10kV线路两路动态无功补偿装置的设计

5 控制器硬件电路设计

要实现自动控制，通常的做法是利用微控制器或处理器对采集来的数据进行计算，判断，然后再对对象进行控制。在本设计中为了使采集数据更精确，软件编程更简洁，使用新型的智能电表芯片替代了传统的ADC和部分MCU的工作。在软硬件设计中注重了对动态电容器的保护，实现了10分钟保护、过流保护、缺相保护、延时保护等多种保护功能，使得系统工作更加稳定有效。

图2 硬件结构图

如图2，整体电路由AD，CPU，外围IC器件组成。使用专用测量芯片CS5460替代了原先的ADC和部分单片机的工作，通过芯片内的硬件算法得到Irms、Vrms、P。主CPU使用51系列芯片，其内部自带20K字节的FLASHROM和512字节的RAM，设计中，全部采用其内部的程序存储器和数据存储器。外围IC器件主要包括外部扩展的一片E2PROM存储器，它拥有32K字节的存储空间，用来存储参数设定值及历史数据;时钟芯片为系统工作提供时间参考;另外，人机接口模块选用了ZLG7289BP键盘显示管理芯片。该芯片可以同时管理8个数码管和64个按键，采用SPI总线接口，便于进行级联。系统设计还有RS-232串行通讯接口，可以上传下传数据，进行遥控遥测。

本装置主要是实现按实时无功来控制电容器的投切，具体软件流程图如3 所示 。

图3 控制器软件流程示意简图

6.1 功能实现。

软件必须做到以下功能：采集数据并传给CPU，然后进行算法运算并处理，发控制命令，另外还必须有显示，通信的功能。

本装置控制器的软件通过汇编和C语言混合编程实现了以下功能：

1) 采集调理后信号，计算出线路电压、电流、功率因数、有功、无功。

2) 通过继电器控制真空接触器可按照无功的实时情况对补偿电容进行合理控制。控制器还具有过压、欠压、过流、速断、10Min、动作次数、缺相等保护;

3) 提供准确的时钟，并能存储必要的电量数据。

4) 数码管显示电量数据，并可通过按键调整参数。

5) 通过RS-232串口通信模块实现通信。通过无线通信能调出控制器中的实时数据和历史数据。其中历史数据包括近两个月的整点数据和近100次的动作记录。

6.2 算法实现

(1) 运算算法

运算算法结构如图4 所示。

图4

来源：维库开发网