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1、WQJ-242多功能网络电力仪表概要设计说明书文件编号保密级别总页数编制评审记录对f(UQ242多功镜网络电力仪表微要设计说昭书V/.OV的评审意见:K接口定义需细化上述问题修改验艇,由冯如明验证后，整件即避也评审人员签字：问题修改照证结果:I.已修改验证人签字：一时间：2009年1218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2009121720.20内部评审,建立组织方针2009-12-1831.00发布2009-12-181引言11.1 目的11.2 适用范围11.3定义11.4参考资料12总体设计22.1设计目标22.2运行环境22.3网络结构错误!未定义书筌.2.4
2、总体设计思路和处理流程22.5模块结构设计22.6功能需求与程序模块的关系（可选）32.7尚未解决的问题33接口设计431用户接口错误!未定义书筌.3.2外部接口错误!未定义书签.3.3内部接口44界面总体设计55数据结构设计65.1设计原则65.2数据库环境说明65.3数据库命名规则75.4逻辑结构错误!未定义书签.5.5物理存储错误!未定义书签.5.6数据备份和恢究错误!未定义书筌.6系统出错处理设计可选错误!未定义书筌.6.1出错信息错误!未定义书筌.6.2补救措施错谀!未定义书签.6.3系统维护设计错误!未定义书签.7系统安全设计97.1数据传输安全性设计97.2应用系统安全性设计错误
3、!未定义书签.7.3数据存储安全性设计错误!未定义书筌.8系统部署（可选）错误!未定义书签.1引言1.1 目的木文档分析与设计具有预定功能的软件、硬件系统体系结粗（即模块结构），确定子系统、功能模块的功能及其间的内、外接口，确定数据结构，为详细设计提供参考.12适用范围本文档用于WQJ-242多功旎网络电力仪表的开发.该项目由市场部根据市场缁求提出.由研发中心便件部承担开发.可用于对电力品质及电能旗班要求我高的配电自动化场合。1.3 定义无1.4 参考资料号资料名称说明1WQJ-242项目建议书2*QJ-242项目立项书3WQJ-242项目计划书2总体设计2.1 设计目标WQJ242应能适用于
4、高、中、低压电网、各种接税方式的三相系统，用于对单个回路多种电吊的连续检测与控制，如电压、电流、功率、电度、济麻等：精度最而应达到0.2级：应支持开关显箱入、可编程继电器输出、模拟瓜输出、事件记录、各种电尿告警等功能：支持RS485总税（符合MoDBUS-RTU协议）通讯方式：应支挣遥信、遥测、遥控、遥设功能.2.2 运行环境WQJ-212可运行于商、中、低压电网、各种接战方式的三相系统，配合天溯VQJ900,实现配电自动化。2.3 总体设计思路和处理流程奘置的机械结构和功能设计都依据模块化的设计思路.每个单元模块就是一个标准功能插件.这样生产和维护调试都比较方便，软件设计也根据功能划分为不同
5、的模块。各软件模块，根据2.4 模块结构设计硬件系统由四块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、按键组成：主机部分由最小系统部分和外围接I部分组成，以小系统部分包含DSP、晶振、帙电存储器（包括石门狗、电压失效监测、怏电存储器三部分）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,详见下图.2.5 尚未解决的问题电能质量分析需要进行大爵的FFTisJZ,占用非常多的CPU资源.需要确定编余的CPV资源能完成其他的系统任务。3接口设计3.1 外部接口3.1.1 开关入开关量输入通过一大电阻分压，并枭用光箱隔离，接到CPU的GP100CP1.I通
6、过为定时应的GPIO的状态，判定开关里的开闭状态.3.1.2 继电出C也通过GpIo连接一三极管.：极管的通断，直接控制卷继电器的通道.从而实现CPIJ控制继电器输出.3.1.3 通讯接口“QJ242支持RS485通讯接口.TXS320F2808内部带有多个UART,通过SN651.BC184接U芯片，转换为RS485电平，并通过一GPIO实现收发切换,实现半双工通讯.采用YoDBUS通讯规约，能实现遥测,遥信、遥控、温设功饯。通讯规约细节详见WJ-242通讯规约文本V1.OOK3.1.4 模拟量,出WQJ-242可以通过扩展板扩展2路模拟Q输出,输出形式为420nv电流输出,或0-5V电压输
7、出。Ao的变送对您可以在电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率等电力变岚中选取.3.2 内部接口3.2.1 SP1.CPt与1.CD控制器采用SP1.接口,接口电平为3.3YoCPU为主机,1.CD拄制器为从机.通讯时序详见三1622规格Hh3.2.2 I1.CCPU通过一FRAM作为非易失存储器,保存系统参数.通道系数等.FRAM选择FX3116,与CPUia过IIC接口连接,接口电平为3.3V.C网为主机，FM3116为从机.模拟量猛出模块使用的DAC也采用IIC接口与CPU连接.由于模拟盘输出模块的隔黑要求.此HC接口的SDA和SC1.信号线不通过光耦隔离.4界面总体设计4.1 界面风
8、格WQJ-242采用段式1.CD,外加4个按惯.实现人机界面.界面风格详见4天溯中低乐微机保护测控装置人机接口标准V1.OOX4.2 界面内容要求A界面应能显示所有实时测依伯，井能同时显示单位。界面应能显示所有开关做的开闭状态界面应能显示仪表与后台系统的通讯状态，并能区分“接收”和“发送”两种状态.应能设定密码,只有密码正确的操作员才被允许进入参数设置界面.进行参数设S1.5功能模块设计5.1 实时测5.1.1 1.1电压涌量F1.1.CPU内部的ADC对电压信号进行条样，并使用JX有效使律法计出相电压.将相电压进行矢%运算,即可得到线电压.5.1.2 电流测量用CPU内部的AX对电波信号进行
9、果样,并使用我有效值修法计亢出和电流.5.1.3 相位与序却根据电流电压基波的实部和虚部.采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Ift的分解和计算方法,计算出序分Sh5.1.4 功率与功率因索用电压和电流的实时来样点，采用真有效值和法，计算有功功率,根在功率采用电压和电流的代数乘积，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，5.1.5 率A相电压的波形线比较整形后送入DSP的外部中断引脚.采用捕获的方法计究两次中断的间隔时间，即为电压信号的周期.周期的倒数,即为频率。5.1.6 负t性
10、质通过判定有功功率和无功功率的符合，即可判定电压和电流的夹角在哪一个象限，从而可以判定负载性质。5.2 电能计5.2.1 电能计量电度是功率对干时间的积分.由于有功功率、无功功率是有方向的,正值时消耗能量,负值时择放能a.对应的有功电度和无功电度存在着消耗性电度和择放性电度.实在功率没有方向故视在电度没有消耗性和律放性的区别，5.2.2 抄表功能WQJ-242具有定时自动抄表功能.能自动记录本月黑计电能量数据,自动备份上月电能数据.限计自上一次清零以来的电能鳍，具备多种济等方式.5.2.3 分时计费仪表支持分时计费功能，8个时段，4种费率可设定。在系统参数设田中，用户可以最多可定义8个时段，降
11、个时段费率可设定为尖(sharp)、峰(peak)、平(norma1.)、谷(Va1.1.ey)中的一种.绿一个时段均可选择使能或不使能.5.2.4 分时计费卧表分时计费抄表,主要包括当月TOU冻结TOU格计冻结,并能自动保存上月TOU.TOU当月计算模式可以设定为月末计算或者定时计算.5.3 输入出功能5.3.1 开关僵,入功能2跖开关Ift状态采集功能，并可通过扩展板犷展4路开关M输入，支持廷时泄波功能，延时时间可设就为0-5O(XX)mS支持遥怙变位事件记录,与系统事件记录共享32个存储空间，掉也不丢失记录.支持遥信变位告法功能.5.3.2 筵电出2路维电器输出，并可通过扩展板扩展2路第
12、电器输出.具有“电平”和“脉冲”两种输出方式可供选择,UJ通过软件配置为：告警电平、告警脓冲、遥控电平、遥控脓冲、脉冲电度输出总共五种功能，扩展板维电器无脉冲电度输出功能，5.3.3 模拟置出WQJ-242可以通过犷展板扩展2路模拟后输出，输出形式为4-2OmA电流给出，或65V电压输出.AO的变送对象可以在电压电流、有功功率、无功功率、视在功率等电力变成中选取.5.4 需量统计WQJ-242支持用户选择多种衡地算法：滑动区块方式、固定区块方式等.并可记录G火需量发生的峥他及其时刻。需中测啾的参数包括:四象限有功需取及其峰位(DnU1.RDnK1.P_max)四纵限无功需收及其蜂伯(Dnu1.
13、Q.Dmd_Q_max.)，电/需;It及其峰h1.5.5 电能质分析WQJ-212可实时监测三相系统的2-31次谐波分量，并由算多种电能被里参数： 波峰系数(CF) 谐波畸变率Cn1.D) 231次谐波含有率 奇次谐波畸变率(Tota1.oddHD 偶次谐波畸变率(Tota1.even1.1.D) 电话谐波波形因数(THFF) K系数(KFaC1.Or) 负序电压、零序电压不平衡度，负序电流、等序电流不平衡度将采集到的电压和电流波形，采用FFT算法，分法为基波和各次谐波。再根据相应的计算公式，即可计竟铝以上的多种电能质量参数.5.6 越限保护具有8级越限检测功旎.各级都借独立的延时时间、选择
14、变量和告警出口.报答时的越限数值及报警发牛.时刻均作为事件被记录存储，最多可以有32条这样的记录存储在事件记录慑冲区中,控电不易失。各级的输入型可配置为模拟质、许算法和升入型，输出信号可控制维电器输出.5.7 数据记录5.7.1 系统件记录WQJ-242支持32个系统事件记录，存储在帙电存储器内，掉电不易失.系统事件包括：开关Jit变位,遥控继电器,清除显值,消除越限事件等系统事件记录包含事件名以及发生系统事件的时刻.5.7.2 靛限告警记录WQJ-242支持32个越限告警记录，存储在铁电存储器内，掉电不易失.越限钟警记录包含越限的对象，以及发生理限告警的时刻。5.7.3 值记录WQJ-242
15、记录各实时参求(包括电压和电流的总谐波畸变的GHft,包括最大依、最小值.以及发生最伯的时间.最值记录也存储在帙电存储涔里，掉电I1.易失.6系统安全设计6.1 数据传输安全性设计通讯数据传猿我用MODBUS规约，一通讯帧，均带有CRCI6校蛉码，保证数据传输安全.6.2 应用系统安全性设计仪表能设定密码，只有密码正确的操作员才被允许进入参数设置界面.进行参数设置6.3 数据存储安全性设计仪表将所有掉电不易失的数据,均存储在铁电存谛器中.为提高数据存储的安全性每一个数据区均带有一个CKC校龄码,每次存储完成后，均需立刻重新读取刚存储的数据区及校脸码，验证存储是否成功.若存储不成功，将重发进行以上操作，直至存储成功.
