多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書

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變更日志編號版本修改內(nèi)容修改人修改日期10.10創(chuàng)建初稿2009-12-2320.20內(nèi)部評審2009-12-2431.00發(fā)布2009-12-25

目錄1 引言 11.1編寫目的 11.2背景 11.3定義 11.4參考資料 12 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體說明 22.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 22.1.1硬件結(jié)構(gòu) 22.1.2軟件結(jié)構(gòu) 22.2軟件運(yùn)行平臺 33 模塊詳細(xì)設(shè)計(jì) 43.1實(shí)時測量模塊 43.1.1功能描述 43.1.2性能要求 73.1.3接口定義 73.1.4程序流程 73.1.6測試要點(diǎn) 83.2電能計(jì)量模塊 83.2.1功能描述 83.2.2性能要求 103.2.3接口定義 103.2.4程序流程 103.2.5測試要點(diǎn) 103.3輸入輸出模塊 103.3.1功能描述 103.3.2性能要求 133.3.3接口定義 133.3.4程序流程 143.3.5測試要點(diǎn) 163.4需量統(tǒng)計(jì)模塊 163.4.1功能描述 163.4.2性能要求 173.4.3接口定義 173.4.4程序流程 173.4.5測試要點(diǎn) 173.5電能質(zhì)量分析模塊 173.5.1功能描述 173.5.2性能要求 203.5.3接口定義 203.5.4程序流程 203.5.5測試要點(diǎn) 203.6越限保護(hù)模塊 203.6.1功能描述 203.6.2性能要求 213.6.3接口定義 213.6.4程序流程 213.6.5測試要點(diǎn) 213.7數(shù)據(jù)記錄模塊 213.7.1功能描述 213.7.2性能要求 213.7.3接口定義 213.7.4程序流程 223.7.5測試要點(diǎn) 223.8通訊模塊 223.8.1功能描述 223.8.2性能要求 223.8.3接口定義 223.8.4程序流程 233.8.5測試要點(diǎn) 243.9界面設(shè)計(jì) 243.10接口 253.10.1外部接口 253.10.2內(nèi)部接口 27WQL-242多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書PAGE1引言1.1編寫目的本文檔是根據(jù)WQL-242多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表概要設(shè)計(jì)說明書而編制的，旨在確定WQL-242多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表的詳細(xì)設(shè)計(jì)說明。通過本詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書，可以了解到WQL-242多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表各個模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)說明。本文檔的閱讀閱讀對象是：項(xiàng)目組成員，評審人員。1.2背景WQL-242多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表是在WQL-237網(wǎng)絡(luò)電力儀表的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)，主要增加電能質(zhì)量分析功能。系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)，均參照WQL-237網(wǎng)絡(luò)電力儀表。待開發(fā)的軟件系統(tǒng)的名稱：WQL-242多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表。1.3定義 無1.4參考資料編號資料名稱說明1WQL-242需求規(guī)格說明書2WQL-242概要設(shè)計(jì)說明書系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體說明2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1.1硬件結(jié)構(gòu)硬件系統(tǒng)由四塊PCB板組成，顯示面板由一塊自帶段式液晶控制器的電路板及液晶、按鍵組成；主機(jī)部分由最小系統(tǒng)部分和外圍接口部分組成，最小系統(tǒng)部分包含DSP、晶振、鐵電存儲器（包括看門狗、電壓失效監(jiān)測、鐵電存儲器三部分）組成，外圍接口部分則由開入、開出、電壓電流采集、系統(tǒng)電源、通訊等幾部分組成。圖2-1硬件系統(tǒng)框圖2.1.2軟件結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)按照模塊化的思想，各功能模塊按照要求分配到各中斷或任務(wù)中執(zhí)行。定時器1周期中斷：為程序最高優(yōu)先級中斷，負(fù)責(zé)完成AD采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存，內(nèi)部任務(wù)的處理、AD采樣的同步、外部任務(wù)的調(diào)度等；RS485接收中斷：負(fù)責(zé)接收RS485數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)存至接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；RS485發(fā)送中斷：負(fù)責(zé)將RS485發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送至總線；外部測量任務(wù)task0：完成采樣數(shù)據(jù)的處理，電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、電度、電壓電流相角、需用值、統(tǒng)計(jì)值等的計(jì)算；電能質(zhì)量分析的計(jì)算。外部越限任務(wù)task01：包含8級越限任務(wù)、最大最小值統(tǒng)計(jì)任務(wù)和繼電器出口的刷新；外部通訊任務(wù)task2：完成RS485協(xié)議的處理，包括偵數(shù)據(jù)的完整性檢測，待發(fā)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備和發(fā)送；外部顯示任務(wù)task3：配合按鍵完成HMI的顯示；鐵電處理任務(wù)main：為整個任務(wù)中的最低優(yōu)先級任務(wù)，完成看門狗的復(fù)位、鐵電數(shù)據(jù)的寫入和讀出。圖2-2中斷和任務(wù)優(yōu)先級2.2軟件運(yùn)行平臺CPU：TMS320F2808FLASH：128kSRAM：36k操作系統(tǒng):無模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)WQL-242多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，功能實(shí)現(xiàn)方式分為復(fù)用、部分復(fù)用、設(shè)計(jì)開發(fā)。各功能模塊的實(shí)現(xiàn)方式如下表所示。模塊名稱實(shí)現(xiàn)方式復(fù)用組件名稱實(shí)時測量復(fù)用電能計(jì)量部分復(fù)用實(shí)時電能計(jì)量輸入輸出部分復(fù)用開關(guān)量輸入需量統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)開發(fā)電能質(zhì)量分析設(shè)計(jì)開發(fā)越限保護(hù)部分復(fù)用越限事件記錄數(shù)據(jù)記錄設(shè)計(jì)開發(fā)通訊模塊部分復(fù)用遙測、遙控界面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)開發(fā)3.1實(shí)時測量模塊3.1.1功能描述電壓測量外部輸入電壓，經(jīng)過電阻分壓后，再經(jīng)過運(yùn)放電路，送入CPU內(nèi)部的ADC管腳。由CPU控制ADC對電壓信號進(jìn)行實(shí)時采樣，得到采樣點(diǎn)。利用實(shí)時采樣點(diǎn)，以真有效值的方法計(jì)算電壓。圖3-1分壓電路圖3-2電壓測量運(yùn)放電路電流測量外部輸入電流，經(jīng)過CT隔離轉(zhuǎn)換后，串接一采樣電阻，得到電壓信號。再經(jīng)過運(yùn)放電路，送入CPU內(nèi)部的ADC管腳。由CPU控制ADC對電壓信號進(jìn)行實(shí)時采樣，得到采樣點(diǎn)。利用實(shí)時采樣點(diǎn)，以真有效值的方法計(jì)算電流。圖3-3CT回路圖3-4電流測量運(yùn)放回路相位與序分量測量根據(jù)電流電壓基波的實(shí)部和虛部，采用查表的方法計(jì)算電流電壓的相位，其中以A相電壓為基準(zhǔn)角。得到相位以后，即可根據(jù)序分量的分解和計(jì)算方法，計(jì)算出序分量。功率與功率因素測量用電壓和電流的實(shí)時采樣點(diǎn)，采用真有效值算法，計(jì)算有功功率。視在功率采用電壓和電流的代數(shù)乘積，而無功功率則采用視在功率和有功功率平方差再開平方的方法計(jì)算得到的。有功功率除以實(shí)在功率，即可得到功率因素。頻率測量A相電壓的波形經(jīng)比較整形后送入DSP的外部中斷引腳，采用捕獲的方法計(jì)算兩次中斷的間隔時間，并把時間轉(zhuǎn)化成電壓的頻率。圖3-5頻率測量回路負(fù)載性質(zhì)測量通過判定有功功率和無功功率的符號，即可判定電壓和電流的夾角在哪一個象限，從而可以判定負(fù)載性質(zhì)。圖3-6負(fù)載性質(zhì)與功率符號對應(yīng)圖3.1.2性能要求精度參數(shù)精度分辨率范圍顯示一次值電壓0.2%0.01V0～120%Un<=500kV電流0.2%0.001A0～1.2In<=50kA有功功率0.5%0.1W0～9999.9W<=1500M無功功率0.5%0.1var0～9999.9var<=1500M視在功率0.5%0.1VA0～9999.9VA<=1500M功率因數(shù)0.5%0.0001-1.0000～1.0000-頻率0.01Hz0.01Hz45～65Hz-電流電壓相位3°3°0°～360°-時間特性所有實(shí)時量，必需在1s內(nèi)刷新一次。3.1.3接口定義實(shí)時測量模塊的測量值保存在定義好的結(jié)構(gòu)體里，是以全局變量的類型定義的，便于其他模塊直接引用。3.1.4程序流程本模塊采用直線型流程，邏輯結(jié)構(gòu)簡單。圖3-7實(shí)時測量程序流程圖3.1.6測試要點(diǎn)所有測量值的線性度、精度、邊界值必需達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。所有測量值的刷新時間，必需達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。3.2電能計(jì)量模塊3.2.1功能描述電能計(jì)量有功電度有功電度是有功功率對于時間的積分，以kWh為單位。由于功率是有方向的，正值時消耗能量，負(fù)值時釋放能量。所以有功電度也存在消耗性有功電度（Ep_imp）和釋放性有功電度（Ep_exp），同時我們還定義消耗有功電度與發(fā)出有功電度的絕對值之和叫作絕對值和有功電度（Ep_total）；而兩者絕對值之差為凈有功電度（Ep_net）。電度量計(jì)算時考慮頻差帶來的影響，以DSP的時鐘為基準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償。無功電度同有功電度類似，無功電度是無功功率對于時間的積分，以kvarh為單位。由于無功功率也是有方向的，正值時無功功率由電源流向負(fù)載（感性），負(fù)值時由負(fù)載（容性）饋回電源。所以無功電度也存在正負(fù)方向，也可稱為感性無功電度（Eq_imp）和容性無功電度（Eq_exp），同時我們還定義這兩種無功電度量的絕對值之和叫作絕對值和無功電度（Eq_total）；而兩者絕對值之差為凈無功電度（Eq_net）。視在電度視在電度是視在功率對于時間的積分，沒有消耗性和釋放性的區(qū)別。抄表功能WQL-242具有定時自動抄表功能，能自動記錄本月累計(jì)電能量數(shù)據(jù)。自動備份上月電能數(shù)據(jù)。累計(jì)自上一次清零以來的電能量，具備多種清零方式。分時計(jì)費(fèi)儀表支持分時計(jì)費(fèi)功能，8個時段，4種費(fèi)率可設(shè)定。在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置中，用戶可以最多可定義8個時段，每個時段費(fèi)率可設(shè)定為尖（sharp）、峰（peak）、平（normal）、谷（valley）中的一種。每一個時段均可選擇使能或不使能。需要注意的是，時段設(shè)置時，所有使能的時段表相加應(yīng)該涵蓋一天中的24小時。儀表會對分時計(jì)費(fèi)參數(shù)設(shè)定做出判斷，如設(shè)定的參數(shù)有誤，會給出告警信息，將開關(guān)量中的“自檢信息--TOU時間設(shè)置”位置1。當(dāng)分時計(jì)費(fèi)設(shè)定好后，并且分時計(jì)費(fèi)使能時，儀表在統(tǒng)計(jì)電度時，既統(tǒng)計(jì)上一節(jié)所述的實(shí)時電度，同時統(tǒng)計(jì)分時電度。程序計(jì)算電度每周波執(zhí)行一次，每次計(jì)算當(dāng)前周波的電度增量，累加到實(shí)時電度中，同時，根據(jù)系統(tǒng)時間和時段表的費(fèi)率設(shè)定，將當(dāng)前周波的電度增量，累加到相應(yīng)的分時計(jì)費(fèi)電度值中（當(dāng)月TOU與TOU累計(jì)）。當(dāng)月TOU包含表3-2與表3-3所示電度值；TOU累計(jì)包含的電度值與當(dāng)月TOU類似，不同的是，TOU累計(jì)指示的是自系統(tǒng)運(yùn)行起（或上次清零后）總的TOU電度值。該TOU累計(jì)值可以手動清零，或者設(shè)定為定時清零，在用戶設(shè)定的時刻自動清零。分時計(jì)費(fèi)抄表分時計(jì)費(fèi)抄表，主要包括當(dāng)月TOU凍結(jié)，TOU累計(jì)凍結(jié)，并能自動保存上月TOU。TOU當(dāng)月計(jì)算模式可以設(shè)定為月末計(jì)算或者定時計(jì)算。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到設(shè)定的TOU凍結(jié)時刻時（月末或是用戶設(shè)定的時刻），儀表會將實(shí)時的TOU電度值備份下來，即為當(dāng)月TOU凍結(jié)；同時將實(shí)時的TOU累計(jì)電度值備份為TOU累計(jì)凍結(jié)。當(dāng)新的一月開始時，儀表會將實(shí)時的TOU備份為上月TOU，同時將實(shí)時TOU清零，重新開始累計(jì)。3.2.2性能要求精度參數(shù)精度分辨率范圍顯示一次值有功電度0.5%0.01Wh-0～10MWh無功電度0.5%0.01Varh-0～10Mvarh視在電度0.5%0.01VA-0～10MVA時間特性所有的電度量應(yīng)1s內(nèi)計(jì)算一次，且不能發(fā)生漏計(jì)算。3.2.3接口定義電能計(jì)量模塊的電度值保存在定義好的結(jié)構(gòu)體里，是以全局變量的類型定義的，便于其他模塊直接引用。電度值需要在鐵電中進(jìn)行備份。進(jìn)行電度值備份時，直接調(diào)用鐵電模塊提供的數(shù)據(jù)存儲函數(shù)即可。3.2.4程序流程本模塊采用直線型流程，邏輯結(jié)構(gòu)簡單。3.2.5測試要點(diǎn)電度的精度需滿足預(yù)定指標(biāo)。所有電度數(shù)據(jù)需要掉電不易失。當(dāng)電度計(jì)量到最大值時，應(yīng)能自動翻轉(zhuǎn)后繼續(xù)累計(jì)。3.3輸入輸出模塊3.3.1功能描述開關(guān)量輸入2路遙信狀態(tài)采集功能，并可通過擴(kuò)展板擴(kuò)展4路開關(guān)量輸入。支持延時濾波功能，延時時間可設(shè)置為0~50000mS。支持遙信變位事件記錄，與系統(tǒng)事件記錄共享32個存儲空間，掉電不丟失記錄。支持遙信變位告警功能。該告警功能是通過越限告警來實(shí)現(xiàn)的?？梢詫⑷我徊坏仁降脑较迣ο筮x擇配置為某一路開入量狀態(tài)。需要注意的是，此時不等式條件必須設(shè)置為“=”；且門限值只可以設(shè)置為“0”或“1”。開入量輸入電平支持DC/AC110V，并兼容DC/AC220V。通過更改限流電阻，可支持DC24V電平標(biāo)準(zhǔn)。由于未添加整流電路，判斷交流輸入信號有效時，采用的是判斷采樣點(diǎn)有效的方式，需參照《開入量分析報告》。繼電器輸出2路繼電器輸出，并可通過擴(kuò)展板擴(kuò)展2路繼電器輸出。具有“電平”和“脈沖”兩種輸出方式可供選擇，可通過軟件配置為：告警電平、告警脈沖、遙控電平、遙控脈沖、脈沖電度輸出總共五種功能。擴(kuò)展板繼電器無脈沖電度輸出功能。=1\*GB3①告警電平：該功能需配合越限告警功能來使用。當(dāng)越限不等式成立，并使能了繼電器出口，且對應(yīng)的繼電器工作模式配置為“告警電平”時，繼電器會閉合。需要注意的是，當(dāng)越限不等式不成立時，該告警電平并不會自動撤銷。若要撤銷該告警電平，需要手動復(fù)歸越限不等式。=2\*GB3②告警脈沖：告警脈沖與告警電平類似，只是輸出的告警信號是以脈沖形式輸出的。當(dāng)越限不等式不成立時，該告警信號也會相應(yīng)停止。脈沖寬度可以設(shè)置1~50以內(nèi)的整數(shù)，單位為20mS。WQL-230支持的兩個脈沖之間的最小間隔是20mS。=3\*GB3③遙控電平：可以通過通訊方式，遙控分合繼電器。=4\*GB3④遙控脈沖：可以通過通訊方式，遙控繼電器輸出一個脈沖信號，脈沖寬度可設(shè)置。=5\*GB3⑤脈沖電度輸出：兩路繼電器輸出亦可用來作為脈沖輸出電度輸出，但此時RO1，RO2不能再用作報警輸出或遙控輸出。所需要輸出的電度量（各種不同性質(zhì)的有功電度或無功電度）可以被選擇設(shè)定，脈沖常數(shù)和脈沖寬度也可設(shè)定。脈沖常數(shù)指每個脈沖所代表的電度數(shù)，脈沖寬度表示每個脈沖的邏輯“1”所維持的時間。當(dāng)選擇輸出的電度量累計(jì)增加達(dá)到脈沖常數(shù)指定的電度數(shù)值時，在RO口上便輸出1個設(shè)定脈沖寬度的脈沖。脈沖常數(shù)”可設(shè)定為1～6000內(nèi)的整數(shù)，單位為0.1Kwh（Kvarh），此數(shù)值實(shí)際上也就是脈沖電度量輸出的最小分辨率。“脈沖寬度設(shè)定”可設(shè)定為1～50內(nèi)的整數(shù)，單位為20ms。WQL-230規(guī)定兩個脈沖之間的最小間隔時間為20ms。若脈沖寬度設(shè)為最小20ms，則在1秒鐘之內(nèi)，WQL-236的RO口可輸出最多脈沖數(shù)為25個。若脈沖寬度設(shè)為最小80ms，則在1秒鐘之內(nèi)，WQL-236的RO口可輸出最多脈沖數(shù)為10個。在實(shí)際應(yīng)用中“脈沖寬度”與“脈沖常數(shù)”的設(shè)定要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際功率來選擇。只有滿足下式才能保證不丟失脈沖。脈沖常數(shù)EQ\f(\b\bc(脈沖高電平寬度設(shè)定值+1)×Pmax,18000)錯誤！未定義書簽。式中Pmax指三相最大功率(有功功率或無功功率)，單位：KW或Kvar。建議：脈沖常數(shù)的取值為等式右邊數(shù)值的3～5倍。需要注意的是，脈沖電度只輸出電度增量。當(dāng)選擇某一項(xiàng)電度值作為脈沖電度輸出時，脈沖電度會初始化，該項(xiàng)電度的先前累積值，并不會作為脈沖輸出。當(dāng)繼電器的工作模式，或是所選擇的脈沖輸出對象更改時，都會作類似的初始化。模擬量輸出可以通過擴(kuò)展板擴(kuò)展2路模擬量輸出，輸出形式為4-20mA電流輸出，或0-5V電壓輸出。AO的變送對象可以在電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率等電力變量中選取，對應(yīng)關(guān)系如表3-3所示?？梢詫⒛M量輸出的變送對象設(shè)置為“0”，關(guān)閉模擬量輸出功能。設(shè)置值變送對象設(shè)置值變送對象1UA電壓（次級）13A相有功（次級）2UB電壓（次級）14B相有功（次級）3UC電壓（次級）15C相有功（次級）4相平均電壓（次級）16有功功率（次級）5UAB電壓（次級）17A相無功（次級）6UBC電壓（次級）18B相無功（次級）7UCA電壓（次級）19C相無功（次級）8線平均電壓（次級）20無功功率（次級）9A相電流（次級）21A相視在功率（次級）10B相電流（次級）22B相視在功率（次級）11C相電流（次級）23C相視在功率（次級）12相電流平均值（次級）24視在功率（次級）表3-3模擬量變送對象選擇在4～20mA電流輸出方式下，各個變量的輸出公式表達(dá)如下（Io單位：mA）：電壓U，輸出電流電流I，輸出電流功率P（或Q），輸出電流功率S，輸出電流在0～5V電壓輸出方式下，各個變量的輸出公式表達(dá)如下（Uo單位：V）：電壓U，輸出電流電流I，輸出電流功率P（或Q），輸出電流功率S，輸出電流 增加放大倍數(shù)這一參數(shù)，是為了方便用戶合理調(diào)節(jié)輸出量程。由于P和Q是有符號數(shù)，存在正負(fù)值，故做了特殊處理。3.3.2性能要求開關(guān)量輸入光電耦合器隔離輸入輸入形式有源接點(diǎn)輸入額定電壓AC/DC/100V/220V隔離電壓4000Vacrms分辨率小于2ms繼電器輸出繼電器干接點(diǎn)輸出輸出形式機(jī)械式觸點(diǎn)最大開關(guān)電壓250VAC/DC出口接點(diǎn)接通不大于5A(不允許斷弧)信號接點(diǎn)接通不大于1A信號接點(diǎn)斷開不大于30W(τ=5ms)，不大于1A模擬量輸出輸出范圍：4～20mA最大負(fù)載電阻：400Ω3.3.3接口定義開關(guān)量輸入、繼電器輸出，與CPU通過GPIO連接。模擬量輸出模塊與CPU采用IIC接口連接。3.3.4程序流程讀取開入量采樣點(diǎn)狀態(tài)讀取開入量采樣點(diǎn)狀態(tài)更新采樣緩存濾波時間大于設(shè)定值？合有效采樣點(diǎn)數(shù)大于24點(diǎn)？使能延時濾波遙信變位？更新開入量狀態(tài)記錄事件分退出YN圖3-8開關(guān)量輸入流程刷新出口刷新出口更改了繼電器工作模式？初始化脈沖電度Y判斷繼電器工作模式脈沖電度電度增量大于設(shè)定值？使能遙控脈沖告警脈沖或遙控脈沖標(biāo)志位使能？閉合繼電器繼電器已閉合？脈沖時間++脈沖時間大于設(shè)定值？分繼電器，清標(biāo)志位告警電平或遙控電平合/分標(biāo)志位使能？合/分繼電器，清標(biāo)志位退出YNYNYN圖3-9繼電器輸出流程無符號數(shù)無符號數(shù)模擬量使能？選擇變送對象有符號數(shù)計(jì)算變送對象與對應(yīng)量程的比值乘以放大倍數(shù)換算成DAC寄存器值（零點(diǎn)及通道系數(shù)校正）計(jì)算結(jié)果防溢出(變送對象+量程)/(量程*2)乘以放大倍數(shù)換算成DAC寄存器值（零點(diǎn)及通道系數(shù)校正）DAC寄存器置零YN將計(jì)算結(jié)果寫入DAC寄存器圖3-10模擬量輸出流程3.3.5測試要點(diǎn)開關(guān)量輸入的分辨率需要達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)。繼電器輸出各種模式均能正常工作，并在相互切換的過程中不會出錯。模擬量輸出精度需要達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)，帶負(fù)載能力也需達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)。重復(fù)分合外部開入量狀態(tài)，每一次變位事件均需被正確記錄。3.4需量統(tǒng)計(jì)模塊3.4.1功能描述裝置支持用戶選擇多種需量算法：滑動區(qū)塊方式、固定區(qū)塊方式等。并可記錄最大需量發(fā)生的峰值及其時刻。需量測量的參數(shù)包括：四象限有功需量及其峰值（Dmd_P,Dmd_P_max,），四象限無功需量及其峰值（Dmd_Q,Dmd_Q_max,

），電流需量及其峰值（Dmd_I,Dmd_I_max）。(1)滑動區(qū)塊：選擇一個1-60分鐘的計(jì)算周期（增量為1分鐘）。需用計(jì)算第一次刷新在計(jì)算周期末，以后每分鐘刷新一次。裝置提供上一次計(jì)算周期結(jié)束時的需量值。(2)固定區(qū)塊：選擇一個1-60分鐘的計(jì)算周期（增量為1分鐘）。裝置在每個計(jì)算周期結(jié)束時計(jì)算和刷新需量值。(3)需量峰值：在非易失性內(nèi)存中，裝置保存功率需量和電流需量的最大值，稱為“需量峰值”。當(dāng)需量峰值產(chǎn)生時，裝置也存儲日期和時間。3.4.2性能要求精度電流需量：0.2%；功率需量：0.5%時間特性需量的計(jì)算周期可配置，需在設(shè)定的周期內(nèi)完成需量計(jì)算，且無漏計(jì)算。3.4.3接口定義需量統(tǒng)計(jì)模塊的需量值保存在定義好的結(jié)構(gòu)體里，是以全局變量的類型定義的，便于其他模塊直接引用。3.4.4程序流程本模塊采用直線型流程，邏輯結(jié)構(gòu)簡單。3.4.5測試要點(diǎn)需量計(jì)算精度需要達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)。需量刷新周期滿足要求。不同的計(jì)算模式相互切換，不會出錯。3.5電能質(zhì)量分析模塊3.5.1功能描述不平衡度計(jì)算WQL-242具備電壓、電流不平衡度計(jì)算功能，計(jì)算方法參照GB/T15543-2008。不平衡度指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度。用電壓、電流負(fù)序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。電壓、電流的負(fù)序不平衡度和零序不平衡度分別用εU2、εU0和εI2、εI0表示。電壓不平衡度的計(jì)算公式如下，電流不平衡度的計(jì)算與此類似。 式中： U1：三相電壓的正序分量，單位為V。 U2：三相電壓的負(fù)序分量，單位為V。U0：三相電壓的零序分量，單位為V。WQL-242D參照GB/T15543-2008對不平衡度測量儀器的測量要求，記錄周期為3s，按照方均根取值。電壓、電流輸入信號基波分量的每次測量取10個周波的間隔。按照如下公式計(jì)算不平衡度： 式中： ε：在3s內(nèi)第k次測得的不平衡度； m：在3s內(nèi)均勻間隔取值次數(shù)（m≥6）；在WQL-242D支持的電壓接線方式中，若采用“2LN”或“2LL”的接線方式，儀表在計(jì)算時，默認(rèn)三相電壓向量組成封閉三角形，即電壓零序分量始終為零，也就意味著電壓零序不平衡度為零。同樣，在WQL-242D支持的電流接線方式中，若采用“2CT”的接線方式，電流零序不平衡度為零；若采用“1CT”接線方式，則電流負(fù)序不平衡度、電流零序不平衡度均為零。總諧波畸變率波形畸變的程度，常以其總諧波畸變率來表示，作為衡量電能質(zhì)量的一個指標(biāo)。各次諧波含有率的平方和的平方根稱為總諧波畸變率。式中U1為基波有效值；Uh為h次諧波有效值。儀表可測量三相系統(tǒng)的電壓總諧波畸變率和電流諧波畸變率。各次諧波含有率電壓畸變波形的第h次諧波電壓含有率等于其第h次諧波電壓有效值Uh與其基波電壓有效值U1的百分比：電流畸變波形的第h次諧波電流含有率等于其第h次諧波電流有效值Ih與其基波電流有效值I1的百分比：奇次諧波畸變率（totaloddHD）各奇次諧波的含有率的平方和的平方根稱為奇次諧波畸變率。偶次諧波畸變率（totalevenHD）各偶次諧波的含有率的平方和的平方根稱為偶次諧波畸變率。波峰系數(shù)（crestfactor）波峰系數(shù)用來表征畸變波形的峰值大小，以CF表示，常用它來衡量波形畸變對絕緣等問題的影響，定義式為畸變波形電壓的峰值與有效值（或與基波的有效值）之比。式中U1為基波方均根值；Uh為h次諧波方均根值。電話諧波波形因數(shù)（THFF）在電信上各種頻率的噪聲或各次諧波對人耳聽覺的干擾敏感程度不同，一般人的聽覺對800～1200Hz或?qū)Φ?6～24次諧波的噪聲較為敏感。國際電報電話咨詢委員會（CCITT）用噪聲權(quán)系數(shù)Ph計(jì)入各次諧波對電信的干擾；用電話波形系數(shù)THFF衡量諧波在長輸電線引起的干擾，即：式中Uh為各次諧波電壓，Ph為各次所對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)常數(shù)，如下圖所示。諧波次數(shù)n12345678910Ph0.718.9135．589.1178295376484582661諧波次數(shù)n11121314151617181920Ph73379485190295510001035107211091112諧波次數(shù)n21222324252627282930Ph1109107210351000977955929905871861諧波次數(shù)n31323334353637383940Ph842824807791775760745732720708諧波次數(shù)n414243444546474849Ph698689679670661652643634625表3-4噪聲權(quán)系數(shù)與各次諧波對應(yīng)關(guān)系K系數(shù)（KFactor）這衡量電流質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。式中Fn為各次諧波電流分量有效值。3.5.2性能要求精度參數(shù)精度分辨率范圍電能質(zhì)量分析1%0.00010~30%時間特性所有的電能質(zhì)量分析計(jì)算值必需在1s內(nèi)刷新一次。3.5.3接口定義 移植TI公司FFT庫，調(diào)用其標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)FFT運(yùn)算。3.5.4程序流程本模塊采用直線型流程，邏輯結(jié)構(gòu)簡單。3.5.5測試要點(diǎn)所有電能質(zhì)量參數(shù)的精度、邊界值必需達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。所有電能質(zhì)量參數(shù)的刷新時間，必需達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。3.6越限保護(hù)模塊3.6.1功能描述WQL-242具有8級越限檢測功能，各級都帶獨(dú)立的延時時間、選擇變量和告警出口。報警時的越限數(shù)值及報警發(fā)生時刻均作為事件被記錄存儲，最多可以有32條這樣的記錄存儲在事件記錄緩沖區(qū)中，掉電不易失。各級的輸入量可配置為模擬量、計(jì)算量和開入量，輸出信號可控制繼電器輸出。3.6.2性能要求精度設(shè)定的越限對象動作門限誤差不超過1%，低于門限值95%時應(yīng)能自動返回。時間特性在設(shè)定的時間內(nèi)動作，誤差小于20ms。3.6.3接口定義越限保護(hù)設(shè)定值保存在定義好的結(jié)構(gòu)體里，是以全局變量的類型定義的，便于其他模塊直接引用。3.6.4程序流程本模塊采用直線型流程，邏輯結(jié)構(gòu)簡單。3.6.5測試要點(diǎn)每一個被設(shè)定的越限值符合動作條件時，越限功能均應(yīng)正確動作。不符合條件時，越限功能應(yīng)能自行返回。動作延時符合設(shè)定值的要求。多個不等式直接不應(yīng)相互影響。3.7數(shù)據(jù)記錄模塊3.7.1功能描述系統(tǒng)事件記錄WQL-242支持32個系統(tǒng)事件記錄，存儲在鐵電存儲器內(nèi)，掉電不易失。系統(tǒng)事件包括：開關(guān)量變位，遙控繼電器，清除最值，清除越限事件等。系統(tǒng)事件記錄包含事件名，以及發(fā)生系統(tǒng)事件的時刻。越限告警記錄WQL-242支持32個越限告警記錄，存儲在鐵電存儲器內(nèi)，掉電不易失。越限告警記錄包含越限的對象，以及發(fā)生越限告警的時刻。最值記錄WQL-242記錄各實(shí)時參量（包括電壓和電流的總諧波畸變）的最值，包括最大值、最小值，以及發(fā)生最值的時間。最值記錄也存儲在鐵電存儲器里，掉電非易失。3.7.2性能要求精度每一條最值記錄對應(yīng)的參數(shù)精度應(yīng)與測量精度保持一致。時間特性數(shù)據(jù)記錄的時間，應(yīng)能精確到ms。3.7.3接口定義數(shù)據(jù)記錄需要在鐵電中進(jìn)行備份。進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄備份時，直接調(diào)用鐵電模塊提供的數(shù)據(jù)存儲函數(shù)即可。3.7.4程序流程本模塊采用直線型流程，邏輯結(jié)構(gòu)簡單。3.7.5測試要點(diǎn)每一條數(shù)據(jù)記錄應(yīng)能準(zhǔn)確記錄事件類型或最值對應(yīng)的變量名稱。數(shù)據(jù)記錄超過32條時，應(yīng)能自行覆蓋老的記錄，數(shù)據(jù)記錄均能掉電不易失，重新上電后應(yīng)能恢復(fù)。3.8通訊模塊3.8.1功能描述支持RS-485通訊方式，并可通過擴(kuò)展板擴(kuò)展一路CAN通訊。采用MODBUS通訊規(guī)約，能實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙設(shè)功能。通訊規(guī)約細(xì)節(jié)詳見《WQL-242通訊規(guī)約文本V1.00》。RS-485初始化時，WQL-242處于接收狀態(tài)，接受的數(shù)據(jù)存放在接收緩沖區(qū)。每接收一個字節(jié)，清空接收延時計(jì)數(shù)器。當(dāng)接收延時計(jì)數(shù)器溢出時，WQL-242關(guān)閉接收功能，觸發(fā)通訊任務(wù)，處理報文，若接收的是正確的報文，則作出相應(yīng)的響應(yīng)。等發(fā)送報文結(jié)束，WQL-242清空接收緩沖區(qū)，重新打開接收功能。(2)CANCAN協(xié)議接收到的報文進(jìn)行了封裝，故需添加一個拆包打包協(xié)議，參見附錄。拆包后的報文，存入接收緩沖區(qū)中。由于CAN接收到的每一幀都有地址，故可以將目標(biāo)地址與本機(jī)地址不一致的幀直接丟棄。當(dāng)接收到單幀或是結(jié)束多幀觸發(fā)通訊任務(wù)。通訊任務(wù)采用MODBUS協(xié)議，解析接受緩沖區(qū)的報文，并將需要相應(yīng)的報文放入發(fā)送緩沖區(qū)。處理結(jié)束后，需要將發(fā)送緩沖區(qū)的報文按照CAN協(xié)議打包后，再通過CAN通訊接口傳送到上位機(jī)。 3.8.2性能要求RS485波特率：600bps，1200bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps地址：1~247CANBUS波特率：10k