（电力电子与电力传动专业论文）基于msp430的高压智能无功补偿控制器的研制.pdf

西北工业大学硕十学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t i nt e r mo ft h e a c t u a l i t y o fv a t c o m p e n s a t i o ni np o w e rs y s t e ma n dt h e d i s a d v a n t a g e so f t h ee x i s t i n gh i g h v o l t a g ev a tc o m p e n s a t i o ne q u i p m e n t s ，t h ep a p e r p r e s e n t s t h e d e s i g no fad e wk i n do fh i g h - v o l t a g ei n t e l l i g e n tv a tc o m p e n s a t i o n c o n t r o l l e ra p p l y i n gt ot h e1 0 k vd i s t r i b u t i o nn e t w o r k t h eb a s i cc o n c e p to ft h e r e a c t i v ep o w e ra n dt h ee s s e n t i a lp r i n c i p l eo fv a tc o m p e n s a t i o na r er e v i e w e da n dt h e m o d e s ，t h ec a p a b i l i t ya n dt h ee c o n o m i ca n dt e c h n i c a lb e n e f i t so f v a tc o m p e n s a t i o n a r ea n a l y z e d t h ec o n t r o l l e ru s e st h e1 6 - b i tf l a s h b a s e dm s p 4 3 0 f 1 4 9m c ua n dan e w k i n do f a l g o r i t h mt om e a s u r ep h a s ea n g l ei np o w e rs y s t e m ，t h ep o w e rf a c t o r ，a c t i v ea n d r e a c t i v ep o w e ra r ec a l c u l a t e du s i n gt h en e w a l g o r i t h m ，o nt h eb a s i so fa n a l y z i n g d i f f e r e n t k i n d so fc o n t r o l s t r a t e g i e s o fv a rc o m p e n s a t i o n , t h e p a p e ra p p l i e st h e c r i t e r i o no fv o l m g ea n dv a rt oc o n t r o ls w i t c h i n ga n di l l u s t r a t e sa i m p r o v e dm o d eo f s w i t c h i n gc a p a c i t o rw h i c h c a l lp r e v e n tt h es w i t c h e d c a p a c i t o rf r o mt h ei m p a c t i n go f i n s t a n t a n e o u s r u s hc u r r e n t s b y m e a n so f z e r o c r o s s i n gt r i g g e r i n g o fs c r c o m p o n e n t s ，a n dc a nr e a l i z ea u t o t r a c k i n gv a ra n da u t o s w i t c h i n gs h u n tc a p a c i t o r b a n k i n i t i a lo p e r a t i n gp a r a m e t e r sa r es t o r e di ni n f o r m a t i o nf l a s hm e m o r yo ft h e m c u u s i n gf l a s hs e l f - p r o g r a m m i n gt e c h n i q u ei no r d e rt od e c r e a s ec o m p l e x i t yo f t h e c i r c u i ta n di m p r o v es t a b i l i t y b o t hw i r ea n dw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nm e t h o d sa r e u s e dt or e a l i z ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc o n t r o l l e ra n do p e r a t o r t h e p a p e ra l s o i l l u s t r a t e ss o m e p r a c t i c a lh a r d w a r ea n d s o f t w a r er e l i a b i l i t ym e a s u r e s t h eh i g h v o l t a g ei n t e l l i g e n tv a rc o m p e n s a t i o nc o n t r o l l e rd e s c r i b e di nt h ep a p e r h a sa l r e a d yt e s t e db ye x p e r i m e n t s 【k e y w o r d s i n t e l l i g e n t i n s t r m n e n t m s p 4 3 0 f l a s h s e l f - p r o g r a m m i n g i i v a t c o m p e n s a t i o n z e r o c r o s s i n gt r i g g e r 西北工业人学 i j ；f 士学位论义第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 近年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与同俱增。无功电源如 同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安 全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则将会使系统 电压下降，严重时，会导致设备损坏。此外，网络的功率因数和电压降低，使 电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好 网络补偿问题，对网络降损节能有者极为重要的意义。 当前我国的电力网损耗可分为3 个等级：2 2 0 k v 及阻上电压等级网损：l l o k v 及3 5 k v 网损；l o k v 网损。这三部分网损量的比例大致为1 5 ：1 1 ：2 5 ，其中l o k v 配网的降损潜力最大。 i o k v 及其以下配电阿网损大的突出原因在于，配电网建设严重滞后网架薄 弱，设施老化，线路长，线径小，有的l o k v 线路长5 0 7 0 k m ，甚至有l o o k m 以上者， 另外配电变压器也大部分为高能耗变压器。农网的这一问题尤为突出，“八五” 末期全国农网网损平均为2 8 。从降低网损和提高供电可靠性的角度出发，i o k v 配电线路的长度应控制在l o k m 以内。目前全国城网l o k v 配电线平均长度约6 k m 左右一些大城市市区内已缩短在1 2 k m 以内，因而损耗并不大( 城区配电网的 损耗主要集中在4 0 0 v 侧) 。但在广阔的农网领域，由于变电站数量少，长距离供 电是一种普遍现象，并且由于负荷量小，不可能选择过粗的线径，这就造成线路 的阻抗大，损耗也大。线路的阻抗大，使得线路的首末端电压降特别大，严重超出 国家和地方有关标准的要求，造成部分地段电压质量不合格。l o k v 配电线路的 损耗高，给电力部门带来了不应有的损失，并且间接地提高了供电电价，加之电 能质量的不合格，严重影响了特别是农村用户的用电积极性。 这种情况下，采用无功补偿节能技术、加强对i o k v 线路的无功补偿无疑是 提高电能质量和挖掘电网潜力的一条行之有效的措施。本课题就是在这种背景 下提出来的。 两北t 业大学碳： 学位论文第一章绪论 1 2 研究现状与分析 无功补偿装置的主要作用包括提高负载和系统的功率因数，减少设备容量 和功率损耗，稳定电压，提高供电质量，长距离输电中提高系统输电稳定性和输 电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。早期的无功补偿装置为并联电容器 和同步补偿器，多用在系统的高压侧进行集中补偿。至今并联电容器仍是一种 主要补偿方式，应用范围广泛，只是控制器在不断的更新发展。同步补偿器的 实质是同步电机，当励磁电流发生改变时，电动机可随之平滑的改变输出无功 电流的大小和方向，对电力系统的稳定运行有好处。但同步补偿器成本高，安 装复杂，维护困难，使其推广使用受到限制。 随着近代电力电子技术的出现和发展，无功补偿技术也随之发展。在第一个 工业用晶闸管出现之前，电子半导体由于功率过小，在直流传动，交流传动，电 磁合闸，交流不问断电源和无功补偿等领域内一直没有得到应有的推广使用。晶 闸管的出现标志着电力电子技术的诞生，并以此为起点，随着半导体制造技术和 变流技术的发展，新型的电力电子器件不断问世，由此引发了众多行业的变革。 同样电力电子技术对无功补偿技术也带来了新的发展契机。 无功补偿技术和电力电子技术的结合主要有以下三方面：一是作为投切电容 器的开关。因为电力半导体开关的响应时间短，所以能够选择电容的投切角度， 实现零电压投切，避免了涌流的产生，提高了电容器使用的可靠性和电力系统的 稳定性。现代并联电容器补偿装置中的输出回路就引进了该项技术；二是作为无 功输出的调节开关。由于电力电子器件的高开关频率，使其能够方便地控制电容 器电流的导通角，从而实现无功的连续调节，快速跟踪负载无功的变化。三是引 入电力电子变流技术，将变流器作为无功电源来调节无功的输入和输出，起到补 偿负载无功的作用。 由无功补偿源在主电路回路中连接方式的不同，无功补偿器可分为并联型和 串联型两种结构。依据电力电子技术在无功补偿中应用的方式不同，现代无 功补偿装置大致可分为以下几种类型： 一、闸管控制电抗器( t c r ) t c r 属于并联型，两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。它的三相多 西北 业人学坝f 一学位论文第一章绪论 接成三角形，这样的电路并入到电网中相当于交流调压器电路接感性负载，此 电路有效移相范围为9 0 。1 8 0 。当触发角n = 9 0 。时，晶闸管全导通，导通 角8 = 1 8 0 。，此时电抗器吸收的无功电流最大。 由于单独的t c r 只能吸收无功功率而不能发出无功功率，为了解决此问题， 可以将并联电容器与t c r 配合使用构成无功补偿器。根据投切电容器的元件不 同，又可分为t c r 与固定电抗器配合使用的静止无功补偿器( t c r + f c ) 和t c r 与断路器投切电容器配合使用的静止无功补偿器( t c r + m s c ) 。这种具有t c r 型 的补偿器反应速度快，灵活性大，目前在输电系统和工业企业中应用广泛。 二、晶闸管投切电容器( t s c ) 为了解决晶闸管频繁投切的问题，t s c 装置应用而生，其主回路如图1 2 1 所示。 两个反并联的晶闸管只是将电容器并入电o 网或从电网中断开，串联的小电抗器用于 抑制电容器投入电网运行时可能对电网造 成的电流冲击。t s c 采用电容器分组投切。 图1 2 it s c 主同路 t s c 的关键技术问题是投切电容时刻的选取。经过理论计算和多年的分析 与实验研究，其最佳投切时机是晶闸管两端的电压为零的时刻，即电容器两端 电压等于电源电压的时刻。此时投切电容器，电路的冲击电流为零。这种补偿 装置为了保证更好的投切电容器，必须对晶闸管触发电路进行很好的设计。t s c 补偿器可以很好的补偿系统所需的无功功率，如果分级分得足够细，基本上可 以实现无极调节。 三、高级静止无功发生器( a s v g ) a s v g 属于串联型，其电压的相位可超前或滞后于系统电压，因此能与系统 进行有功、无功之间的交换。该装置既可补偿无功又可消去系统中谐波，若单 纯用于无功补偿，可采用多台并联移相输出，使装置本身的谐波电流得到抑制。 稳态工作时，a s v g 的直流侧无有功交换，无功功率电流流动于三相之间，因此 直流侧只需较小电容，补偿特性好。但该系统存在结构复杂，控制难度大，制 造和维护都不便，成本高等问题，不便在全国推广使用。 西北工业大学硕上学位论文第一章绪论 1 3 本文主要研究内容及关键技术 1 3 1 主要研究内容 研究高压电网的无功补偿控制方法。 分析和探讨高压电网无功补偿中最佳补偿容量问题。 针对i o k v 配电网的高压智能无功补偿控制问题，给出高压无功补偿控 制器的设计方案，并基于m s p 4 3 0 f 1 4 9 单片机完成高压无功补偿控制器的软硬件 设计。 完成高压智能无功补偿控制器的调试与功能测试实验，并验证设计方法 的可行性。 l - 3 2 关键技术 1 电容器组的投切控制方法 无功功率补偿电容器的投切，般都采用接触器。由于投切时会造成很大 的浪涌电流，因而对接触器有较为严格的要求。若按该方法运行，电容器每次 投切都会对自身和电网造成很大的影响。如何消除电容器投切时的浪涌电流或 ：降浪涌电流降到最小，对于系统本身和电网都有着很大的安全意义和经济效益。 本论文将采用晶闸管过零触发技术来触发电容器的投切，消除投切所造成 的瞬态电流冲击。除了在硬件上确保电容器投切不对电网及其晶闸管本身造成 电流冲击外，软件中也设计了合理的控制算法，做到投切控制的准确可靠，防 止电容器振荡投切，确保系统安全可靠的运行。 2 原始参数保存的可靠性 在恶劣的工作环境中，测控系统常常受到各种干扰。干扰的主要影响之一 是破坏了系统正常工作所需的各种可编程常数以及测控得到的测量数据，从而 使得整个系统的可靠性大为降低。因此，保护这些要求非易失性存储的关键数 据不被破坏、确保数据的安全性对于测控系统来说是非常重要的。 本方案将采用f l a s h 自编程技术，将原始运行参数保存在单片机内部集成 的f l a s h 型信息存储器中，简化了硬件电路、降低了成本而且参数存储的可靠 性也犬为提高。 西北工业大学硕士学位论文第二章无功补偿的基本原理与方浊 第二章无功补偿的基本原理与方法 无功补偿足提高电力系统功率因数的一种有效且经济的方法，因而逐步得到 了广泛的应用。它在电力系统的应用，除了可提高输送容量外，还可提高电网电压 质量，减少大型用电设备投入时对电网冲击而引起的电压波动，改善大型电动机 起动的条件。特别是无功补偿为减少电气线路和电气设备中的能量损耗，发挥着 难以替代的作用。 2 1 交流电路的无功功率 任意一两端无源网络如图2 1 1 所示，电压、电流参考方向标在图中，该网 络在任瞬间吸收的瞬时功率为 p ( t ) = h ( f ) i ( t ) ( 2 - 1 ) 设“( r ) = u ：。s i nc o t = - , 2 u s i n c o t ， i ( f ) = ，s i n ( c o t 一妒) = x 2 i s i n ( c o t 一妒) ，式中 口为电压相位与电流相位之差。 电流f ( f ) 可以写成 图2 1 - l 两端无源网络 i ( t ) = ，。s i n c o t c o sr p i 。“c o s c o t s i n 妒 j 。s i n c o t c o s ( o 一，。“s i n s i n ( c o t 一9 0 。) 式中，f 。( f ) = ，。s i nc o t c o s ，与“( f ) 相位相同，称为砸) 的有功分量，其模值为 x 2 1 c o s q ，为电流有效值； j ，( r ) = ，。s i ng os i n ( c a 一9 0 。) ，滞后“( ，) 相位9 0 。，称为i ( t ) 的无功分量，其 模值为压- - is i n f o 。 将“( 0 ，呼) 代入式( 2 - 1 ) 中得 西北丁业大学硕士学位论文 第二章无功补偿的基本原理与方法 p ( r ) = “( f ) d 。( f ) 一i x 0 ) 】 ：何s i n g o t 陋蛔s 妒s i n c o t 一厨s i n 妒s i n ( c o t 一9 0 。) j = 2 u c o ss i n 2 c o t 一2 u i s i n q ) s i nc o t - s i n ( c o t 一9 0 。1 = u l c o s q ，( 1 一c o s 2 c o t ) - u l s i n i ；o s i n 2 c o t = p ( 1 一c o s 2 c o t ) 一q s i n 2 c o t = p 月( r ) 一p t ( r ) 式中，p r ( ，) = u l c o sc a ( 1 一c o s 2 c o t ) ，是由“o ) 和与“( f ) 同相位的i r ( f ) 产生的瞬时 功率，它以周期2 交变，如图2 1 2 所示，并始终大于或等于零，其平均值为 j p = ；r 蹦嗍= c 。s 妒( 2 - 2 ) p 反映了无源网络中等效电阻的耗能，它用于不可逆的消耗，数值上为p 。( r ) 的 平均值；定义为有功功率。 p x ( f ) = u 1 s i n ( o s i n 2 c o t ，是由“0 ) 和与滞后“( f ) 9 0 。h i z ( ，) 产生的瞬时功率， 以周期2 r o t 交变，它用于建立磁场或静电场，储存于电感或电容中，并往返于电 源与电感或电容之间，如图2 ，1 2 所示，显然其平均值为零。此瞬时功率的幅值 为u is i n 口，定义为无功功率，即 a = u l s i n ( o ( 2 - 3 ) 图2 1 2 “( f ) ，i ( o p ( f ) ，p r ( f ) ，p x ( f ) 曲线 6 西北丁业大学顽上学位论文第二章无功补偿的基本原理与方法 “( f ) ，i ( t ) ，p ( f ) ，p r ( r ) ，p ( ，) 的曲线如图2 。1 2 。有功功率p 及无功功率 q 也标示在图2 1 2 中。 在电路中将“( f ) 与砸) 的有效值之积定义为视在功率，即 s = u 1 由式( 2 - 2 ) 和( 2 3 ) 可知 s 2 = p 2 + q 2( 2 - 4 ) s ，p ，q 三者在数值上的关系可以用“功率三角形”表示，如图2 1 3 所示，其 中( p 角是“( f ) 与m ) 的相位差，也称为功率因数角。 p 图2 1 - 3 功率三角形 由功率三角形可得 p = s c o s 妒( 2 - 5 ) q q = ss i n p = p t g 口o( 2 - 6 ) 应当指出，上述关于s ，p ，q 的计算公式及 功率三角形都是由单相电路得出的，即 p = q r 3 u i c o s o q = f 3 u l s i n s = 3 明= j d 2 + q 2 由以上分析可知，有功功率是一平均值，为无源网络所消耗的功率。无功功 率是一个交换功率的幅值，它虽然没有为网络所“消耗”，但它反映了网络内部 与外部交换能量的能力的大小。 当网络中电压超前电流时，f o o ，则网络中为感性，无功功率为q o ，习惯 上理解为网络“吸收”感性无功功率，相当于“发出”容性无功功率；若网络中 电流超前电压时，妒 o ，则网络中为容性，无功功率q 0 时，r 。= f ，一，。 ( 4 - 3 ) 当“( 女) f ( ) 0 时，表示电压“( f ) 超前电流婶) ：当中 o 的情况实现算法。 要实现上述方法，关键是找出与k 点最近的电压群( 力和电流雄) 的过零点乞、 z ，。下面来分析怎样求出这两个过零点。 致0 废誊， 一 - 2 埘。、r 图4 4 3 过零点z 。、z 。的确定 我们通过各个采样点上的电压值( 或电流值) 来间接地确定过零点。首先判断 前后两个采样点的电压采样值( 或电流采样值) 的符号是否相反。对于图4 4 - 3 中所示的m 一1 、i n 点和n l 、l q 点，显然旷l 、m 点的电压采样值u ( m 一1 ) 、“( 脚) 符 号相反，表明在i i 】一1 到m 点这时间段内的某一时刻存在电压”( ，) 的过零点：。： 同样的，n 一1 、n 点的电流采样值f 0 一1 ) 、f ( 盯) 的符号相反，表明在n 一1 到n 这 4 6 西北工业人学顾l 学位论义第四章控制器软件设计 一时间段内的某一时刻存在电流j ( ，) 的过零点z 。判断出u ( m ) u ( m 一1 ) 0 i ( n ) i ( n 一1 ) o 且4 f 。 o 且0 f 。 n 4 时，接线正确，妒= 中一9 0 。，电路处于容性 负载状态，无功功率用负值表示。 当u ( k ) f ( 女) o 且0 一，。 n 4 时，接线正确，妒= 中+ 9 0 。，电路处于感 性负载状态，无功功率用正值表示。 当m ( ) i ( k ) o 且n 4 一f 。 or o - t 。 o 且n 4 一f 。 n 2 时，接线错误妒= 中+ 9 0 。，电路处于 容性负载状态，无功功率用负值表示。 当“( 七) f ( t ) o 且n 4 f 。 n 2 时，接线错误，妒= 巾9 0 。，电路处于 感性负载状态，无功功率用正值表示。 当u ( k ) f ( 七) o 且0 t 。 a y ，则n l 有效 式中y 。为第n 次采样值；y 。为第n 1 次采样值；y 为两次采样所允许的最大 偏差。 西- i b i 业大学硕士学位论文第四章拄制器软件设计 中值滤波法对某一参数连续采样n 次( 一般为齐次) ，将n 次采样值按从 d , n 大排队，再取中间值作为本次采样值。 算术平均滤波法对连续n 次采样值进行算术平均，其数学表达式为 一 tn y = 去m ，其中y 为平均值，y ，为第f 次采样值。算术平均滤波法对信号的平 v f - l 滑程度完全取决于n 。n 越大，平滑度越高，灵敏度越低。反之，平滑度低，灵 敏度高。 加权平均滤波法算数平均滤波法存在前面所说的平滑性和灵敏度之间 的矛盾。为了协调二者关系，可采用加权平均滤波。对连续n 次计算值分别乘以 不同的加权系数，再求累加和，加权系数一般先小后大，以突出后面若干计算的 效果，加权系数均为小于l 的小数，满足总和等于l 的约束条件。 滑动平均滤波法以上的平均滤波算法有一共同点，即每取得一个计算值， 必需进行多次计算才能得到，参数变化较快时，系统的实时性得不到保证。该方 法只计算一次，将本次计算值与前疗一1 次计算值求平均，得到的计算值即可投 入使用。 软件设计中，电压、电流有效值、相角、无功功率、有功功率、功率因数以 及功率因数符号的判断均采用了软件滤波算法。由于本系统的实时性要求不是很 高，而可靠性要求较高，电容器要进行可靠的投切，防止振荡式投切，因而滤波 算法选取主要考虑计算的稳定。在计算过程中，所有的上述参数均要进行7 次单 独计算得到7 次的计算结果后采取改进的程序判断法和中值滤波法，对7 次计 算结果进行排序，将最大的和最小的各两个计算结果剔除掉，剩余5 个中间值进 行算术平均滤波法，得到最终的计算结果。 为了提高系统的计算速度，所有的计算均是边采样边计算。如果要提高系统 的实时性，可对现有的滤波算法进行改进，可采用程序判断法和滑动平均滤波法 相结合的方法，把现在计算出的结果与上次最终结果进行比较，若差值太大，仍 采用上次结果，否则就采用滑动滤波算法得出结果。 4 5 控制模块设计 本控制器按母线电压和无功功率复合控制投切。母线电压和无功功率综合控 两北工业夫学硕：e 学位论文第叫章控制 | ；软件设训 制就是利用电压、无功功率两个判别量来对电压、无功功率进行综合调节，以保 证电压在合格范围内，同时实现无功功率基本平稳。控制器控制规律如下： 投电容时，先投可控硅，延时，再投接触器，再延时，最后切除可控硅。 切除电容i t t ，先投可控硅，延时，再切接触器，再延时，最后切除可控硅。 当电网电压在证常电压的8 5 9 0 ( 可设定) 之间，装置不考虑刚络 无功功率q ，投入第一组补偿电容器，若检测电网电压仍小于正常电压9 0 时， 则再投入第二组共补电容器，如此循环，直至共补电容器投完。 当电网电压在正常电压9 0 9 6 ( 可设定) 之间，装置跟踪电网各相 实际无功功率q ，计算各相所需补偿的电容值。当感性q 大于共补最小组电容 值的l 3 时，则三相共同的无功功率由接法的共补电容器投入进行补偿。在这 个区域内装置不考虑容性无功q 的大小，电容器只投入不切除，并发定8 0 v 的f _ 乜 庄凹差来有效的抑制装置出现振荡投切。 4 1 , 当电网电压处于正常电压9 6 1 0 4 ( 可设定) 之间，装置跟踪测量电 网实际无功功率q ，若感性q 大于最小一组电容值，则计算所需的补偿电容器， 出接法的共补电容器组投入来补偿。若跟踪测量电网容性无功0 大于最小一组 电容器值，则装置计算所需切除的电容器容量，将接法的共补电容器的切除。 该区间是可投可切区间，根据无功q 的情况，电容器作出投或切的动作。 当电网电压在正常电压1 0 4 1 1 0 ( 可设定) 之间时，装置跟踪测量 电网实际无功功率q ，若容性无功q 大于最小一组电容值，则装置计算所需切除 的电容容量，将接法的共补电容器组切除。在这个区域内不考虑感性q 的大小， f 乜容器只切不投，设定电压位差8 0 v ，以防止跨区间时出现振荡性投切。 当电网电压在正常电压1 1 0 1 1 5 ( 可设定) 之间，装置不考虑无功 q 的大小，将电容器一组、一组地切除，直至全部切除为止。 当电网电压高于正常电压的1 1 5 或小于正常电压的8 5 时，立即将己 投入运行的电容器全部切下，并进行报警，禁止电容器进行投切动作，直到报警 状态的解除。 装置在补偿电容各组容量相同的情况下，按循环投切原则，即先投入电 容器先切除，后投入的电容器后切除。 同组电容器切除后再投入的延时时间间隔为3 0 0 s ( 可设定) 左右。 西北工业大学硕士学位论文第四章控制器软件设计 一组电容投或切后，再投或切的延时为1 0 s ( 可设定) 。 电容器每天的投切次数限定为1 0 次( 可设定) 。当投切次数为1 0 次时， 则电容器闭锁，禁止投切，直到0 点才解除闭锁状态，重新允许投切。 控制模块的程序为： 1 、首先对电路的电压进行判断，以区别不同的电压区间所要作出的不同的 动作，并对相应的标志变量作出相似的位标志定义。 2 、刑电路的无功功率进行判断。当电路呈现感性，并且电压处于可投区时， 启动1 0 s 延时标志，以触发软件定时器的计时功能。在软件定时器进行计时的同 时，主程序一直检测电路的状态，并与以前的状态进行比较确定电路状态是否真 正处于可投状态。当1 0 s 延时结束时，置位标志。对于电路可切状态的判断以此 相似。 3 、当标志满足条件时，主程序将进行投或切电容组的判断。在判断完毕后， 控制器将对某组电容器进行投或切的动作。 4 6 历史数据存储模块设计 本控制器不仅可以实现无功补偿自动跟踪，完成自动投切，而且增加了历史 数据存储功能。存储的历史数据是控制器对运行状况的自我监测，对其进行后台 分析后可以用来确定无功补偿装置的性能，分析该地区电网的实际负荷量以及负 荷变化曲线，对于今后的电网维护及其改造均有着很重要的参考价值。 控制器设计要求能存储6 个月的整点数据、投切数据和报警数据，数据量比 较大，类型也比较多，采用何种存储方式才能既有效的利用了存储空间又利于数 据的读取，就成了关键。下面就存储器的资源分配及其软件设计进行详细的介绍。 首先将存储器分为两大功能模块，一部分用来建立数据指针列表( 即指针数 据区) ，一部分用来存储真正的数据，即历史数据区。历史数据又分为两大部分， 一部分为整点数据区，一部分为投切数据和报警数据区，这样相应的指针数据也 就分为两个大的部分。 一、指针数据区的建立 a t 4 5 d b 0 2 1 共有1 0 2 4 页，每页可存储2 6 4 个字节，使用前6 页建立数据指 针列表。下面简述数据指针列表的建立方法。 西北工业大学硕】：学位论文 第图章控制器软件设汁 如图4 6 一l 所示，在存储器中分配1 8 0 块固定的数据区，每块用来存储每天 所保存的数据在存储器中的起始地址指针和结束地址指针。 最新的一天的指针数据 图4 6 1 指针列表示意图 第1 8 0 块数据区中存储的地址指针始终是最新一天的地址，因此，每天都需 要对整个数据指针列表进行刷新。在当天的数据指针写入到第1 8 0 块数据指针块 之前，首先将整个数据指针列表依次向左移动一个数据块的距离。即将第2 块中 的数据写入第1 块，第三块中的数据写入第2 块，依此类推，第n + l 块的数据 写入到原先的第n 块中成为现在的第n 天数据指针，这样原先第1 8 0 天的指针数 掘就移动到原先的第1 7 9 块中，这时就可以将最新的数据指针( 也就是当天的指 针数据) 写入到第1 8 0 块数据区中。经过左平移之后，指针数据区始终可保持最 新的1 8 0 天的数据指针。 由于1 8 0 天的指针数据大小是一样的，设每块占用的字节为，则该指针区 共需1 8 0 ，个字节的存储单元。每块指针单元包含的内容如下：起始的页地址、 起始页的b u f f e r 地址、结束的页地址、结束页的b u f f e r 地址。起始页地址、结 束页地址、起始页的b u f f e r 地址、结束页的b u f f e r 地址均占两个字节，每个指 针单元共需8 个字节，1 8 0 个指针单元就需1 4 4 0 个字节。由于整点数据区的的 指针列表与投切数据和报警数据区的指针列表完全相同，两者的分配和建立完全 相同，在此就不再赘述。如上所述，建立的固定指针数据区，具体分配如下： 第o 2 页为整点数据的指针数据区 第4 6 页为投切数据和报警数据的指针数据区 二、历史数据区的建立 建立了指针数据区之后，便需要对历史数据所需的存储空间的进行分配，历 史数据由三大部分组成：整点数据区，投切和报警数据区，附加数据区。 整点数据相对来说是固定的，它所需的存储空间也就相应可以固定下来。共 有1 8 0 天的整点数据，每天有2 4 小时，每小时有一帧数据，每帧数据类型和长 度都是完全相同的。每帧数据均包括此时的时间( 年、月、日、小时) ，该整点 西北工业大学硕士学位论文 第四章控制器软件设计 时刻的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数，此一小时时 间内的电压、电流的最大、最小值及其出现