电气工程及其自动化专业【毕业设计 文献综述 开题报告】电力系统低频减载自动装置——主电路设计

电气工程及其自动化专业【毕业设计+文献综述+开题报告】电力系统低频减载自动装置主电路设计 （20_ _届）本科毕业设计电力系统低频减载自动装置主电路设计摘 要低频减载是防止电力系统网络崩溃的一种有效措施，低频减载装置和方案的研究已成为当今电力技术研究的重要课题。本文结合课题背景、意义和发展现状，并分析电力系统频率状态、特性、最大功率缺额以及各轮动作频率的选择，最终确定了低频减载装置的设计方案。本装置采用89C51单片机，充分利用单片机硬件结构功能和强大的系统指令功能，对低频减载装置进行设计。其主电路部分包括电压互感降压电路、电压变换电路、切负荷动作电路和各种保护器件等。硬件部分其功能有频率测量、电压模拟量信号采样、A/D转换、开关量的输入输出、主程序模块、键盘电路和显示电路。关键词：低频减载，系统频率，单片机，各轮动作UFLS Automatic Device in Power SystemMain Circuit DesignAbstractUnder Frequency Load Shedding UFLS is an effective way to prevent power system network collapse, UFLS automatic device and scheme research has become today the important topic power technology.Based on the background, significance and development of subject status quo,And analyses the power system frequency status, characteristics, the imum power space and choice of each wheel action frequency,Final low-frequency reducing load device design scheme. This device uses 89C51,Make full use of microcontroller hardware structure function and powerful system instruction function to design UFLS automatic device .Its main circuit part includes voltage mutual inductance step-down circuit, voltage transform circuit, cutting load movement circuit and various protection devices, etc.Hardware part of its function is frequency measurements, voltage analogue signal sampling, A/D conversion, the switch quantity input and output, the main program module, keyboard circuit and display circuit.Keywords: Under Frequency Load Shedding, system frequency, single chip, each round action目录摘 要IIIAbstractIV1 绪论11.1课题的背景11.2课题的意义11.3低频减载装置的发展现状21.4课题研究的主要内容32低频减载方法的理论研究42.1电力系统频率状态及频率偏差标准4 2.2.1电力系统频率状态4 2.2.2电力系统频率偏差标准52.2电力频率特性分析52.3按频率自动减负荷装置 ZPJH 的工作原理 62.4最大功率缺额的确定 72.5各轮动作频率的选择 82.6各轮最佳断开功率的计算 82.7特殊轮的功用与断开功率的选择 93低频减载方案113.1低频减载装置的基本要求和设计思想113.2 低频减载方案的确定113.2.1 基本方案113.2.2 频率范围及频率下降事故的判别123.2.3 防止装置误动作的闭锁措施14 4.1 低频减载装置主电路设计144.1.1 主电路设计思路144.1.2 主电路整体结构框图144.1.3 电压互感器TV接线图154.1.4 频率测量电路164.1.5 跳闸信号执行电路174.2低频减载装置的控制电路设计184.2.1 控制电路硬件结构184.2.2 采样保持电路214.2.3 A/D转换电路224.2.4 开关量输入输出电路234.2.5 键盘输入电路和显示电路255低频减载装置的软件设计27 5.1软件的基本结构275.1.1 系统的定义275.1.2 软件基本结构285.2功能模块软件设计295.2.1 A/D转换模块软件设计295.2.2 频率测量判断处理软件模块295.2.3 频率事故判断处理模块31结束语33参考文献34致谢35附录36附录一37附录二38附录三391 绪论1.1课题的背景1978年的法国大停电、1983年的瑞典大停电、1987年的日本大停电，台湾1999年的大停电事故1以及2005年的美加“814”停电等许许多多的停电事件表明大型电力系统一旦发生人为或者自然的故障，如果不能采取及时有效的措施进行控制，将可能引发连锁反应，使事故进一步扩大，甚至会危及整个电网的安全运行，使电力网络瘫痪，酿成大面积的停电，给国家带来巨大的损失。在事故情况下，由于发电厂的退出，打破了系统内有功功率的供需平衡，将引起系统频率的下降，频率降低值与功率的缺额有关，频率下降较大时，对系统运行极为不利，甚至会造成严重后果2。电力系统按频率自动减载历来被看作防止电力系统发生频率崩溃的重要手段。前苏联对电力系统低频减载问题早已非常重视，我国在50年代就有感应型低频减载装置投入系统使用。美国1996年纽约大停电事故时，因无适当的减载装置而导致系统频率崩溃，其后美国各电力系统普遍装设了低频减载装置。人们之所以对它如此重视，不仅是因为这一装置投资很少，产生的经济效益十分巨大，而且从国内外电力系统发生频率事故时发挥的作用来看，使它被视为电力系统安全控制的基本手段之一。1.2 课题的意义电力系统安全稳定导则将电力系统的扰动分为三类：第一类为常见的普通故障，要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行与正常供电；第二类故障为出现概率较低的较严重的故障，要求系统在承受此类故障时能保证稳定运行，但允许损失部分负荷3；第三类故障为罕见的严重复杂故障，电力系统在承受此类故障时，如不能保持系统稳定运行，则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。上述第三种情况所采取的措施，即所谓保证安全稳定的第三道防线，就是在主系统发生稳定破坏时对电压及频率紧急控制，有计划、合理地实施解列的自动装置或手动方案，以及解列后为防止小系统崩溃而设置的低频减载装置，以维持整个电网的稳定运行，保证电力系统在严重复杂的故障F，防止事故扩大，防止导致长时间的大范围停电，以免造成巨大经济损失和社会影响4 。电力系统自动低频减载是反事故保护措施之一，在电力系统发生严重事故时，系统的有功将严重缺额，电力系统的频率会很快下降，当系统的热备用容量不足时，为保证电力系统不至于频率崩溃，必须采取按频率下降进行负荷的切除。模拟式自动按频率减负载（ZPJH）装置的测量精度差，特别是当系统正常运行中电压下降或者频率瞬时变化较大时可能会产生误动作，设计数字式低频减载装置，具有实用价值。1.3低频减载装置的发展现状电力系统低频减载装置经历了一个漫长的发展过程，从40年代至今，大体上经历了如下三个发展阶段：感应型、模拟型和数字型。这三个发展阶段，不仅反应了电力系统自动装置在技术进步方面的共同发展规律，而且也反应了现代电力系统对低频减载装置在高精度、多功能、高稳定性和高抗干扰性方面提 出的愈来愈多的要求。模拟型的低频减载装置，主要由分立半导体器件或线性电路构成，同感应型的机电式频率继电器相比，无疑在技术上是一个进步。但从测频精度还比较低、温度稳定性尚比较差、功能还比较单一这几个方面来看，还不能满足现代电力系统对减载的要求。因此发展数字型减载装置是一个必然的发展趋势5 。目前，低频减载方案大致分为三类:传统法、半适应法、自适应法以及计算机辅助算法6 。传统的低频减载是采用分级断开并逐步修正的方法，在电力系统发生故障伴随着频率下降的过程，系统按照不同的频率整定值，依次的切除负荷。这种方法不能反映系统实际功率缺额的大小，并且带有一定的动作延时，如果延时较长或出现较大功率缺额时，就会影响抑制频率下降的效果。随着计算机技术的高速发展，出现了一些基于计算机在线应用的低频减载方法，国外的一些电力系统，使用频率变化率RO-COF启动减负荷装置7，用的信息来判断是否应该加速切除负荷或是应该进行闭锁。但这种方式并未充分发挥计算机的快速计算与分析能力，只能算是一种改良。随着微机保护的发展，出现了智能型继电器。这种继电器基于可编程器件的控制，于局域网 LAN 相连，通过ClientServer结构，接收来自基于信息采集系统的命令发布，实现在线编程控制8，提高了事故下减载装置的反应，改善了性能，是低频减负荷装置的发展方向。1.4 课题研究的主要内容低频减载装置通过硬件部分和软件模块相结合的方式得以实现。软件部分可以对硬件电路进行检查和调试，并实现频率测量、跳闸闭锁判断、重合闸处理、基本级跳闸处理、特殊级跳闸处理等功能。以下介绍本次毕业设计所需要的各个模块，及其应具有的功能：（1）电压电流变换器模块：将电网母线上的高电压转化为可以为采样单元以及计算控制器等各元器件正常的工作电压。（2）采样模块：由三部分组成，模拟量输入变换部分、模拟低通滤波部分、A /D变换部分。从电网中获得模拟模拟量电压信号。（3）采样计算模块：主要完成模拟量的采集算法、低频事故判别、故障判断、数据记录。（4）频率检测模块：可以通过传感器或者单片机自身所具有的功能测得频率。然后将所测得的频率及通过软件计算得出的频率变化率传递给单片机的管理模块。（5）执行模块：该模块接受单片机所处理后的信息，将反馈的信息在电网中执行，对电网中的负载进行投切控制，保证电网的正常安全运行。2 低频减载方法的理论研究2.1 电力系统频率状态及频率偏差标准2.2.1电力系统频率状态 所谓电力系统频率是指电力系统的节点电压在ls内交变的次数，其单位为Hz。电力系统频率在运行中的状态，随着机组携能工质的输入和电能输出之间的平衡程度而变化着，而这种平衡又依赖于其输出的电能与负荷电能需求之间的平衡程度。平衡点为系统机组功-频特性曲线 PT-f特性 与负荷功-频特性曲线 PL-f特性 的交点。系统频率的变化，可分为两种主要状态91011：1 正常运行状态系统负荷吸收电能的大小时刻处于变动之中，促使系统频率随之波动。系统调频就是靠机组追随负荷功率波动，调节自身所需工质的输入，即平移自身频率特性曲线，使其与负荷频率特性曲线相交，以满足系统功率平衡。当交点处于系统频率正常允许的偏差范围之内，即构成系统频率的正常运行状态，要求系统9599以上的运行时间处于这种状态之内，此时系统中各节点频率相等。在稳定运行状态下，整个电力系统的各个节点的电压和频率必须统一为一个值的原因是：电机内部的各个磁场和电力系统的各个节点的电压必须相对静止才能保证功率的稳定传输 由超前的一方向滞后的一方传输 ，这是同步发电机或者是异步发电机作为电源的系统都必须遵守的法则。2 异常运行状态系统中由于某种原因使机组出力不能满足负荷在正常允许偏差范围内运转的功率需求，被迫在低于频率正常允许偏差下限之下，借系统负荷功率一频率特性调节作用，压低负荷功率正常实际需求，使系统在低频率下运行，以满足系统功率平衡的条件。这种状态虽然系统仍维持在同步运行状态之下，但系统损耗增加，发、供、用电效率下降，是一种安全稳定性很差的运行状态，安全裕度很小，其危急程度视机组和负荷的构成及系统频率偏差的程度而定。这种运行状态潜伏着系统频率和电压事故，甚至存有崩溃的危机，必须迅速采取措施，提高电能供应能力，削减负荷功率需求，以减小系统频率偏差，迅速恢复到正常允许偏差范围之内。与之相反，当机组出力超过负荷在频率正常允许偏差范围内运转的功率需求，同样也是借负荷频率特性的调节作用，增加负荷功率实际需求，迫使系统在高频率下运行。高频率运行，同样也会降低发、供、用电设备效率，增加系统损耗，并易引起过电压和飞逸转速损伤系统设备。因此必须迅速采取措施，果断削减电源机组携能工质的输入和电能的输出，以恢复频率至正常值范围之内。不论系统是低频率或高频率运行，均是处于系统频率的异常状态之中，此时一旦发生系统功率平衡进一步遭受破坏，系统阻尼和同步力矩的减弱，势必导致频率异常运行状态的恶化，而进入同步振荡甚至进入振荡失步的境地，因此，系统频率异常状态不能任其自流，而应尽快采取相应的技术措施，使其恢复至正常状态12。2.1.2 电力系统频率偏差标准国家标准GB/T15945-1995电能质量电力系统频率允许偏差规定：电力系统正常频率偏差允许值在0.2Hz范围内。当系统容量较小时，频率偏差值可以放宽到0.5Hz。而且用户冲击负荷所引起的系统频率的变化一般不能超过0.2Hz。在近区电网、发电机组的安全、稳定运行得到保证和正常供应用户的情况下，可以根据冲击负荷的大小和性质以及系统的条件适当改动限值。2.2 电力频率特性分析电力系统频率特性分为静态频率特性和动态频率特性13。静态频率特性是指稳定状态下功率和频率之间的关系。电力系统的静态频率特性取决于发电机的静态频率特性和负荷的静态频率特性。电力补偿出现功率缺额时，系统的稳定频率必然低于额定频率，系统频率从变化到的过程就反映出电力系统的动态频率特性。系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示式为： （2-1）式中 -由功率缺额引起的另一个稳定运行频率 -系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性常数以及负荷调节效应系数有关，一般在（410）间。大系统较大，小系统较小。 2.3 按频率自动减负荷装置 ZPJH 的工作原理 由图2-1可知，“轮” ：计算点、, ；点1：系统发生了大量的有功功率缺额，系统频率随之急剧下降； 点2：频率下降到，第一轮频率继电器起动 ；点3：经一定时间t1，断开一部分用户，第一次对功率缺额进行的计算；点3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能得出系统有功功率缺额值，频率还将继续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将按3-4的曲线而不是3-3曲线继续下降；点4：当频率下降到时，ZPJH的第二轮频率继电器启动；点5：经一定时间t2后，又断开了接于第二轮频率继电器上的用户；点5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿56曲线回升，最后稳定在 。 如果第二轮动作后，断开的负载依然不是系统缺额功率的数值，那么频率还会继续下降，并通过、的实际断开，进行一次又一次的计算，直到找到系统功率缺额的数值，系统频率再次稳定或者回升时，此过程才结束。这里用到了“逐次逼近”的计算方法。2.4 最大功率缺额的确定 按上述原理工作的低频减载装置，必须保证在系统发生最大可能的功率缺额时，也能断开相应的用户，避免系统的瓦解，使频率趋于稳定。对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析：有的按系统中断开最大容量的机组来考虑；有的要按断开发电厂高压母线来考虑等。 系统功率最大缺额确定以后，就可以考虑接于减负荷装置上的负荷的总数。要求恢复频率fhf可以会低于额定频率。考虑到负荷调节效应后，接于减负荷装置上的负荷总功率PJH可以比最大功率缺额Pqe小些。根据负荷调节效应系数公式： （2-2）可以得到 （2-3） 或 （2-4） 式中 恢复频率偏差的相对值， 减负荷前系统用户的总功率。 2.5 各轮动作频率的选择1）第一级动作频率 一般的一级启动频率整定在49Hz。2）最后一轮的动作频率 自动减负荷装置最后一轮的动作频率最好不低于4646.5Hz3）前后两级动作的频率间隔前后两级动作的时间间隔是受频率测量元件的动作误差和开关固有跳闸时间限制的。由于电力系统的规模越来越大，电力网越来越复杂，导致事先难以预见事故的发展变化。在这种情况下，级数过少，可能会减负荷过多，是频率上升过高，也可能减负荷不足，造成频率下降过低。对此，需增加级数和缩小各级之间差的方法来解决。2.6 各轮最佳断开功率的计算目前在低频减载装置的第i轮动作后，只能做到系统频率的最后稳定值在最大恢复频率与最小恢复频率之间。当ZPJH动作后，可能出现的最大误差为最小时，ZPJH就具有最高的选择性。事实上等于特殊轮的动作频率。当频率缓慢下降时，第n轮继电器动作，动作频率为，并断开相应的用户功率，于是频率回升到这一轮的最大恢复频率，即。存在以下关系： （2-5 由（2-5 可得各轮断开功率表。 ZPJH装置各轮断开功率之和应等于低频减载自动装置总的见负荷功率，由公式（2-4）可以得到，总的减负荷功率用系统全部负荷的百分值表示有： （2-6）联立由（2-5 得到的各轮断开功率方程及式（2-6），可解出，然后再一次代回原方程，依次求出各轮的应断开功率。2.7 特殊轮的功用与断开功率的选择 当第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率的低限，但又不足使i+1轮减负荷装置动作时，可采用带时限的特殊轮。特殊轮的动作频率，因为它是在系统频率已比较稳定时动作的，所以其动作时限可以取系统频率时间常数Tf的23倍，一般为1525s。 特殊轮断开功率可按以下两个极限条件来选择： （1）当最后第二轮即n1轮动作后，系统频率不回升反而降到最后一轮，即第n轮动作频率dzn附近，但又不足使第n轮动作时，则在特殊轮动作断开其所接用户功率后，系统频率应恢复到hf.min以上，因此特殊轮应断的用户功率为： （2-7） （2）当系统频率在第i轮动作后稳定在稍低于特殊轮的动作频率，特殊轮动作断开其用户后，系统频率不应高于，因此 （2-8） 只有在按式（2-8）算出的Pts%小于式（2-7）的数值时，才按式（2-7）选择Pts% 。3 低频减载方案3.1 低频减载装置的基本要求和设计思想 （1）当电力系统在实际可能的各种运行情况下，因故障发生突然的有功功率缺额后，必须能及时切除相应的负载，使未切除的系统剩余负荷能迅速恢复额定频率附近继续运行，以致不发生频率崩溃，也不会使故障后的频率长期处于某一不正常值。低频减载装置应满足一下要求： 1）在任何情况下的频率下降过程中，应保证系统低频值及所经历的时间，能与运行中机组的自动低频保护和联合电网间联络线的低频解列保护相配合；切负荷的动作要快，要在系统运行的危险情况出现前抑制频率的下降。 2）应防止低频减载装置误动，应避免因发生短路故障以及失去供电电源后的负荷反馈引起的误动，但不考虑在系统失步振荡时的动作行为16。 （2）设计思想 在系统功率发生严重缺额的开始时期，有功功率大量退出，导致电力系统的频率下降很快。此时，低频减载装置根据的大小，按基本轮和紧急轮动作，切除相应的负荷。一旦部分负荷切除后，频率的下降速度减慢，就可以根据预测的稳态频率或实时功率缺额，做出断路器动作的决策，快速直接切除负荷，实现系统稳定的安全运行。3.2 低频减载方案的确定3.2.1 基本方案本装置按， 49Hz，485Hz，480HZ，47 5HZ，470HZ， 五级负荷减载整定，实际情况下每轮减载量按最大功率的缺额平均分配。当出现大功率缺额时，测量各节点的频率、，计算,然后按照基本轮和紧急轮的动作条件切负荷。很小，频率下降深度较低的时候，装置不启动；较大，频率下降深度较深的时候，本级动作；很大，而且电压瞬时下降较大时，同时动作本级与下一级。当装置动作并减轻了频率快速下降的程度，则按功率缺额直接切除负荷。3.2.2频率范围及频率下降事故的判别本装置分为基本轮、紧急轮和特殊轮 按预测功率缺额直接减载轮 。基本轮各轮动作的依据是预测的稳态频率是否达到相应的条件。按照频率变化率的大小加速切负载构成的轮次为紧急轮。在基本轮第一轮启动时，基本轮第二轮的为紧急第一轮，基本轮第一轮启动时加速切基本轮第二轮，以此类推，基本轮第三轮的称之为紧急第二轮。1 基本轮的判别 低频启动 基本轮第一轮动作 基本论第二轮动作 基本轮第三轮动作 ， 基本轮第四轮动作紧急轮的判别 低频装置启动， 基本轮第一轮动作 紧急第一轮 紧急第二轮 紧急第三轮其中，是该装置的低频启动定值，为基本轮第i轮的动作定值，、为紧急第一轮和紧急第二轮的动作定值，为滑差闭锁定值。 3）特殊轮：已在前面讨论过，这里不再讨论。3.2.3防止装置误动作的闭锁措施4.1.1主电路设计思路主电路部分选用JD6-35型电压互感器（TV），其一次绕组并接于电力系统一次回路，将母线的35KV电压降压到100V，二次绕组并接测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈。接着经过电压变换器变换成与输出成正比的+5V-5V范围内的频率不变的电压信号，再经过光电耦合器和D触发器转换为相同频率的矩形波，利用矩形波上升沿启动89C51单片机的内部时钟脉冲开始计数，当到达下降沿时结束计数，由此可通过单片机一个周期内的计数值，得到系统的频率。得到的系统频率传递给低频减载装置的控制部分。当电力系统在实际可能的各种运行情况下，因故障发生突然的有功功率缺额后，低频减载的控制部分完成频率下降事故的判别，并给出相应继电器的的动作信号，切除动作继电器上所带的负荷，使系统频率恢复到允许值或稳定值，保证电网的正常安全运行。4.1.2 主电路整体结构框图4.1.3 电压互感器TV接线图 本装置主电路部分的电压互感器选择型号为JD6-35，该型电压互感器为单相、双绕组、油浸式、户外型产品，适用于交流50Hz、35KV电路中，供电压、电能和功率测量以及继电保护用17。电压互感器一次电流很小，不需要选择额定电流。外部电网短路电流也不会通过电压互感器TV，所以不需要进行短路稳定性校验。当电压互感器内部出现短路故障时，会有专用的熔断器保护来切除。为节约成本考虑，在满足本装置技术要求的情况下选择准确级为1级的JD6-35电压互感器，其电压误差为1.0%。本装置中电压互感器的功能就是将35KV的高电压降低到100V的低电压，频率不变化。FU熔断器安装在互感器前端，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，从而起到保护的作用。4.1.4 频率测量电路 35KV系统电网电压经电压互感器TV降压到同频率100V后，再经过电压变换器变换成与原端成正比的同频率的电压信号，幅值范围在+5V-5V。再经过半波整流电路，当电压值处于负半轴时，二极管D1导通，此时光电耦合器件中的三极管不导通，D触发器输入的是高电平；当电压值处于正半轴时，发光二极管导通，使三极管导通接地，所以此时D触发器输入的是低电平。 如上图4-4所示，当输入电压幅值在负半轴时，D触发器获得一个高电平输入，从当CLK第一个上升沿到达后开始触发，第二个上升沿到达后开始翻转。经过D触发器，得到一个周期为系统电压频率周期2倍矩形波，然后将此矩形波连接到89C51单片机的P3.2 INT0）引脚，利用矩形波的上升沿启动单片机，对内部时钟脉冲开始计数，当到达矩形波下降沿时结束计数。通过一个周期内单片机得计数值，推算出系统频率。4.1.5跳闸信号执行电路 如图4-5所示，正常工作状态下，8255A单片机的PB口保持高电平输出，此情况下，光电耦合器不动作，使三极管Q1的基极有高电平，因此Q1不导通，保证继电器不动作。当8255A单片机发出跳闸信号时，PB口输出低电平，使光电耦合器TLP521-2启动，三极管Q1的基极加通低电平导通，此时继电器SSR1动作，使下接的断路器的线圈通电吸合。在通电的情况下，由于电磁力的作用使断路器的脱口机构释放，断路器在跳闸弹簧力F的作用下断开，负荷被切除。其中，继电器实际上是利用较小电流去控制较大电流的一种“自动开关”，当输入量达到规定值时，将是被控输出电路导通或断开，即使断路器的线圈电路导通或断开。本装置选用固态继电器SSR，是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。 断路器的选择：高压断路器应根据其安装地点、环境条件、使用技术条件等进行选择，并考虑便于施工调试和运行维护，以及经济技术比较后确定 。35KV的电网一般选用少油、真空和六氟化硫断路器。本次毕业设计选用的断路器型号为：SN10-35型户内高压少油断路器，适用于35KV电力系统快速切负荷。断路器可装与35KV手车式高压开关柜中使用，也可单独装与配电间使用。其基本结构，三相是通过绝缘子装在同一手推车上，由一根转轴通过拐壁带动触头一起动作，断路器分闸由四根分闸弹簧完成。高压隔离开关型号选用GN6系列的GN6-35T/1000开关，该系列隔离开关是三相交流50Hz高压开关设备，装在有压无荷载的情况下，用于断开和闭合线路。该产品由底座、支柱绝缘子、操作绝缘子和导电部分组成，刀闸通过操作绝缘子及拐壁与转轴连接转轴两端伸出底座，可在隔离开关的任一端与手动操作机构连接。用于断路器检修或更换时切断电路。因为本低频减载装置设计按五级减负荷整定，分为5个基本轮、3个紧急轮、一个特殊轮，所以在本装置保护的电力网络中需装设受装置控制的6个断路器，6个断路器分别控制某一区域用户负荷的切除和重合闸。4.2 低频减载装置的控制电路设计4.2.1 控制电路硬件结构 控制电路硬件结构框图如下： 功能模块介绍：（1）电压电流变换器模块：将电网母线上的高电压转化为可以为采样单元以及计算控制器等各元器件正常的工作电压。（2）采样模块：由三部分组成，模拟量输入变换部分、模拟低通滤波部分、A /D变换部分。从电网中获得模拟量电压信号。（3）单片机模块：采用89C51单片机，主要完成模拟量的采集算法、低频事故判别、故障判断、数据记录。 （4）开关量输入输出：通过单片机的P1.0P1.6口实现对装置的功能设置和选择，以及定值的修改，利用8255A的B口和C口输出开关量。 89C51引脚功能介绍： VCC：供电电压端。 GND：接地端。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为R