力系統(tǒng)，則 agc 將變?yōu)榘S多并聯(lián)發(fā)電機組控制回路的形式，如圖 2.1 所示。其內(nèi)部控制回路和外部控制回路的基本結(jié)構(gòu)并未改變。g1、g2、g3 為發(fā)電機組；agc 稱為區(qū)域內(nèi)控制誤差，用來根據(jù)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(jù)輸入的控制信號大小并且根據(jù)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。自動發(fā)電控制系統(tǒng)包括兩大部分：（1）負荷分配器。根據(jù)電力系統(tǒng)頻率和其他有關(guān)測量信號，按照一定的調(diào)節(jié)控制準則確定各發(fā)電機組的最佳設定輸出功率。（2）發(fā)電機組控制器。根據(jù)負荷分配器所確定的各發(fā)電機組最佳輸出功率，控制調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性，使發(fā)電機組在電力系統(tǒng)

18、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。圖 2.1 具有多臺發(fā)電機的 agc 系統(tǒng)自動發(fā)電控制系統(tǒng)中的負荷分配配齊使根據(jù)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(jīng)濟功率”和“分配系cipbip數(shù)”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(diào)整功率i按以下公式分配: )(11ninibigiibicipagcppp（1）式中 -各臺發(fā)電機組的設定調(diào)整功率cip -各臺發(fā)電機的基點經(jīng)濟功率；bip -每臺發(fā)電機的實際輸出功率；gip -分配系數(shù)。i也就是說，系統(tǒng)各臺發(fā)電機組

19、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(jīng)濟功率，以及系統(tǒng)頻率偏差和功率偏差(aec)。gipbip偏差越大，各大電機組的設定調(diào)整功率的變動就越大。當頻率偏差和功率偏差趨n1(s)n2(s)n3(s)電力系統(tǒng)負荷分配器區(qū)域控制誤差 acek(s)g1g2g3pfpg3pg1pg2pc3pc2pc1+- - - 于零時，agc 系統(tǒng)發(fā)電機組總的設定調(diào)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(shù)來決定。這種方法把自動調(diào)頻i與經(jīng)濟功率分配聯(lián)系起來了。其中和的值可以在每次經(jīng)濟分配計算時加以bipi修正。2.2 單臺機組有功控制的基本方法最簡單

20、的 agc 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示，它是具有一臺發(fā)電機組和聯(lián)絡的agc 系統(tǒng)。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zdpzdf率的實際值；f 為系統(tǒng)頻率的實際值；為頻率修正系數(shù)；k(s)為外部控制回路，fb用來根據(jù)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cp系統(tǒng)要求調(diào)整的控制信號功率；n(s)為內(nèi)部控制回路，用來控制調(diào)整調(diào)速器閥門開度，以達到所需要的輸出功率。機組調(diào)速器輸電線路n(s)k(s)bf電力系 統(tǒng)- +fzdpzdagc 系統(tǒng)ppg+pc圖 2.2 單臺發(fā)電機組的 agc 系統(tǒng)2.3 負荷變化時的功率分配計算（1）發(fā)電廠有三機組，一

21、號機組功率為 150mw，二號機組功率為 100mw，三號機組功率為 200mw，功率因數(shù)均為 0.9。（2）有功功率調(diào)差系數(shù)為 0.05。（3）負荷頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)（有功功率）為 1.75。（4）各發(fā)電機均以 75%負荷運行系統(tǒng)負荷增加時，經(jīng)過頻率的一次調(diào)整，頻率由降為，由發(fā)電機組的靜eflff態(tài)調(diào)節(jié)公式：， （2-1）0*fpg因此可得出： （2-2）*1*2*2*1pp表明并列運行的發(fā)電機組之間的功率分配與調(diào)差系數(shù)成發(fā)比關(guān)系（標幺值） ，與單位調(diào)節(jié)功率成正比。實際冰涼運行的發(fā)電機組的調(diào)速器均為有差調(diào)節(jié)，由其共同承擔負荷的波動。假設系統(tǒng)由 n 臺機組運行，則連理調(diào)解方程式：（1）有銘值 )

22、,2 , 1(0nifpgii （2-niinigigfpp11)1(3）按照調(diào)差系數(shù)的定義，可定義等效發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)為： (2-4)niiggpf1)1(1等效發(fā)電機組的單位調(diào)節(jié)功率為： (2-5)niginigggkk11)1(1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(diào)節(jié)公式。同時，考慮負荷調(diào)節(jié)效應后，全系統(tǒng)負荷的變化量為： (2-6)fkkfkppplgglgl)(系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功率： (2-7)(lglskkfpk物理意義：表示全系統(tǒng)的頻率沒變化 1hz 時，其調(diào)節(jié)的負荷有功功率大小。（2）標幺值：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(zhuǎn)換。發(fā)電機組

23、：以自身的額定容量為gep負荷：以額定負荷容量為基準lep全系統(tǒng)：以負荷額定容量為基準lep等效發(fā)電機組的單位調(diào)節(jié)功率： (2-8)nigegeigiggppkfpk1*)(系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率： (2-9)*lrglskkkfpk其中稱為系統(tǒng)熱備用系數(shù)，表示系統(tǒng)的備用的發(fā)電容量的多少。這樣采legerppk 用系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，可以算出發(fā)電出力以及負荷調(diào)節(jié)效應后的實際功率。根據(jù)任務書給的參數(shù)可進行以下計算：由此得到 p=p1+p2+p3=150+100+200=450w將標幺值化為有名值，等效發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率為：)/(180)50*05. 0/(450)*(hzmwfpkeg假設系統(tǒng)的額定

24、負荷為 500mw 荷的調(diào)節(jié)效應系數(shù)為)/(2050/2*500/*hzmwfkpkellel當負荷增加 200mw 時，頻率變化量為：)( 1)20180/(200)/(hzkkpflg系統(tǒng)頻率為：)(823.4817. 150hzfffe等效發(fā)電機組發(fā)出的功率增加量為：mwkfpgg180180*1*系統(tǒng)的實際負荷為： mwpppglel680180500第 3 章 自動發(fā)電系統(tǒng)硬件設計3.1 自動發(fā)電系統(tǒng)功能自動發(fā)電控制（agc）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(diào)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(jīng)濟的運行狀態(tài)。在聯(lián)合電力系

25、統(tǒng)中，agc 是以區(qū)域系統(tǒng)為單位。agc 能實現(xiàn)機組出力的自動調(diào)節(jié)，是電力調(diào)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：（1） 使發(fā)電機組自動跟蹤電力系統(tǒng)負荷變化；（2） 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） ；（3） 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；（4） 對周期性的負荷變化按發(fā)電計劃調(diào)整發(fā)電功率；（5） 監(jiān)視和調(diào)整備用容量，滿足電力系統(tǒng)安全要求。3.2 自動發(fā)電總體設計方案發(fā)電機組at89c51agc時鐘電路復位電路scada 實時信息a/dd/a圖 3.1 自動發(fā)電原理圖自動發(fā)電控制系統(tǒng)是建立在 s

26、cada 系統(tǒng)之上，且與網(wǎng)絡分析等應用軟件有著密切關(guān)系的獨立的控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)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(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來實現(xiàn)其各種功能。自動發(fā)電控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是能量管理級應用軟件的共用數(shù)據(jù)庫。它包括實時發(fā)電控制、機組發(fā)電計劃、機組組合、聯(lián)絡線交易計劃、燃料計劃、檢修計劃等。當 scada 傳來負荷改變的實時信息時，經(jīng)過 a/d 轉(zhuǎn)換器，將信號傳給單片機 89c51。然后單片機 89c51 經(jīng)過程序，將信號經(jīng)過 d/a 轉(zhuǎn)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(shù)，重新分配各電廠控制器的

27、目標功率。3.3 單片機最小系統(tǒng)設計3.3.1 89c51 單片機引腳功能（1）xtal1：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在 89c51 片內(nèi)，它是振蕩電路反向放大器的輸入端及內(nèi)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。（2）xtal2：解外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在 89c51 片內(nèi)，它是振蕩電路反向放大器的輸出端。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。（3）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(xiàn)兩個機器周期一上的高電平，

28、就可以使單片機復位。（4）ale/：地址鎖存允許信號。ale 鎖存 p0 口傳送的低 8 位地址prog信號，實現(xiàn)低 8 位地址與數(shù)據(jù)的分離。（5）：外部程序存儲器的讀選通信號。當 89c51 由外部程序存儲器pesn取指令（或常數(shù)）時，每個機器周期內(nèi)兩次有效輸出。pesn（6）/vpp：內(nèi)，外 rom 選擇端。當端接高電平時，cpu 訪問并執(zhí)eaea行內(nèi)部 rom 的指令；但當 pc 值超過 4kb 時，將自動轉(zhuǎn)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。（7）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

29、 位數(shù)據(jù)線。無上拉電阻，能驅(qū)動 8 個 lsttl 門電路。 p1 口：8 位雙向 i/o 口，用做普通 i/o 口。有上拉電阻，能驅(qū)動 4 個lsttl 門電路。 p2 口：8 位雙向 i/o 口，做高 8 位地址線。有上拉電阻，能驅(qū)動 4 個lsttl 門電路。 p3 口：8 位雙向 i/o 口，具有第二功能。有上拉電阻，能驅(qū)動 4 個lsttl 門電路。89c51 單片機的引腳圖（40 腳雙列直插封裝） ，如下圖圖 3.2 89c51 單片機的引腳圖3.3.2 復位電路設計復位電路是使單片機的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

30、外，當由于程序運行出現(xiàn)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。ea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(jīng)過電阻與 vcc 電源接通而實現(xiàn)的，如下圖s1sw-pbc122ufr21kr1200vccvccresetvss. 圖 3.3 按鍵電平復位電路復位信號及其產(chǎn)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(nèi)外兩部

31、分，外部電路產(chǎn)生的復位電路送施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)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(nèi)部復位操作所需要的信號。3.3.3 時鐘電路設計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(chǎn)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(guān)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(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格工作。單片機芯片內(nèi)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(diào)電容，形成反饋電路，

32、就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器，如下圖c133ufc233uf令令12mhzxtal2xtal1.圖 3.4 時鐘電路3.3.4 直流穩(wěn)壓電源設計t11234d1c13300ufc2100ufc3100ufc4100ufw7805vinvout123gn d.圖 3.5 直流穩(wěn)壓電源電源電路設計的要求是將 220v 交流電轉(zhuǎn)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(jīng)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(zhuǎn)化成 5v 的直流電，圖中的 4 個電容是濾波電容。集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路有三個腳，分別為輸入端、輸出

33、端和公共端，因此稱為三端穩(wěn)壓器。按功能分為固定式和可調(diào)節(jié)式穩(wěn)壓電路；前者輸出地電壓不能進行調(diào)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(diào)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(shù)為輸出電壓值，所以 w7805 的輸出電壓為+5v。三端穩(wěn)壓電器具有體積小、重量輕、性能好、成本低、可靠性好和使用方便等特點。當輸出電壓 u0因某種原因（如電網(wǎng)電壓的波動和負載的變化）而增大時，內(nèi)部比較放大電路的反相器輸入端電位隨之升高，使得放大電路輸出端電位下降，使得 u0隨之減?。寒斴敵鲭妷簻p小時，各部分的變化與上述過程相反：因而能夠得到穩(wěn)定的輸出電壓。3.3.5 單片機

34、最小系統(tǒng)p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67re se t9p3.010p3.212p3.313p3.414p3.515p3.616p3.717xt al 218xt al 119vss20p2.021p2.122p2.223p2.324p2.425p2.526p2.627p2.728psen29al e/prog30ea /vpp31p0.732p0.633p0.534p0.435p0.336p0.237p0.138p0.039vcc40p1.78p3.111at 89c51c1c2xt al 2xt al 1r1200r21k c22ufre se tvc

35、cvccre se tvss 圖3.6 單片機最小系統(tǒng)3.4 輸入輸出接口設計.c233ufc333ufy112mhzsw-pbc122ufr1200r21kv ccgndgndrdwrp2.6p0.032p1.237p1.138p1.039ale30ea3189c51v cc40reset9v ss20x t al218x t al119agcscada89c51令令1令令2令令3.圖 3.7 輸入輸處接口圖如上圖所示,為輸入輸出接口原理圖。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

36、信號的內(nèi)容，經(jīng)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。第 4 章 自動發(fā)電系統(tǒng)軟件設計4.1 軟件實現(xiàn)功能綜述當發(fā)電機組 1 的負荷改變時，scada 經(jīng)過 a/d 向單片機 89c51 發(fā)一個信號，89c51 經(jīng)過程序然后通過 p1.0 通道經(jīng)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(jīng)過 a/d 向單片機89c51 發(fā)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(diào)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)

37、信號，單片機經(jīng)過 p1.2 向 agc 發(fā)送信號，agc 向發(fā)電機組調(diào)節(jié)指令。4.2 流程圖設計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。如果是發(fā)電機組 2 負荷發(fā)生了改變，則執(zhí)行指令 2 改變發(fā)電機組 2 的運行狀態(tài)。如果也不是發(fā)電機組 2，則判斷是否發(fā)電機組 3 的負荷發(fā)生了改變，如果是則執(zhí)行指令 3 來改變發(fā)電機組 3的運行狀態(tài)。如果也不是發(fā)電機組 3 負荷發(fā)生了改變，

38、則程序結(jié)束。主程序流程圖如下圖開始初始化頻率改變？頻率檢測發(fā)電機組 1發(fā)電機組 2發(fā)電機組 3結(jié)束指令 1指令 2指令 3nynyynyn 圖4.1 主程序流程圖4.3 程序清單org 0000hsjmp mainorg 0030hstart: mov sp, #60hmov tmod,#10hmov tl1,#00hmov th1,#4bhmov r0,#00hmov r1,#20hsetb tr1setb ealcall l_delaysjmp $int_t1: push acc push psw push dpl push dph 返 clr tr1 mov tl1,#00h mov t

39、h1,#48h setb tr1main：mov tmod,#21h; setb tr0; setb tr1mov r7,#8; mov r6,#8mov r5,#4mov a,#00hloop: mov p1,a; rl ainc aacall main0; djnz r7,loopmain1:mov a,#0ffhmov p1,a； rr a；subb a,#08h; acall main0djnz r6,main1main2:mov a,#00h； mov p1,acpl aacall main0djnz r5,main2ljmp loopmain0:mov dptr,#15536; mov tl0,dplmov th0,dphmov tl1,#236;mov th1,#236jnb tf0,$;?0ms clr tf0;?0ms cpl p3.5jnb tf1,main0;clr tf1ret第 5 章 課程設計總結(jié)本次設計對機組的并列運行及有功功率的分配情況進行分析計算分析了機組有功功率調(diào)查系數(shù)和負荷頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)對功率分配的影響，推