多功能网络电力仪表详细设计说明书.docx
WQ1.-242多功能网络电力仪表详细设计说明书文件编号保密级别总页数编制评审记录对,Q1.-242多功镜网络电力仪表详细设计说明书Vi.OO的评审意见:K部分章节格式不正确2、笑用的模块，应注明复用组件名称上述问题修改嬖更显由冯如明验睡,本文件即可发布.评审人员签字：何甥修改脸证结果：1、已修改2、已修改验证人签字：_时间：2009年12-25日变更日志编号版本修改内容修改人修改日期10.10创建初稿2009-12-2320.20内部评审2009-12-2431.00发布2009-12-25引力11.1 编写目的11.2背景11.3 11.4 参考资料1系统设计总体说明22.1 系统结构22.1.1 便件结构22.1.2 软件结构22.2 软件运行平台3模块详细设计13.1 时测模块43.1.1 功能描述43.1.2 性能要求73.1.3 接口定义73.1.4 1.4程序流程73.1.5 1.6测试要点83.2 电能计量模块81. 2.1功能描述83. 2.2性能要求IO4. 2.3接口定义105. 2.4程序流程106. 2.5测试要点103.3 输入输出模块IO3.3.】功能描述103.3.2性能要求133. 3.5测试要点163.4 需JK统计模块161. 4.1功能描述163. 4.2性能要求174. 4.3接口定义175. 4.4程序流程176. 4.5测试要点173.5 电能质埴分析模块171. 5.1功能描述172. 5.2性能要求203. 5.3接口定义204. 5.4程序流程205. 5.5测试要点203.6 越眼保护模块201. 6.1功能描述203. 6.2性能要求214. 6.3接口定义215. 6.4程序流程216. 6.5测试要点213.7 数据记录模块213.7.1功能描述213.7.2性能要求213.7.3接口定义213.7.1程序流程223.7.5测试要点223.8通讯模块223.8.1功能描述223.8.3接口定义223.8.4程序流程233.8.5测试要点243.9界面设计243.10接口253.10.1外部接口253.10.2内部接口271引言1.1 缰写目的本文档是根据UQI,-212多功能网络电力仪表概要设计说明书而编制的，旨在确定HQ1.-242多功能网络电力仪衣的详细设计说明.通过本详细设计说明书，可以了解到*3.-242多功能网络电力仪我各个模块的详细设计说明.本文档的阅读阅读对象是：项目组成员.评审人员.1.2 W*WQ1.-242多功能网络电力仪衣是在WQ1.-237网络电力仪衣的基础上进行研发，主要增加电能质景分析功能,系统软硬件结构，均参照WQ1.237网络电力仪表。侍开发的软件系统的名称：WQI.-242多功能网络电力仪上.1.3 定义无1.4 参考资料号资料名称说明IHQ1.-242需求现格说明书2HQI.-212概要设计说明书2系统设计总体说明2.1 系统结构2.1.1 件结构硬件系统由四块PCB板组成，显示面板由一块自带段式液晶控制器的电路板及液晶、按键殂成：主机部分由地小系统部分和外用接口部分组成，以小系统部分包含DSP、品振、铁电存储器（包括后门狗、电压失效监测、铁电存储器湎分）组成，外围接口部分则由开入、开出、电压电流采集、系统电源、通讯等几部分组成.图2-1硬件系统框图2.1.2 软件结构软件设计按照模块化的思想,各功能帙块按照要求分过到各中断或任芬中执行.> 定时器I周期中断：为程序最高优先级中断,负责完成AD采样数据的转存,内部任务的处理、AD采样的同步、外部任务的调度等：> RS485接收中断：负货接收RS485数据并转存至接收数据慑冲区；> RS485发送中断：负货将RS485发送缓冲区的数据发送至总线：外部海量任务task。：完成采样数据的处理，电流、电压、功率、频率、功率因数、电度、电压电流H1.角、需用值、统计值等的计算：电能质量分析的计算.> 外部越来任务taskO1.：包含8级越限任务、最大最小值统计任务和继电器出11的刷新：外部通讯任务task2:完成RS485协议的处理,包括侦数据的完整性检测,计发数据的准爵和发送：> 外部显示任务UISk3：配合按键完成HM1.的展示：> 铁电处理任务m疝】：为整个任务中的皎低优先级任务，完成右门狗的复位、铁电数据的写入和读出.优先级降低铁电处理任务main外部显示任务task3外部通讯任务task2外部越限任务tasko1.外部测量任务taskoRS485发送中断RS485接收中研定时器1周期中断图2-2中断和任务优先级2.2 软件运行平台CPU：TMS320F2808F1.ASH：128kSRAM：36k操作系统:无3模块详细设计WQ1.-242多功能网洛电力仪表.功能实现方式分为爱用、部分亚用、设计开发.番功能模块的实现方式如下表所示.模块名称实现方式复用组件名称实时测量更用电能计H部分复用实时电能计款输入输出部分复用开关量怆入需At统计设计开发电能质分析设计开发越限保护部分复用越限方件记录数据记录设计开发通讯模块部分复用遥测、遥控界面设计设计开发3.1 实时测模块3.1.1 功能描述(1)电压测城外部输入电压，经过电阻分压后，再经过运放电跖，送入CPU内部的ADC管脚.由CPU控制ADC对电压信号进行实时采样，得到采样点,利用实时采样点，以真有效也的方法计算电压.pBR2p-3IS4*MBK4BK*BK6-CZ=ZJISOk-r-hBR7BR$BRg旧改5(-=i-BR1.OBRIIBRI2=-=>-r>-IAK-IHI:r.1.1.图3-1分压电路(2)电流测耻外部输入电流，羟过CT隔离转换后，中接一采样HIR1,R到电压信号.再经过运放电路,送入CPU内部的ADC管脚.由CPU控制ADC时电压佶号进行实时采样，得到采样点.利用实时采样点，以真有效值的方法计驾电流.图3-3CT回路(3)相位与序分量冽fit根据电流电压基波的实部和璜部,枭用查表的方法计算电流电压的相位，其中以A相电压为基准角。得到相位以后，即可根据序分心的分解和计算方法，计算出序分业。(4)功率与功率因素测中用电压利电流的实时采样点，采用真有效但驾法,计匏有功功率.视在功率采用电压和电流的代数乘枳，而无功功率则采用视在功率和有功功率平方差再开平方的方法计算得到的.有功功率除以实在功率.即可得到功率因素.<5)频率测量A相电压的波形经比较整形后送入DSP的外部中断弓I脚，采用捕获的方法计算两次中断的间隔时间,并把时间转化成电压的频率，(6)负效性质测瓜通过判定有功功率和无功功率的符号即可判定电压和电流的夹角在舞一个望限,从而可以判定负载性喷。无功功率输入C2)OH1.功功率<->此无助功率<÷>功率闪数(一)(三)3正，功动率(+>成无助功率(+)*IM(+)14*i*行功功率输入做仆功叨率(一)仇无功功率(一)功率取畋(一)正,1功功+(+)RA功功率(一)功率因数<>图36负我性质与功率符号对应图3.1.2 性能!求(I)精度精度分辨率m显示一次值tS.0.2%0.01V0120%Un<=5kV电流0.2%0.00IA01.2In<=50kA有功功率0.5%OJW0999.9W<=15WJM无功功率0.5%OJvar0-4)999.9varV=I500M视在功率0.5%0.IVA099999VA<=I5(X)M功率因效0.5%0.01.100001.0000*频率0.01Hz0.01Hz4565Hz-电流电压相位3。3。0036俨-(2)时间特性所有实时量,必需在IS内蒯新一次.3.1.3 接口定义实时测量模块的测量值保存在定义好的结构体里，是以全局变量的类型定义的，便于其他模块直接引J1.h3.1.4 程中流程本模块采用直线型流程，逻辑结构简单.图3-7实时测量程序流程图3.1.6 测试要点A所有泅量例的线性度、精度:、边界伯必雷达到预定指标，>所有泅量他的刷新时间，必需达到预定指标.3.2 电能计模块3.2.1 功邮述（1）电能计量> 有功电度有功电度是有功功率对于时间的积分.以kWh为胞位.由于功率是有方向的,正值时消耗能fit负值时择放能!也所以有功电度也存在消耗性有功电改<EpJmp）和择放性有功电度（EPfXP）同时我们还定义消耗行功电度与发出有功电度的绝对值之和叫作绝对值和有功电度(Epjota1.);而两者绝对值之差为净有功电度(EPjeI).电度盘计算时考虑频差带来的影晌.以DSP的时钟为基准进行补偿.> 无助电度同有功电度类似，无动电度是无功功率对于时间的枳分,以kvarh为单位.由于无动功率也是有方向的，正值时无动功率由电源流向负我(感性)，负伯时由负载(容性)馈回电源。所以无功电仪也存在正负方向，也可称为感性无功电度(EqJmp)和容性无功电度(E(UeXP).同时我们还定义这两种无动电度家的绝对(ft之和叫作绝对值和无功电度(EqjotaI):而两拧绝对假之差为冲无功电度(Eq_nct>.> 视在电度视在电度是视在功率对于时间的枳分.没有消耗性和拜放性的区别.(2)秒表功德WQ1.242具有定时自动抄表功能.能自动记录本月JR计电能量数据.自动备份上月电能数据.限计自上一次清零以来的电能fit,具符多种消零方式“(3)分时计快仪表支持分时计费功能.8个时段,4种费率可设定.在系统参数设世中,用户可以最
