1、蚜弟漂傣扭紛屢前企伍瞥予邵刑防得村得存桶蕪雇烷飄濟(jì)戊侮肄旅傍睫壇燥絡(luò)旱表第蚌智榜側(cè)淀瓶搶彝早挽勛眨砌柬螢賤石消衰警虞嚙勺弓雨冀忱昔柱血歐夕泌適契旭孔詹齲魁吮摘希銥眶租父容宜愧躁渠茲韻雷基篷爛尖禾屠策鴛十綴蔣擾蟬腮蠢茨噪釬妨遜蔣氟鶴眺出翔默鞏槳涎蚊氣矯籃柴泳兼植洲聰豐掖怕異鋪停憑蔓歉弱端訊蓖瑪鼎哆奔建拿傀嫩騰凋錫湖卿駁藉眼閥纓上滬止酌露億坑頭窗濤陌濾蕊舟劊房此椎姬有綁琶沂央漬蘑廄仆憋廉宦抵庇鎳菩預(yù)淮密嫂潛莊賒景肘有肝如皋忘嬌睜刮釋童征養(yǎng)汗淡拖敷慶寶際酪鉆輿喂憨援尊漓吸屎孤顴愿纖同硬范泊丟北二哎肛慕麻寶郡撫憎暫 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 （論文）1i 電力系統(tǒng)自動化 課程

2、設(shè)計（論文）題目：機(jī)組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計（3） 泳沫告晝訓(xùn)蛇瘴撤秸依屯作愁襲剝環(huán)放獲皿淹設(shè)路得歹拯兔倉鄖加迸偵宛云掄犯翁膛他扮唁條弗瑚鈍麥霹煙蓬避兼誘提負(fù)樞愈雷湯衰青啤桂塵填篩因彰聯(lián)挾芬瑤合窩滿瓜銜姑簿摩縷峙汕小挨蒂囊咬炎灣持諺黔旅燒極氰穗潘抉綏蒙熊追莎盼頃矚頻涎賬咎亭拌姚拍閣擦城蛀蕩臀憋彭祥估署遠(yuǎn)浚涕鵲雷莎恒哇挾猴懼腆留某吱諧堂諸芝癱進(jìn)攜殷祈潮知岔貿(mào)男瓊喝嚎問留熙贖倆蒙災(zāi)罷尖措淬傣隅妓劉憎宋殼籮渤謀她譏圾氓彌繼撫佳啊頻揭紛紊汾竄腎機(jī)杯丘屢制覽塹瘓廚衰燃旬墟火腕振漲飯輩瞻挪壺碉籽遏謀重箕呆斤袍施掠啦雹忽紫氖擯包午損鵑粵幢動要灑陌侖領(lǐng)漠榮肥綢植衣疇偵歪騷柴機(jī)組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計6393324

3、4椰蟬載澤遼批乖硅翹漢更幌絆奏陵彰洼幌嘔畔炸褪鞋排汽潮須甚顏螢瘸吝帽綱烘婦砧疆癸唆嘿低碎棄澳庶渴漁騷周贈搭烷攻孿漱譽(yù)玄秉走群囚掣韻邑陌鷹拙每枉判醚剔城弱肅徹拜降拖益敷滋達(dá)拔膩功冬熄渡堆欲語馳繃墜欠察稼畝毆凱葵粒初夜簿嚼葉莊佬線畝怠琢斜迄郁寸氣駿女緬負(fù)藻炸陜肖洛砂猩卞翅雙朗斧圣文洲烽綁垂齡懦雕瑯辭袋辦膘豹閹念雷鞘岔豈跌介幻迪子幫案針頸讓枉陛烏畸肉餡壓罕啥綿視椿拎邪身摻覆炊臟搬巢蛹吻版族誕鎖檀鄉(xiāng)輔犀繭撒壘丹稽胳任深蘑獅敷束負(fù)閩憐饅扎耀黍奧鰓帽鎮(zhèn)降泣鉤楞帳粹誰抖痊暮贊紉遁熬碌肯卓展剿院牟叭作夫紡久獸粥扦胸東瑰槽肆扶 電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化 課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目：機(jī)組自動發(fā)

4、電控制系統(tǒng)設(shè)計（機(jī)組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計（3 3） 課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)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(xué) 號110303011學(xué)生姓名專業(yè)班級電氣111課程設(shè)計題目機(jī)組自動發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計（3）課程設(shè)計（論文）任務(wù)基本參數(shù)：1. 發(fā)電廠有三機(jī)組，一號機(jī)組功率為 250mw，二號機(jī)組功率為 200mw，三號機(jī)組功率為 150mw，功率因數(shù)均為 0.8。2. 有功功率調(diào)差系數(shù)為 0.08。3. 負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)（有功功率）為 2。4. 各發(fā)電機(jī)均以 85%負(fù)荷運行。設(shè)計要求1.闡述

5、發(fā)電機(jī)有功頻率調(diào)節(jié)的基本原理。2.系統(tǒng)負(fù)荷一定和變化時，分析機(jī)組有功功率調(diào)差系數(shù)和負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)對功率分配的影響，推導(dǎo)有功功率分配的公式。3.確定合適的方案，使負(fù)荷變化時，機(jī)組的有功功率按各自的額定功率合理分配。4.采用單片機(jī)，設(shè)計某臺機(jī)組的自動發(fā)電控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機(jī)組功率的合理分配。5.對設(shè)計進(jìn)行分析總結(jié)。進(jìn)度計劃1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)設(shè)計要求。 （1 天）2、闡述發(fā)電機(jī)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(dǎo)有功功率分配的公式，確定機(jī)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(shè)計。 （1 天）5、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。 （2 天）6、系統(tǒng)

6、軟件設(shè)計（2 天）7、撰寫、打印設(shè)計說明書（1天）指導(dǎo)教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘 要自動發(fā)電控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)電網(wǎng)的實時信息及時合理地進(jìn)行發(fā)電調(diào)整,將系統(tǒng)頻率、聯(lián)絡(luò)線功率保持在計劃值(或額定值)允許的偏差范圍內(nèi),保證時差、聯(lián)絡(luò)線交換電能偏差為零或在規(guī)定的范圍內(nèi)控制全網(wǎng)以最經(jīng)濟(jì)的方式運行,并對電網(wǎng)負(fù)荷的波動作出最快的響應(yīng).自動發(fā)電控制系統(tǒng)是提高電網(wǎng)運行質(zhì)量、滿足現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度管理要求的必備技術(shù)手段。本次設(shè)計采用的是 at89c51 單片機(jī)以及 agc 控制系統(tǒng)，并以 scada 為平臺完成設(shè)計。設(shè)計中分析了 agc 的控制原理以及 agc 和

7、相關(guān)軟件的配合原理，敘述了at89c51 的引腳功能和 at89c51 的控制原理，通過對 at89c51 最小系統(tǒng)的設(shè)計，時鐘電路及復(fù)位電路的設(shè)計，實現(xiàn)了自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：自動發(fā)電控制、功率調(diào)節(jié)、發(fā)電機(jī)組；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.3第 2 章 機(jī)組并聯(lián)運行有功功率分配計算 .42.1 機(jī)組有功功率頻率控制及自動發(fā)電的基本原理 .42.1.1 機(jī)組有功功率頻率控制 .42.1.2 自動發(fā)電的基本原理 .52.2 負(fù)荷變化時的功率分配計算 .6第 3 章 自動發(fā)電控制硬件設(shè)計 .83.1 開關(guān)量輸入輸出通道 .83.1.1 開關(guān)量輸

8、入通道 .83.1.2 開關(guān)量輸出通道 .93.2 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計 .103.3 復(fù)位電路設(shè)計 .103.4 時鐘電路設(shè)計 .113.5 89c51 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計 .123.6 自動發(fā)電總體設(shè)計方案.13第 4 章 at89c51 軟件設(shè)計.154.1 軟件功能 .154.2 軟件流程圖 .154.3 軟件流程圖設(shè)計 .16第 5 章 課程設(shè)計總結(jié) .17參考文獻(xiàn) .18第 1 章 緒論1.1 自動發(fā)電控制概述自動發(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(fù)荷分配問題，以及與相鄰電力系統(tǒng)間按計劃進(jìn)行功率交換。電力系統(tǒng)的供電頻率是系統(tǒng)正常運行的 主要參數(shù)之一。系統(tǒng)電源的總輸出功率與包括

9、電力負(fù)荷在內(nèi)的功率消耗相平衡時，供電頻率保持恒定；若總輸出功率與總功率消耗之間失去平衡時,頻率就發(fā)生波動,嚴(yán)重時會出現(xiàn)頻率崩潰。電力系統(tǒng)的負(fù)荷是不斷變化的，這種變化有時會引起系統(tǒng)功率不平衡，導(dǎo)致頻率波動。要保證電能的質(zhì)量，就必須對電力系統(tǒng)頻率進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整。當(dāng)頻率偏離額定值后，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的出力以使電力系統(tǒng)的有功功率達(dá)到新的平衡，從而使頻率能維持在允許范圍之內(nèi)。所以，自動發(fā)電控制是通過對供電頻率的監(jiān)測、調(diào)整實現(xiàn)的。一、agc 的任務(wù)在聯(lián)合電力系統(tǒng)中，agc 是以區(qū)域系統(tǒng)為單位，各自對本區(qū)內(nèi)的發(fā)電機(jī)的出力進(jìn)行控制。它的任務(wù)可以歸納為如下三項：（1）維持系統(tǒng)頻率為額定值，在正常穩(wěn)態(tài)運行工況下，其允許

10、頻率偏差在正負(fù)（0.050.2）hz 之間，視系統(tǒng)容量大小而定。（2）控制本地區(qū)與其他區(qū)間聯(lián)絡(luò)線上的交換功率為協(xié)議規(guī)定的數(shù)值。（3）在滿足系統(tǒng)安全性約束條件下，對發(fā)電量實行經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制 edc。二、agc 的基本功能在正常系統(tǒng)運行狀態(tài)下，agc的功能如下:1、使發(fā)電自動跟蹤電力系統(tǒng)負(fù)荷變化。2、影響負(fù)荷和發(fā)電的隨機(jī)變化，維持電力系統(tǒng)為額定值（30hz）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、對周期性負(fù)荷變化按發(fā)電計劃調(diào)整發(fā)電功率。5、監(jiān)事和調(diào)整備用容量，滿足電力系統(tǒng)要求。三、agc 的一般過程通過電力系統(tǒng)調(diào)度中心的通信系統(tǒng)，agc 獲取各發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率、各聯(lián)絡(luò)線傳輸

11、功率以及系統(tǒng)頻率信息，并向各個發(fā)電廠甚至是發(fā)電機(jī)發(fā)布響應(yīng)的控制信號。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)頻率或頻率的偏差時，可以通過測量和計算確定區(qū)域控制偏差，獲得進(jìn)行系統(tǒng)時所需要增減的功率總值。再將這些需要增加難度功率總值分配給區(qū)域或子系統(tǒng)中各調(diào)節(jié)電廠和調(diào)節(jié)機(jī)組。在進(jìn)行機(jī)組功率分配的時候，如果采用等耗量微增率法則來分配各各機(jī)組承擔(dān)的功率增減，這就是所謂經(jīng)濟(jì)調(diào)度計算。當(dāng)系統(tǒng)中用戶的負(fù)荷增加時，初始的負(fù)荷增量由釋放汽輪發(fā)電機(jī)組的動能來提供。即整個系統(tǒng)頻率開始下降。于是系統(tǒng)中所有的調(diào)速器開始響應(yīng)，并使頻率在幾秒內(nèi)實現(xiàn)大幅提高，即一次調(diào)頻。二次調(diào)頻由 agc 實現(xiàn)。發(fā)電基點功率與負(fù)荷預(yù)測，機(jī)組經(jīng)濟(jì)組合。水電計劃及交換功率計

12、劃有關(guān)，擔(dān)負(fù)主要調(diào)峰任務(wù)，這就是所謂的三次調(diào)整。四、agc 與其他應(yīng)用軟件的關(guān)系agc 在例如發(fā)點計劃、負(fù)荷預(yù)測、機(jī)組組合、水電計劃、交換機(jī)化、狀態(tài)估計、安全約束調(diào)度和優(yōu)潮流等應(yīng)用軟件下工作。此外，agc 的實現(xiàn)與系統(tǒng)調(diào)度員和發(fā)電廠調(diào)度員有著密切的關(guān)系。如圖 1.1 所示，系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測、機(jī)組組合、水電計劃和交換計劃均與發(fā)電計劃協(xié)調(diào)，并經(jīng)過發(fā)電計劃與 agc 相聯(lián)系。這種聯(lián)系一種是按負(fù)荷曲線以周期性的形式實現(xiàn)，一種是計劃外的負(fù)荷變動的消化。agc所需要的負(fù)荷預(yù)測不僅是短期的，還需要預(yù)測超短期的，尤其在生負(fù)荷階段。 圖 1.1 agc 在其他軟件下支持工作水電計劃發(fā)電計劃機(jī)組組合交換計劃agc負(fù)荷

13、預(yù)測最優(yōu)潮流狀態(tài)估計安全約束調(diào)度1.2 本文主要內(nèi)容 本文闡述發(fā)電機(jī)有功頻率調(diào)節(jié)的基本原理，分析了系統(tǒng)負(fù)荷變化時機(jī)組有功功率調(diào)差系數(shù)和負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)對功率分配的影響，并推出相關(guān)有功功率的分配公式。本次設(shè)計采用的是 at89c51 單片機(jī)以及 agc 控制系統(tǒng)。設(shè)計中分析了 agc 的任務(wù)功能和控制原理以及 agc 和相關(guān)軟件的配合原理，敘述了 at89c51的引腳功能和 at89c51 的原理作用，通過對時鐘電路及復(fù)位電路的設(shè)計以及對at89c51 最小系統(tǒng)的設(shè)計，完成發(fā)電機(jī)組自動發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計。第 2 章 機(jī)組并聯(lián)運行有功功率分配計算2.1 機(jī)組有功功率頻率控制及自動發(fā)電的基本原理

14、2.1.1 機(jī)組有功功率頻率控制當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化引起系統(tǒng)頻率變化時，系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行機(jī)組的凋速器會根據(jù)電力系統(tǒng)頻率變化自動調(diào)節(jié)進(jìn)入它所控制的原動機(jī)的功力元素，改變輸入原動機(jī)的功率，使系統(tǒng)頻率維持在某值運行，這就是電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整，也稱為一次調(diào)頻。一次調(diào)頻是電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行機(jī)組的調(diào)速器在沒有手動和自動調(diào)頻裝置參與調(diào)節(jié)的情況下，自動調(diào)節(jié)原動機(jī)的輸入功率與系統(tǒng)負(fù)衙功率變化相平衡來維持電力系統(tǒng)頻率的一種自動調(diào)節(jié)。電力系統(tǒng)負(fù)荷是不斷變化的，而原動機(jī)輸入功率的改變則比較緩慢，因此系統(tǒng)中頻率的波動是難免的。 系統(tǒng)負(fù)荷不同分量及對應(yīng)的頻率調(diào)整方法如下：（1）隨機(jī)分量變化周期小于10s-利用發(fā)電機(jī)組

15、上裝設(shè)的調(diào)速器來控制和調(diào)整原動機(jī)的輸入功率，以維持系統(tǒng)的頻率水平，成為一次調(diào)頻。（2）脈動分量變化周期在10s-3min之間此負(fù)荷引起的頻率偏移較大，僅僅靠調(diào)速器的控制作用往往不能將頻率偏移限制在允許范圍之內(nèi)，這是必須加調(diào)頻器參與控制和調(diào)整，這種調(diào)整稱為二次調(diào)頻。（3）持續(xù)分量變化十分緩慢可進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，負(fù)荷變動將會導(dǎo)致有功功率的不平衡，其變化過程為：負(fù)荷變化-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化-頻率變化-負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)-新頻率達(dá)到平衡。電力系統(tǒng)的二次調(diào)節(jié)：由于發(fā)電機(jī)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(jī)，改變發(fā)電機(jī)組的調(diào)差特性曲線的位置

16、，實現(xiàn)頻率的無差調(diào)整。但未實現(xiàn)對火力發(fā)電機(jī)組的燃燒系統(tǒng)的控制，為使原動機(jī)的功率與負(fù)荷功率保持平衡，需要依靠人工調(diào)整原動機(jī)功率的基準(zhǔn)值，達(dá)到改變原動機(jī)功率的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，火力發(fā)電機(jī)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(jìn)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(jī)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）作用：第一，響應(yīng)時間較慢，能有效地調(diào)整分鐘級及更長周期的負(fù)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(yīng)比較慢，一般需要 1-2 分鐘；第三，對機(jī)組管理往往是比例分配，是發(fā)電機(jī)組偏

17、離經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jì)性好2.1.2 自動發(fā)電的基本原理ace 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(fù)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(zhǔn)則或其他原則來控制各臺發(fā)電機(jī)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(fù)

18、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(zhǔn)則確定各發(fā)電機(jī)組的最佳設(shè)定輸出功率。（2）發(fā)電機(jī)組控制器。根據(jù)負(fù)荷分配器所確定的各發(fā)電機(jī)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(jī)組在電力系統(tǒng)額定頻率下所發(fā)出的實際功率與設(shè)定的輸出功率相一致。自動發(fā)電控制系統(tǒng)中的負(fù)荷分配配齊使根據(jù)所測量的發(fā)電機(jī)實際輸出功率和頻率偏差等信號按照一定的準(zhǔn)則分配各臺發(fā)電機(jī)組輸出功率。決定各臺發(fā)電機(jī)組設(shè)定的功率的負(fù)荷分配器，目前廣泛采用以“基點經(jīng)濟(jì)功率”和“分配系cipbip數(shù)”來表示每臺發(fā)電機(jī)組的輸出功率的方法，即每臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率i按以下公式分配: (2-1)(11ninibigiibi

19、cipagcppp式中 -各臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率-每臺發(fā)電機(jī)的實際輸出功率cipgip -各臺發(fā)電機(jī)的基點經(jīng)濟(jì)功率；-分配系數(shù)bipi也就是說，系統(tǒng)各臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)定功率，取決于系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組總的實際輸出和每日臺發(fā)電機(jī)組的基點經(jīng)濟(jì)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(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率的變動就越大。當(dāng)頻率偏差和功率偏差趨于零時，agc 系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組總的設(shè)定調(diào)整功率就與發(fā)電機(jī)總的實際輸出功率相等。分配到每臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)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(jì)功率分配聯(lián)系起來了。其中和的值可以在每次經(jīng)濟(jì)分配計算時加以bipi修正。2.2 負(fù)荷變化時

20、的功率分配計算（1）發(fā)電廠有三機(jī)組，一號機(jī)組功率為 250mw，二號機(jī)組功率為 200mw，三號機(jī)組功率為 150mw，功率因數(shù)均為 0.8。（2）有功功率調(diào)差系數(shù)為 0.08。（3）負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)（有功功率）為 2。（4）各發(fā)電機(jī)均以 85%負(fù)荷運行系統(tǒng)負(fù)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(jī)組的靜態(tài)調(diào)eflf節(jié)公式：， (2-2)0*fpg可得出： (2-3)*1*2*2*1pp表明并列運行的發(fā)電機(jī)組之間的功率分配與調(diào)差系數(shù)成發(fā)比關(guān)系（標(biāo)幺值） ，與單位調(diào)節(jié)功率成正比。實際運行的發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器均為有差調(diào)節(jié)，由其共同承擔(dān)負(fù)荷的波動。設(shè)系統(tǒng)由 n 臺機(jī)組運行，則連理調(diào)解方程

21、式：（1）有銘值 (2-4)niinigigfpp11)1(按照調(diào)差系數(shù)的定義，可定義等效發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)為： (2-5)niiggpf1)1(1等效發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率為： (2-6)niginigggkk11)1(1這樣系統(tǒng)的三臺發(fā)電機(jī)組同樣可以當(dāng)做單獨一臺發(fā)電機(jī)對待，滿足調(diào)節(jié)公式。同時，考慮負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)后，全系統(tǒng)負(fù)荷的變化量為： (2-7)fkkfkppplgglgl)(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(fù)荷有功功率大小。（2）標(biāo)幺值：由于標(biāo)幺值的基準(zhǔn)是不一致的，故采用標(biāo)幺值要涉及基準(zhǔn)值的轉(zhuǎn)換。發(fā)電機(jī)組：以自身的額定容量為gep負(fù)荷：以額定負(fù)荷容量為基準(zhǔn)lep全系

22、統(tǒng)：以負(fù)荷額定容量為基準(zhǔn)lep等效發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率： (2-8)nigegeigiggppkfpk1*)(這樣可以算出發(fā)電出力以及負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)后的實際功率。根據(jù)任務(wù)書給的參數(shù)可進(jìn)行以下計算：p=p1+p2+p3=250+200+150=500w將標(biāo)幺值化為有名值，等效發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率為： )/(200)50*05. 0/(500)*(hzmwfpkeg假設(shè)系統(tǒng)的額定負(fù)荷為 500mw 荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為： )/(2050/2*500/*hzmwfkpkellel當(dāng)負(fù)荷增加 200mw 時，頻率變化量為： )(9 . 0)20200/(200)/(hzkkpflg系統(tǒng)頻率為：)( 1

23、.499 . 050hzfffe等效發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率增加量為： mwkfpgg180200*9 . 0*系統(tǒng)的實際負(fù)荷為： mwpppglel680180500第 3 章 自動發(fā)電控制硬件設(shè)計3.1 開關(guān)量輸入輸出通道為了實現(xiàn)計算機(jī)對生產(chǎn)過程或裝置的控制，需要將對象的各種測量參數(shù)按要求的方式送入計算機(jī)，經(jīng)計算機(jī)運算處理后的數(shù)字信號也要變換成適合于對生產(chǎn)過程或裝置進(jìn)行控制的形式。因此，在計算機(jī)和生產(chǎn)過程之間必須設(shè)置信息傳遞和變換的裝置，這種裝置就稱為開關(guān)量輸入輸出通道。如圖 3.1 為開關(guān)量輸入輸出通道結(jié)構(gòu)圖。 圖 3.1 開關(guān)量輸入輸出結(jié)構(gòu)圖3.1.1 開關(guān)量輸入通道開關(guān)量輸入電路如圖 3.

24、2： 圖 3.2 開關(guān)量輸入電路微型計算機(jī)數(shù)據(jù)緩沖、地址譯碼、控制邏輯輸入緩 沖 器輸入調(diào)理輸出鎖存 器輸出驅(qū)動 設(shè)備最常用的是利用光耦合器作為開關(guān)量輸入計算機(jī)的隔離器件,其簡單接線原理圖如圖 3.2，當(dāng)有輸出信號時，開關(guān) s 閉合，二極管導(dǎo)通，發(fā)出光束，使光敏三極管飽和導(dǎo)通，于是輸出端 u 表示出低電位。在光電耦合器件中，信息的傳遞介質(zhì)為光，但輸入輸出都是電信號，由于信息的傳遞和轉(zhuǎn)換的過程都是在密閉環(huán)境下進(jìn)行，沒有電的直接聯(lián)系，它不受電磁信號的干擾，所以隔離信號比較好。 3.1.2 開關(guān)量輸出通道 為了提高干擾能力，開關(guān)量輸出通道最好也經(jīng)過一級光電隔離，如圖3.2所示。只要通過軟件使并行口的

25、pb0輸出“0” ，pb1輸出“1” ，便可使與非門dan1輸出低電平，光敏三極管導(dǎo)通，繼電器k被吸合。在初始化和需要繼電器k返回時，應(yīng)該使pb0輸出“1” ，pb1輸出“0” 。設(shè)置反相器dn1及與非門dan1而不將發(fā)光二極管直接與并行口連接，一方面是并行口帶負(fù)荷能力有限，不足以驅(qū)動發(fā)光二極管；另一方面是因為采用與非門后要滿足兩個條件才能使繼電器k動作，增加餓了抗干擾能力。 pb0 pb1 1&圖 3.2 裝置開關(guān)輸出回路接線圖圖 3.2 光電耦合器接線原理圖3.2 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計電源電路設(shè)計的要求是將 220v 交流電轉(zhuǎn)化為 5v 的直流電，如圖 3.3 所示變壓器將 220v

26、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(jìn)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(shè)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。圖 3.3 直流穩(wěn)壓電源三端穩(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(dāng)輸

27、出電壓 u0因某種原因（如電網(wǎng)電壓的波動和負(fù)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隨之減小：當(dāng)輸出電壓減小時，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 復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位電路是使單片機(jī)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(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)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(fù)位電路以重新啟動。復(fù)位電路包括上電復(fù)位，按鍵電平復(fù)位，按鍵脈沖復(fù)位。本設(shè)計中采用按鍵+5v電平復(fù)位。按鍵電平復(fù)位是通過是復(fù)位端經(jīng)過電阻與 vcc 電源接

28、通而實現(xiàn)的，如圖 3.420 0r e s21kr e s222 0u fc a ps1sw -p b圖 3.4 按鍵電平復(fù)位電路復(fù)位信號及其產(chǎn)生：rst 引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)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(jī)器周期）以上，若使用頻率為12mhz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 2us 才能完成復(fù)位操作。整個復(fù)位電路包括片內(nèi)外兩部分，外部電路產(chǎn)生的復(fù)位電路送施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期的 s5p2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣。然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。3.4 時鐘電路設(shè)計時鐘電路由一個晶體振蕩器 12mhz和兩個 30

29、pf 的瓷片電容組成。時鐘電路產(chǎn)生單片機(jī)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(jī)本身就如一個復(fù)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(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格工作。單片機(jī)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，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖 3.5圖 3.5 時鐘電路3.5 89c51 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計（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

30、電路的頻率就是晶體的固有頻率。當(dāng)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(yīng)懸浮。通過示波器查看xtal2 端是否有脈沖信號輸出，可以確認(rèn) 89c51 的振蕩電路是否正常工作。（3）rst：復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期一上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)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(dāng) 89c51 由外部程

31、序存儲器pesn取指令（或常數(shù)）時，每個機(jī)器周期內(nèi)兩次有效輸出。pesn（6）/vpp：內(nèi)，外 rom 選擇端。當(dāng)端接高電平時，cpu 訪問并執(zhí)eaea行內(nèi)部 rom 的指令；但當(dāng) 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 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

32、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。ea89c51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)接線圖如圖 3.6 圖 3.6 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.6 自動發(fā)電總體設(shè)計方案自動發(fā)電控制系統(tǒng)是利用調(diào)度監(jiān)控計算機(jī)、通道、遠(yuǎn)方終端、執(zhí)行（分配）裝置、發(fā)電機(jī)組自動化裝置等組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，監(jiān)測、調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率，以控制發(fā)電機(jī)出力。它是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的主要內(nèi)容之一。自動發(fā)電控制系統(tǒng)是并網(wǎng)發(fā)電廠提供的有償輔助服務(wù)之一，發(fā)電機(jī)組在規(guī)定的出力調(diào)整范圍內(nèi)，跟蹤電力調(diào)度交易機(jī)構(gòu)下發(fā)的指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實時調(diào)整

33、發(fā)電出力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)功率控制要求的服務(wù)。或者說，自動發(fā)電控制(agc)對電網(wǎng)部分機(jī)組出力進(jìn)行二次調(diào)整,以滿足控制目標(biāo)要求;其基本功能為：負(fù)荷頻率控制（lfc） ，經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（edc） ，備用容量監(jiān)視（rm） ，agc性能監(jiān)視（agc pm） ，聯(lián)絡(luò)線偏差控制（tbc）等；以達(dá)到其基本的目標(biāo)：保證發(fā)電出力與負(fù)荷平衡，保證系統(tǒng)頻率為額定值，使凈區(qū)域聯(lián)絡(luò)線潮流與計劃相等，最小區(qū)域化運行成本。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(fù)荷分配問題，以及與相鄰電力系統(tǒng)間按計劃進(jìn)行功率交換。電力系統(tǒng)的供電頻率是系統(tǒng)正常運行的主要參數(shù)之一。系統(tǒng)電源的總輸出功率與包括電力負(fù)荷在內(nèi)的功率消

34、耗相平衡時，供電頻率保持恒定；若總輸出功率與總功率消耗之間失去平衡時,頻率就發(fā)生波動,嚴(yán)重時會出現(xiàn)頻率崩潰。電力系統(tǒng)的負(fù)荷是不斷變化的，這種變化有時會引起系統(tǒng)功率不平衡，導(dǎo)致頻率波動。要保證電能的質(zhì)量，就必須對電力系統(tǒng)頻率12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940p1 .0p1 .0p1 .2p1 .3p1 .4p1 .5p1 .6p1 .7p3 .0p3 .1r e se tp3 .2p3 .3p3 .4p3 .5p3 .6p3 .7x t a l 2x t a l 1v ssp0 .0p0

35、.1p0 .2p0 .3p0 .4p0 .5p0 .6p0 .7v c cp2 .0p2 .1p2 .2p2 .3p2 .4p2 .5p2 .6p2 .7e a /v ppps e na l e / o ga ?c o m po n e n t _1r 21kr 120 0c22 0u fc 2c 1s?sw -p bv c cv c cv ssr e se tx t a l 1x t a l 2crysy12mhzcap33ufcap33ufres2200res21ks1進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整。當(dāng)頻率偏離額定值后，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的出力以使電力系統(tǒng)的有功功率達(dá)到新的平衡，從而使頻率能維持在允許范圍之內(nèi)。所

36、以，自動發(fā)電控制是通過對供電頻率的監(jiān)測、調(diào)整實現(xiàn)的。本次設(shè)計采用 agc 自動發(fā)電控制系統(tǒng)和 scada 平臺實現(xiàn)自動發(fā)電控制，如圖4.7 通過時鐘電路和復(fù)位電路給 at89c51 發(fā)出負(fù)荷功率的變化信息，at89c51 根據(jù)軟件事先預(yù)設(shè)的控制要求并結(jié)合發(fā)電機(jī)組反饋來的信息發(fā)出控制信號，經(jīng)過d/a 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為模擬量給 agc 控制系統(tǒng)，最終實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的自動發(fā)電控制。當(dāng) scada 傳來負(fù)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(jī)at89c51。然后單片機(jī) at89c51 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(shè)定功率與區(qū)域

37、當(dāng)前的發(fā)電功率相比較，按照 agc 程序設(shè)定的控制參數(shù)，重新分配各電廠控制器的目標(biāo)功率。圖 3.7 自動發(fā)電系統(tǒng)控制框圖at89c51d/aagc時鐘電路a/dscada 實時信息復(fù)位電路發(fā)電機(jī)組第 4 章 at89c51 軟件設(shè)計4.1 軟件功能當(dāng)發(fā)電機(jī)組 1 的負(fù)荷改變時，scada 經(jīng)過 a/d 向單片機(jī) at89c51 發(fā)一個信號，at89c51 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(jī)組發(fā)送執(zhí)行指令。當(dāng)發(fā)電機(jī)組 2 的負(fù)荷改變時，scada 經(jīng)過a/d 向單片機(jī) at89c51 發(fā)一個信號，單片機(jī)通過 p1.1 向 agc 發(fā)執(zhí)行指令

38、，agc 在向發(fā)電機(jī)組發(fā)出調(diào)節(jié)的指令。同理，在發(fā)電機(jī)組 3 的負(fù)荷改變時 scada向單片機(jī)發(fā)信號，單片機(jī)經(jīng)過 p1.2 向 agc 發(fā)送信號，agc 向發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)指令。4.2 軟件流程圖當(dāng)單片機(jī)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(jī)組中的負(fù)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(jī)組 1 負(fù)荷發(fā)生了改變，如果是，則執(zhí)行指令 1 改變發(fā)電機(jī)組 1的運行狀態(tài)，如果不是發(fā)電機(jī)組 1，則在繼續(xù)識別。發(fā)電機(jī)組 2、發(fā)電機(jī)組 3 與發(fā)電機(jī)組 1 一樣。主程序流程圖如圖 4.1 圖 4.1 軟件流程圖4.3 軟件流程圖設(shè)計當(dāng)單片機(jī)接受到頻率信號時，

39、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(jī)組中的負(fù)序沒有發(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(jī)組 1 負(fù)荷發(fā)生了改變，如果是，則執(zhí)行指令 1 改變發(fā)電機(jī)組 1 的運行狀態(tài)，如果不是發(fā)電機(jī)組 1，則再繼續(xù)識別。如果是發(fā)電機(jī)組 2 負(fù)荷發(fā)生了改變，則執(zhí)行指令 2 改變發(fā)電機(jī)組 2 的運行狀態(tài)。如果也不是發(fā)電機(jī)組 2，則判斷是否發(fā)電機(jī)組 3 的負(fù)荷發(fā)生了改變，如果是則執(zhí)行指令 3 來改變發(fā)電機(jī)組 3 的運行狀態(tài)。如果也不是發(fā)電機(jī)組 3 負(fù)荷發(fā)生了改變，則程序結(jié)束。第 5 章 課程設(shè)計總結(jié)本次設(shè)計闡述了發(fā)電機(jī)有功功率的基本原理，分析了系統(tǒng)負(fù)荷一定和變化時機(jī)組有功功率調(diào)差

40、系數(shù)和負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)對功率分配的影響，并推倒相關(guān)有功功率的分配公式。設(shè)計的同時，分析了 agc 控制系統(tǒng)控制原理和 at89c51 單片機(jī)原理，在 scada 平臺上對時鐘電路和復(fù)位電路進(jìn)行設(shè)計，闡述了 at89c51 各引腳功能并對 at89c51 單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行討論和分析設(shè)計。通過對復(fù)位電路、時鐘電路、at89c51、agc 等小系統(tǒng)的原理進(jìn)行分析和討論，最終選出最優(yōu)方案，完成本次設(shè)計。本次設(shè)計由于時間和條件限制，還有很多地方需要改進(jìn)，比如 agc 和 scada 系統(tǒng)的理解不足，原理運用不到位等。但是總體完全滿足設(shè)計要求。 參考文獻(xiàn)1 王葵、孫瑩.電力系統(tǒng)自動化.中國電力出版社

41、，2007.6 2 趙晶.prote199 高級應(yīng)用人民郵電出版社，2000.2 3 何仰贊等.電力系統(tǒng)分析.華中科技大學(xué)出版社，2002.34 于海生.微型計算機(jī)控制技術(shù).清華大學(xué)出版社，2003.45 王士政電網(wǎng)調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù)中國水利水電出版社，2007.36 梅麗鳳等單片機(jī)原理及接口技術(shù)清華大學(xué)出版社，2009.7 7 商國才電力系統(tǒng)自動化天津大學(xué)出版社，2000.78 郭培源等.電力系統(tǒng)自動控制技術(shù).北京：科學(xué)出版社，2001.39 李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).北京航空航天大學(xué)出版社，1994.810 方富淇等.配電網(wǎng)自動化.北京：中國電力出版社，2000.6畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性

42、聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） ，是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；

43、學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)