基于DSP的微机准同期装置的研制
摘要
发电厂中，发电机组的投入运行操作是经常进行的操作。在系统正常运行时，随着负荷的增加，要求备用发电机迅速投入系统，以满足用户用电量增长的要求；在系统发生事故时，会失去部分电源，要求将备用机组快速投入电力系统制止系统崩溃。这些情况均要进行同期操作，将发电机组安全可靠、准确迅速地投入，确保系统的可靠、经济运行和发电机的安全。在发电厂中，担当这一重任的设备是同期装置。同期装置是发电厂的重要装置，其直接影响着发电机的安全与寿命，对节约能源也是不可忽视的。现在绝大多数电厂采用的都是微机型自动准同期装置，其性能是手动同期和模拟同期装置无法比拟的。高性能微机型自动准同期装置的广泛应用不仅给电厂运行人员进行同期操作带来了极大的方便，也可靠的保证了发电机组并网过程的安全，保证了电力系统的安全，并大大地提高了效率，为社会带来了巨大的经济效益。
本论文的主题是基于DSP芯片的一种新型微机自动准同期装置的研究和开发。详细阐述了最新型微机自动准同期装置在电力系统安全可靠运行中的地位，阐述了同步系统的原理，并分析了过去手动同期方法以及模拟同期装置的严重不足。文中根据对该装置开发的实际过程，对该装置的硬件，软件设计方法、依据进行了说明和讨论。该装置用同期测试设备进行了测试，测试结果表明该装置能够在并列点(断路器)两侧压差，频差，频差变化率满足条件的情况下捕捉到第一次合闸时机，准确地将待并侧最小影响地投入系统。
It is a frequent performance of the synchronization of generators in power plants. Spare generators are required to be rapidly plunged into the system to meet the customer's increasing demands caused by electric load's rising as the system is in good order, and to stop system's breakup in result of power supply's losing when faults occur. In the two cases, the synchronizing course must be dependable, safe and rapid to ensure generators safe and system running reliably and economically. In power plants, quasi-synchronizing devices assume the responsibility. These devices directly influence generators' safety and life expectancy. Apart from this,it is also not ignored to economize energy. At present,most power plants adapt microprocessor-based, automatic quasi-synchronizing devices whose performances greatly exceed handraulic and analogue devices. With these new high performance devices widely used,it is convenient to plant operators in synchronizing operations ,and largely guarantees safety, brings up huge ec
onomic utility.
The theme of the paper is researching and developing of a new kind of automatic quasi-synchronization device based on DSP chip. The paper has elaborated the important status of microprocessor-based automatic quasi-synchronization device in power system,exhausted the principles of synchronism, analysed the deficiency of handraulic and analogue devices. According to the real researching course,the paper has described the hardware and software designing ways. We have tested our device with equipment and the testing result is satisfying. In a synchronization course ,when the voltage-difference,the frequency-difference,the rate of change of frequency-difference comply with the requirements ,our device will grasp the first synchronization opportunity and plunge the generator into system with a smallest impact.
本论文的主题是基于DSP芯片的一种新型微机自动准同期装置的研究和开发。详细阐述了最新型微机自动准同期装置在电力系统安全可靠运行中的地位，阐述了同步系统的原理，并分析了过去手动同期方法以及模拟同期装置的严重不足。文中根据对该装置开发的实际过程，对该装置的硬件，软件设计方法、依据进行了说明和讨论。该装置用同期测试设备进行了测试，测试结果表明该装置能够在并列点(断路器)两侧压差，频差，频差变化率满足条件的情况下捕捉到第一次合闸时机，准确地将待并侧最小影响地投入系统。
It is a frequent performance of the synchronization of generators in power plants. Spare generators are required to be rapidly plunged into the system to meet the customer's increasing demands caused by electric load's rising as the system is in good order, and to stop system's breakup in result of power supply's losing when faults occur. In the two cases, the synchronizing course must be dependable, safe and rapid to ensure generators safe and system running reliably and economically. In power plants, quasi-synchronizing devices assume the responsibility. These devices directly influence generators' safety and life expectancy. Apart from this,it is also not ignored to economize energy. At present,most power plants adapt microprocessor-based, automatic quasi-synchronizing devices whose performances greatly exceed handraulic and analogue devices. With these new high performance devices widely used,it is convenient to plant operators in synchronizing operations ,and largely guarantees safety, brings up huge ec
onomic utility.
The theme of the paper is researching and developing of a new kind of automatic quasi-synchronization device based on DSP chip. The paper has elaborated the important status of microprocessor-based automatic quasi-synchronization device in power system,exhausted the principles of synchronism, analysed the deficiency of handraulic and analogue devices. According to the real researching course,the paper has described the hardware and software designing ways. We have tested our device with equipment and the testing result is satisfying. In a synchronization course ,when the voltage-difference,the frequency-difference,the rate of change of frequency-difference comply with the requirements ,our device will grasp the first synchronization opportunity and plunge the generator into system with a smallest impact.
引文
[1] 许克明、田怀智；电力系统自动装置，重庆大学出版社，1996
[2] 黄梅；电力系统自动装置，中国电力出版社，2000
[3] 杨新民、杨隽琳；电力系统微机保护培训教材，中国电力出版社，2000
[4] 邵贝贝、龚光华等；Motorola DSP型16位单片机原理与实践，北京航空航天大学出版社，2003
[5] 卓乐友、叶念国；微机型自动准同步装置的设计和应用，北京，中国电力出版社，2002
[6] 邵贝贝；Motorola DSP型16位单片机原理与实践，北京航空航天大学出版社，2003．1
[7] 王世一；数字信号处理，北京理工大学出版社，1997
[8] 傅全兴、李忠、郭颖娜；单片机准同期自动并列合闸时机捕捉的研究，《煤矿自动化》，2002，6
[9] 彭晓涛，王少荣，程时杰；高性能微机自动准同期装置，《电力系统自动化》，2002．21
[10] 李长霞；准同期装置特性分析，《现代机械》，2002，4
[11] 李振然．，利用富里叶变换实现微机自动准同期，《继电器》，1994，4
[12] 计国君、宋文忠；电力系统中的非同期合闸产生过电压控制模型研究，《应用数学学报》，1999，7
[13] 高石炳；非同期并列的危害及闭锁装置的应用，《科技情报开发与经济》，2003，7
[14] 高文志、郝志勇；非同期并列时汽轮发电机组轴系的扭振及其主动控制，《发电设备》，1999，6
[15] 史德嘉等；同步发电机的自动准同期控制系统，《湘潭大学自然科学学报》，2003．6
[16] 张益、黄家裕；同步发电机误同期时的电磁转矩分析，《大电机技术》，1998，3
[17] 邵勇；同期装置在发电厂的应用研究，《电机电器技术》，2002，2
[18] 叶念国；由我国同期装置的现状所引发的思考，《电网技术》，1998，12
[19] 张滨生；综合自动化变电站同期并列操作的安全性分析，《电力学报》，2003，1
[20] 周二保：微机准同期装置运行分析和状态检修，《水电自动化与大坝检测》，2002．5
[21] 骆武宁、海涛；80C196KC单片机自动准同期并网装置的研究，《继电器》，1998．4
[22] 钱晟等；智能双微机自动准同期装置的设计，《电力系统自动化》，1999，14
[23] 陈永亭等；锁相型自动准同期控制，《继电器》，1999，1
[24] 丁建伟等；自备电厂自动准同期并列装置的研制，《西安工业学院学报》1999，6
[25] 赵晓辉；MAX705在微处理器监控中的应用，《现代电子技术》2001
[26] 王槐等；同期装置测试设备及测试方法，《电力自动化设备》2003，1
[27] 许世军等；微机自动准同期装置的研究与设计，《山东轻工业学院学报》2002
[28] 程远楚；中小型水轮发电机组的微机自动准同期装置，《中国农村水利水电》1997．8
[29] 仲崇东；微机准同期自动控制系统，《黑龙江自动化技术与应用》1999，2
[30] 陈雷等，双微机全自动准同期控制装置，《计算机工程与应用》1994
[31] 李振然，基于递推最小二乘算法和自适应采样的微机自动准同期，《电工电能新技术》，1995，03期
[32] 魏存泰，SID-2型多功能微机准同期装置在发电厂的应用与研究，《青海电力》．1996
[33] 张吕根，WX-98型微机准同期装置的应用，《华东电力》，2000，4
[34] 陈小林、龙琳清，微机自动准同期原理及优越性分析，《小水电》，2002，3
[35] 陈小桥等，一种新的相位(差)算法及其在自动准同期中的应用，《武汉大学学报(工学版)》，2003，6
[36] Wettroth,J;Anzaldo,D;High-performance motor drives;Electronics World. Vol. 105, no. 1755, pp. 196-200. Mar. 1999
[37] Dan Parks Sudow;Metrowerks CodeWarrior Programming;Henry Holt and Co.
[38] Dan Parks Sudow;The Metrowerks CodeWarrior Developer's Guide, Macintosh Ed. with CD;Ventana Communications Group,Ineorporatid
[39] Stokes,J;Implementation of p.i.d, controllers on the Motorola DSP56000/DSP56001, pt.2; Microprocessors and Microsystems. Vol. 15, pp. 385-92. Sept. 1991
[40] Cheval,E;DSP56000: the 10.25 m.i.p.s. Motorola d.s.p; Electronic Engineering. Vol. 58, pp. 51+. Oct. 1986
[41] Motorola DSP56800 16-bit Digital Signal Processor Family Manual, DSP56800FM/D Rev.1 01/2000
[42] Motorola DSP56F80x Users' Manual, DSP56800FM/D Rev. 1 01/2000
[43] SDK Programmer User Guide, DSP56800FM/D Rev. 1 01/2000
[44] Motorala Embedded SDK V2.4
[45] John Winters;Multiple Target Features Using CodeWarrior.Motorola Aemiconductor Application Note AN 1909/D Rev.0,2001
[46] MAX125 14bit-AD Users' Manual
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[39] Stokes,J;Implementation of p.i.d, controllers on the Motorola DSP56000/DSP56001, pt.2; Microprocessors and Microsystems. Vol. 15, pp. 385-92. Sept. 1991
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[45] John Winters;Multiple Target Features Using CodeWarrior.Motorola Aemiconductor Application Note AN 1909/D Rev.0,2001
[46] MAX125 14bit-AD Users' Manual