为什么有功不足,频率会下降
首先一个概念：电力系统电压不仅与无功有关，也与有功有关。因为压降是电流经过阻抗产生的，不管是有功分量还是无功分量都会引起电压降低。负载的有功功率是无法减少的，通常采用在负载端进行无功补偿（加装电容器），利用电容的容性电流抵消电动机（电感）的感性电流，减少系统中的无功传送，使负载端电压相对提高。
要看书建议你搞懂无功的概念。
无功功率是由电抗器(电感或电容)在交流电路中，由于其两端的电压与流过的电流有90度角的相位差，所以不能做功，也不消耗有功功率，但它参与了与电源的能量交换，这就产生了无功功率，降低了发电机和电网的供电效率。
供电部门当然希望无功功率越小越好，但实无功功率不可能为0(功率因数cosφ=1)。实际的负荷主要是电感性的负载，所以为了减小无功功率，对工厂来说往往用电容器的容抗来抵消一部分感抗，以提高功率因数。
功率因数cosφ=有功功率P/视在功率S
视在功率S的平方=有功功率P平方＋无功功率Q的平方
首先要搞清楚什么是“无功功率”，说实话，如果不是科班出身，就是在电力系统工作一辈子也是知其然而不知其所以然。其次纠正一下概念，电压降是电流产生的，有功电流也会造成系统电压降低（直流供电没有无功的概念，但是系统照样有电压损耗）。
无功功率的定义：无功功率是指电力系统中用于电磁能量转换的那一部分功率。无功功率在电源和负载之间来回传递而不被消耗。
举一个简单的例子：一个LC震荡电路，充了电的电容向电感放电，电感将电能变成磁场能量，电容放电终止时，电感中的磁场能量又会转变成电能向电容充电变成电场能量，周而复始。这其中传递的就是“无功功率”。
还要引申一个概念：电力系统中的大部分负载都是电感性的，在系统电压的作用下，它们同时进行电磁转换，它们“消耗”无功功率。并入系统运行的发电机正常时都是电流超前电压的，具有电容的特性，它们“发出”无功功率，也就是说，当电感负载磁场储能的瞬间，发电机相当于电容释放电场能量。当负载释放磁场能量时，发电机将这部分能量储存起来。说到这里很多人不能理解，明明发电机线圈也是电感，发电机怎么会变成“电容”呢？道理很简单，我们的发电机是在“过励磁”（感应电势大于端电压）状态运行，它从系统吸收电磁能量的相位正好跟负载相反，所以说它相当于“电容”，发出“容性无功”。
现在问题已经比较清楚了。改变发电机的励磁电流，就可以改变定子的感应电势，增大励磁电流就可以使感应电势大于端电压（电动机的端电压永远大于感应电势），从而使发电机的电流超前于端电压，使发电机发出无功功率。
电力系统的某一时间，负载“消耗”的无功是和发电机“发出”的无功平衡的。一台机多带了无功，其他机组的无功负荷就会下降。当负载无功功率增大时，无功电流的增量就会在发电机的电枢反应中起到“去磁作用”，使发电机的感应电势降低，从而造成系统电压下降（严格说是在较低的电压下达到新的平衡），所以可以认为系统电压下降是因为发电机输出的无功功率不足造成的。
现在能理解了吗？我是东南大学发电厂及电力系统自动化专业毕业，面对发电机和电力
系统值班近三十年才想通了的。
电能用于做功被消耗，它们转化为热能、光能、机械能或化学能等，称为有功功率;又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻
负载侧的有功增加，发电机发出的有功不足，发电机带不动。导致发电机转速下降，系统电源侧频率下降。
4.2.3简易数字频率计电路设计 数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 一、设计目的 1. 了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理； 2. 熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。 二、设计任务与要求 要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为： 1.测量范围：1HZ—9.999KHZ，闸门时间1s； 10 HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s； 100 HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms； 1 KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms； 2.显示方式：四位十进制数 3. 当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 三、数字频率计基本原理及电路设计 所谓频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 内变化的次数．若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为 fx=N/T 。因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成，总体结构如图4-2-6：
图4-2-6数字频率计原理图 从原理图可知，被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。 1.放大整形电路 放大整形电路可以采用晶体管 3DGl00和74LS00，其中3DGl00组成放大器将输入频率为fx的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。 2.时基电路 时基电路的作用是产生标准的时间信号，可以由555组成的振荡器产生，若时间精度要求较高时，可采用晶体振荡器。由555定时器构成的时基电路包括脉冲产生电路和分频电路两部分。 （1）555多谐振荡电路产生时基脉冲 采用555产生1000HZ振荡脉冲的参考电路如图4-2-7所示。电阻参数可以由振荡频率计算公式f=1.43/((R1+2R2)*C)求得。 （2）分频电路 由于本设计中需要1s、0.1s、10ms、1ms四个闸门时间，555振荡器产生1000HZ，周期为1ms的脉冲信号，需经分频才能得到其他三个周期的闸门信号，可采用74LS90分别经过一级、二级、三级10分频得到。 图4-2-7 555多谐振荡电路 3. 逻辑控制电路 在时基信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号V。脉冲信号Ⅳ和V可由两个单稳态触发器74LSl23产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。触发脉冲从B端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端Q可获得一正脉冲, Q非端可获得一负脉冲，其波形关系正好满足Ⅳ和V的要求。手动复位开关S按下时，计数器清“ 0 ”。参考电路如图4-2-8 图4-2-8数字频率计逻辑控制电路 4.锁存器 锁存器的作用是将计数器在闸门时间结束时所计得的数进行锁存，使显示器上能稳定地显示此时计数器的值．闸门时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号Ⅳ，将此时计数器的值送译码显示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能．当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器
第五章 电力系统有功功率平衡与频率调整 主要内容提示 本章主要讨论电力系统中有功功率负荷的最优分配和频率调整。 §5-1电力系统中有功功率的平衡 一、电力系统负荷变化曲线 在电力系统运行中，负荷作功需要一定的有功功率，同时，传输这些功率也要在网络中造成有功功率损耗。因此，电源发出的有功功率必须满足下列平衡式： ∑?+∑=∑P P P Li Gi 式中Gi P ∑—所有电源发出的有功功率； Li P ∑—所有负荷需要的有功功率； ∑?P —网络中的有功功率损耗。 可见，发电机发出的功率比负荷功率大的多才 行。当系统中负荷增大时，网络损耗也将增大，发电机发出的功率也要增加。在实际电力系统中，负荷随时在变化，所以必须靠调节电源侧，使发电机发出的功率随负荷功率的变化而变化。 负荷曲线的形状往往是无一定规律可循，但可将这种无规则的曲线看成是几种有规律的曲线的迭加。如图5-1所示，将一种负荷曲线分解成三种曲线负荷。 第一种负荷曲线的变化，频率很快，周期很短，变化幅度很小。这是由于想象不到的小负荷经常性变化引起的。 第二种负荷曲线的变化，频率较慢，周期较长，幅度较大。这是由于一些冲击性、间歇性负荷的变动引起的，如大工厂中大电机、电炉、电气机车等一开一停。 第三种负荷曲线的变化，非常缓慢，幅度很大。这是由于生产、生活、气象等引起的。这种负荷是可以预计的。 对于第一种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“ 一次调整”。调节方法一般是调节发电机组的调速器系统。对于第二种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“二次调整”，调节方法是调节发电机组的调频器系统。对于第三种负荷的变化，通常是根据预计的负荷曲线，按照一定的优化分配原则，在各发电厂间、发电机间实现功率的经济分配，称为有功功率负荷的优化分配。 二、发电厂的备用容量 电力系统中的有功功率电源是发电厂中的发电机，而系统中装机容量总是大于发电容 t
1.实习目的 电子线路实习时了配合模拟电子技术基础课程的教学而开设的。采用EAD 技术中的multisim软件来对模拟电路进行仿真运行，让学生完成EDA技术方面的初步训练，培养起掌握新技术的能力，以适应当今电子技术的飞速发展。 以计算机仿真为基础的电子设计自动化即EAD技术已成为当代电子电路及集成电路设计中不可缺少的重要手段。multisim是一个优秀的电子技术训练工具，利用它可以更灵活的进行电路实验，并在实验室难以达到的实验条件下进行模拟，从而提高学生设计和分析电路的能力。通过综合性设计能使学生会解决较复杂实际问题的能力，为其后续课程的学习和以后从事实际工作打下坚实的基础。
2.实习内容 2.1 multisim简介 Multisim 11是IIT公司推出Multisim 11之后的Multisim最新版Multisim11提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。 EDA是在计算机辅助设计技术的基础上发展起来的计算机软件系统。与早期的CAD软件相比，EDA软件的自动化程度更高，功能更完善，运行速度更快，而且操作页面友善，有良好的数据开放性和互换性。 电子工作平台Electronice Workbench 软件是加拿大 Interactive Image Technologies 公司于八十年代末，九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。它具有一些特点： （1）.采用直观的图形界面创造电路，在计算机屏幕上模拟真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元件，电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上获取。（2）.软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实事显示测量结果。 （3）.EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）.作为设计工具，它可以同其他电路分析.设计和制板软件交换数据。（5）.EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况。 （6）.熟悉常用电子仪器测量方法，因此非常适合电子类课程的教学和实验。这里，我们向大家介绍EWB软件的初步知识，基本操作方法，电路图的绘制，虚拟仪器的使用及基本分析方法。
一、系统设计 1. 设计的任务与要求 1.1 设计任务： 设计并制作一台闸门时间为1s的数字频率计。 1.2 设计要求 （1）频率和周期的测量： （a）被测信号为正弦波，频率范围为1Hz到10MHz；（b）给测信号的有效值电压范围为50mV到1V；（c）测量相对误差的绝对值不大于104-。 （2）时间间隔测量功能： （a）被测信号为方波，频率范围为100Hz到1MHz；（b）给测信号的峰值电压范围为50mV到1V；（c）被测时间间隔的范围为0.1us到100ms；（d）测量相对误差的绝对值不大于102-。 （3）测量数据刷新时间不大于2s，并能自动显示单位。 发挥要求 （1）频率和周期测量的正选信号频率范围为1Hz到100MHz，其他要求同基本要求（1）和（3）。 （2）频率和周期测量时被测正弦信号的最小有效值电压为10mV,其他要求同基本要求（1）和（3）。 （3）增加脉冲信号占空比的测量功能。
2. 总体方案的论证与比较 基于设计数字频率计可以采用三种方法，第一可以通过数字电路实现，由于题目要求精度要到104-，数显的方式无法实现；第二可以通过FPJA可编程器件进行实现，虽然用FPJA设计，比数字电路和stm32更简易，但编程复杂，运算能力欠缺；第三采用stm32开发板进行实现，不管是其精度和运算能力，还运行速度快，选择stm32来设计。制作一台时间为1s的闸门，利用stm32软件编程设计，被测范围为1Hz到10MHz，考虑到精度的要求，低频利用放大电路进行增幅，再通过软件计算输入显示，高频通过分频电路降低测量误差。时间间隔测量通过通道信号的输入给放大整流电路，通过整形后的波形测出Ta-b，被测范围可通过内部时钟频率设定一个时标频率，到时读出。 2.1 放大模电路块 方案一：为了将待测信号整形成能接受的脉冲信号，满足显示，可通过放大器后接一个单门限电压比较器（LM339），这样虽然能完成整形工作，但电路抗干扰能力差,带来数据误差的影响。 方案二：通过AD8009芯片设计的放大电路，在用AD8055把输入为正弦波的信号输出为方波，频率不发生变化。从芯片功能的满足和误差方面考虑，采用方案二。 2.2 频率测试电路模块 方案一：在放大整形电路后，信号频率还存在显示的误差很大，考虑对频率进行晶体振荡器来解决。对于小信号的频率不进行倍频，虽然倍频可以减小测量误差，但对于低频信号误差很小；采用256分频电路通过74HC74把高频信号分频。 方案二：把频率信号经脉冲形成电路后加到闸门电路的输入端，直接通过测试一段时间后，被计数的脉冲的值由十进制计数器进行计数，设计数值为M，则频率 f =M / T。最终选择方案一。
一．设计的基本原理和框图 1.1基本原理： 数字频率计是用数字显示被测信号的频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或者其他周期性变化的信号，它的基本原理是时基信号发生器提供标准的时基脉冲信号，若其周期为1s则门控电路的输出信号持续时间亦准确到1s。闸门电路有标准秒信号控制，当秒信号到来时闸门开通，信号通过闸门送到计数译码显示电路，秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数，由于计数器记得脉冲数N 的是一秒内的累积数，所以被测频率是NHZ。闸门时间可以取大于或者小于1秒的值，测得的频率时间间隔与闸门时间的取值成正比，在这里取的闸门时间为1s。 在此，数字频率计由分频器，片选电路，计数器，锁存器，译码电路和显示电路作为主要组成部分。 1.2设计框图如图1.1所示：
图1.1 二．单元电路设计 2.1分频电路模块 分频器在总电路中有两个作用。由总图框图中分频器有两个输出，一个给计数器，一个给锁存器。时钟信号经过分频电路形成了20分频后的门信号。另一个给锁存器作锁存信号，当信号为低电平时就锁存计数器中的数。 分频电路图如图2.1 图2.1 分频电路图 2.2片选信号电路模块 这个电路有两个用途：一是为后面的片选电路产生片选信号，二是为译码模块提供选择脉冲信号。 电路图如图2.2
图2.2 片选信号电路图 2.3计数器模块 计数器模块为该电路中的核心模块，它的功能是：当门信号为上升沿时，电路开始计算半个周期内被测信号通过的周期数，到下升沿后结束。然后送给锁存器锁存。 计数器电路图如图2.3所示： 图2.3 计数器电路图 2.4锁存器模块 在分频信号的下降沿到来时，锁存器将计数器的信号锁存，然后送给编译模块中。其电路图如图2.4所示：
宁波工程学院 电子信息工程学院 课程设计报告 课程设计题目：简易数字频率计 起讫时间：2011年05月23日至2011年06月03日
目录第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2电气指标 1.3扩展指标 1.4设计条件 第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图 2.3 计数原理 第三章单元电路设计 3.1 波形变换电路 3.2 闸门电路设计 3.3小数点显示电路设计 第四章测试与调整 4.1 硬件测试与调整 4.2 软件测试与调整 4.3 整体指标测试 第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进 5.3心得体会 附录
第一章技术指标 1.1整体功能要求 设计并制作一台数字显示的简易频率计，主要用于测量正弦波、方波等周期 信号的频率值。 1.2 电气指标 1.2.1 信号波形：方波； 1.2.2 信号幅度;TTL电平； 1.2.3 信号频率：100Hz～9999Hz； 1.2.4 测量误差：≤1%； 1.2.5 测量时间：≤1s／次，连续测量； 1.2.6 显示：4位有效数字，可用数码管，LED或LCD显示。 1.3扩展指标 1.3.1 可以测量正弦波信号的频率，电压峰－峰值VPP=0.1～5V； 1.3.2 方波测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.3 正弦（Vopp=0.1V~5V）测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.4量程自动切换，且自动切换为四位有效数字输出； 1.4设计条件 1.4.1 电源条件：+5V。 1.4.2开发平台：本系统以高速SOC单片机C8051F360和FPGAEP2C8T144为 核心，主要包括9个模块，其主要配置见表1-1。 表1-1数字电子系统设计实验平台模块一览 型号名称主要配置 MCU模块SOC单片机8051F360,CPLD芯片EMP3064TC44 74151 FPGA模块EMP3064TC44,串行配置芯片，JTAG和AS配置 接口 74153 LCD和键盘模块12864中文液晶，16个按键 7404 8位高速A/D模块30MHz8位A/D转换器ADS930,信号调理电路4518 10位高速D/A模块双路100MHz10位D/A转换器THS5651,差分放 大电路，反相器
湖南工程学院应用技术学院课程设计 课程名称 课题名称 专业 班级 学号 姓名 指导教师 2015 年7 月3 日
报告撰写要求（此页不打印） 课程设计报告是体现课程设计成果的载体，具体要求如下： 1、课程设计报告的基本格式 （1）说明书统一使用word文档打印，A4纸张，页边距设置为：上2cm，下2cm，左2.54cm，右2cm。 （2）正文采用宋体小四，字间距20磅；1级标题采用黑体小三，2级标题采用黑体四号，3级标题采用黑体小四；1和2级标题段落间距为上下0.5行。 （3）图表需统一编号，图标标题采用黑体五号；图标题在图片下方，表格标题在表格上方。 （4）装订顺序为：封面、任务书、报告正文、评分表。 2、课程设计报告的撰写要求 （1）设计报告正文内容为10页左右为宜，主要内容为自己的设计思路、设计步骤、关键性步骤的记录、重要结果的记录以及自己本次课程设计的总结。报告撰写要求思路清晰、结构合理、层次清晰，报告简洁但又要能体现设计过程。 （2）报告中图表要求清晰、规范，图表的尺寸大小适当。 （3）课程设计报告内容（仅供参考）：
应用技术学院 课程设计任务书 课题名称频率计数器设计 姓名专业班级学号 指导老师寻大勇 课程设计时间2015年6月22日-2015年7月3日 一、任务及要求 设计任务： 本课题以单片机为核心，设计和制作一个频率计数器，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果能够显示出来。要求能够对0－250KHz的信号频率进行准确计数，计数误差不超过±1HZ。 设计要求： （1）确定系统设计方案； （2）进行系统的硬件设计； （3）完成应用程序设计； (4) 应用系统的硬件和软件的调试。 二、进度安排 第一周： 周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。 周二～周三：完成硬件设计和电路连接 周四～周日：完成软件设计 第二周： 周一～周三：程序调试 周四～周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。 三、参考资料 1、王迎旭等.单片机原理及及应用. 2版.机械工业出版社，2012 2、胡汉才.单片机原理及其接口技术.3版.清华大学出版社，2010. 3、戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例.清华大学出版社，2010
目录页数 1. 产品介绍................................................................................. 1-1.简述……….………………………………………………. 1-2.特性…...…………………………………………………... 1 1 1 2. 技术规格 (2) 3. 使用前之注意事项……………………………….…………... 3-1.拆开包装…………………..………………….…………... 3-2.使用电源…………………...…………………..…………. 3-3.设备安装和操作………………………...………………... 3-4.预备工作………………………………………………….. 3 3 3 4 4 4. 面板介绍 (5) 5. 应用……………………………………………………………. 5-1.灵敏度………..…………………………………………… 5-2.输入灵敏度特性………………...………………………... 5-3.最大输入电压…………..………………………………... 5-4.典型应用………………………………………………….. 7 7 10 11 11 6. 电路描述…………………..……………………………...…... 6-1.工作原理……………………………..………………….... 6-2.频率测量精度 (13) 13 14 7. 维护……………..…………………………………………….. 7-1.标准的校准方法………………….……………………… 7-2.清洁…..…………………………………………………... 18 18 18
郑州电力职业技术学院毕业生论文题目：＿浅谈电力系统有功功率与频率调整 系别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿ 专业＿继电保护及自动化 班级＿＿＿15继电3班＿＿＿＿ 学号＿＿15401020341 姓名＿＿＿＿张高原＿＿＿＿ 论文成绩答辩成绩综合成绩指导教师 主答辩教师 答辩委员会主任
浅谈电力系统有功功率与频率调整 摘要 本文首先介绍了电力系统有功功率与频率调整的基本知识，有功功率的应用、意义及；频率调整的必要性，电压频率特性，频率的一二次调整，以及互联系统中的频率的一二次调整，调频与调压的关系，以及电力系统频率调整在个类电厂中得作用。 关键词：有功功率频率调整互联系统
目录 1电力系统有功功率与频率调整的意义 (1) 2频率调整的必要性 (1) 2.1频率变化的危害 (1) 2.2电力系统负荷变动规律 (1) 3电力系统的频率特性 (2) 3.1负荷的有功功率－频率静态特性3.2电源的有功功率－频率静态特性 3.2.1同步发电机组的调试系统 (2) (4) (4) 3.2.2调速系统框图 (4) 3.2.3同步发电机组的有功功率-频率静态特性 (4) 4电力系统的频率调整 (6) 4.1频率的一次调整 (6) 4.1.1基本原理 (6) 4.1.2基本关系 (6) 4.1.3多机系统的一次调频 (7) 4.2频率的二次调整 (9) 4.2.1基本原理 (9) 4.2.2基本关系： (10) 4.2.3基本理论： (10) 4.3互联系统的（二次）频率调整 (10) 4.3.1基本关系 (10) 4.3.2注意要点： (10) 4.4调频与调压的关系 (11) 4.4.1频率变化对电压的影响4.4.2电压变化会频率的影响 (11) (11) 4.4.3注意 (11) 5电力系统的有功平衡与备用容量 (12) 5.1有功平衡关系 (12) 5.2备用容量 (12) 6电力系统负荷在各类发电厂的合理分配 (12) 6.1火力发电厂的主要特点6.2水力发电厂的主要特点 (12) (13) 6.3抽水蓄能水电厂的主要特点 (13) 6.4核能发电厂的主要特点 (13) 总结 (14) 致谢 (15) 参考书籍 (16)
使用频率计数器进行快速测量 您可以配置新型频率计数器使其每秒能够读取数百个读数，以便随时检定信号变化。需牢记的是，频率计数器最适合测量稳定或变化缓慢的信号。此外，为了获得精确读数，最好是选取一个理想的读数，而不要试图获取许多读数的平均值。按照以下步骤设置频率计数器可帮您实现最快测量。下面以Agilent53131A、53132A和53181A频率计数器的SCPI命令进行介绍。 技巧1：将计数器设置为已知状态。 发出重新设置命令之后，在仪器回到就绪状态之前最好不要发出其他命令。对于大多数仪器而言，在程序中设置1秒钟的等候或延迟即足以使其返回到就绪状态。如果仪器在重新设置过程中收到命令，那么该命令可能会被丢失。 *RST i?Reset the counter, i?Clear the counter and interface *CLS i?Clear errors and status registers *SRE0i?Clear service request enable register *ESE0i?Clear event status enable register i?Preset enable registers and transition filters :STATus:PRESet 技巧2：对输出格式进行设置，以匹配仪器所使用的数据类型。 这将避免当仪器在后期处理阶段将数据转换为不同格式时发生延迟。 :FORMAT ASCII i?Data in ASCII format 技巧3：禁用所有的后期处理和打印操作。 当您禁用这些功能时，处理器将会专注于获取读数，并将它们发送至计算机上，而不会去响应其他干扰（例如，更新显示等）。 :CALC:MATH:STATE OFF :CALC2:LIM:STATE OFF :CALC3:AVER:STATE OFF :HCOPY:CONT OFF :ROSC:SOUR INT :ROSC:EXT:CHECK OFF
单片机课程设计报告简易频率计数器设计 院系：信息工程学院 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
目录 一、序言 (2) 二、课程设计要求 (2) 三、电路组成和工作原理 (2) 四、程序设计 (4) 五、Proteus仿真 (8) 六、组装及调试部分 (9) 七、心得体会 (11) 八、元件清单 (12) 九、参考文献 (12)
一、序言 单片机课程设计是一门实践课程，要求学生具有制作调试单片机最小系统及外设的能力，能够掌握单片机内部资源的使用。通过在对单片机原理及应用的学习，以及查阅资料，培养自学与动手能力，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的补充不知道的内容、巩固所学，和队友的分工合作、相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。 单片机课程设计内容包括硬件设计、制作及软件编写、调试，学生在熟练掌握焊接技术的基础上，能熟练使用单片机软件开发环境Keil C51编程调试，并使用STC ISP调试工具采用串口下载方式联调制作的单片机最小系统。 单片机课程设计题目包含基本部分及扩展部分，基本部分即单片机最小系统部分，扩展部分是对单片机内部资源及外部IO口的功能扩展，使制作的单片机系统具有一定的功能。 二、课程设计要求 自制一个单片机最小系统，包括串口下载、复位电路，采用外部计数器T0或T1作为外部频率输入，外部频率由信号源提供，计算出来的频率显示在四位一体的数码管上。 三、电路组成和工作原理 设计是以MCS-51系列单片机为核心的最小系统，主要由复位电路、晶振电路、数码管显示电路组成。 1.单片机最小系统简介 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对MCS-51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路。结构图如图所示：
12.1.1.1频率与有功功率平衡 电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损)的有功功率总和之间的平衡来维持的。 但是，电力系统的负荷是时刻变化的，从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范围之内，就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率。 频率质量是电能质量的一个重要指标。中国《电力工业技术管理法规》规定，大容量电力系统的频率偏差不得超过，一些工业发达国家规定频率偏差不得超过。 说明电力系统元件及整个系统的频率特性，介绍电力系统调频的基本概念。 12.1.2.1负荷频率特性 负荷的频率静态特性：在没有旋转备用容量的电力系统中，当电源与负荷推动平衡时，则频率将立即发生变化。由于频率的变化，整个系统的负荷也将随着频繁率的的变化而变化。这种负荷随频率的变化而变化的特性叫做负荷的频率静态特性。 综合负荷与频率的关系可表示成： 由于电力系统运行中，频率一般在额定频率附近，频率偏移也很小，因此可将负荷的静态频率特性近似为直线，如下图所示。
12.1.2.2发电机组频率特性 发电机组的频率静特性：当系统频率变化时，发电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量以增减发电机组的出力，这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系，叫发电机调速系统的频率静态特性。 发电机组的功率频率静态特性如下图：在不改变发电机调速系统设定值时，发电机输出功率增加则频率下降，而当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。图中向下倾斜的直线即为发电机频率静态特性，而①和②表示发电机出力分别为PG1和PG2时对应的频率。
简易数字频率计 论文摘要： 本系统用单片机89C51为核心,设计了能够测量频率、周期、脉宽和占空比的简易数字频率计。本系统包括前端放大整形、分频处理和单片机数据处理三大模块。前级放大整形模块采用74HC04做放大器对信号进行放大；分频处理模块提高测量的频率范围；单片机数据处理模块利用软件分频的方法，克服了±1误差在高低频段精度不等的缺陷，提高了测量系统的精度。 本系统实现了测量频率、周期、脉宽和占空比的测量要求，且测量的频率可以达到0.1Hz—10MHz。频率和周期的测量误差小于0.01%，脉宽的测量误差小于1%。基本完成了任务设计的要求。
引言 设计并制作一台简易的数字显示频率计。 基本要求：对幅度为0.5V—5V，频率为1Hz—1MHz的正弦波和方波信号进行频率和周期的测量，测量误差≤0.1%。能对幅度为0.5—5V，脉冲宽度≥100μS的脉冲波进行测量，测量误差≤1%。 发挥部分：扩展频率测量范围为0.1Hz—10MHz（信号幅度0.5V—5V），测试误差降低为0.01%（最大闸门时间≤10s）。测量并显示脉冲信号（幅度0.5V —5V、频率1Hz—1kHz）的占空比，占空比变化范围为10%—90%，测量误差≤1%。在1Hz—1MHz范围内及测试误差≤0.1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。 一．方案比较与论证 方案一：系统测频部分采用中小规模数字集成电路，用机械式功能转换开关换档，完成测频率、测周期及测脉宽等功能。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，能可靠的完成频率计的基本功能，但由于系统功能要求较高，所以电路过于复杂。而且多量程转换开关使用不便。原理框图如图1所示。
1、数字频率计数器测频的基本原理 数字频率计是用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则频率可以表示为： f/ T N 因此，数字频率计的原理框图如下图所示： 图1、数字频率计的原理框图 （1）首先脉冲形成电路进行波形变换将被测信号变成频率等于fx的脉冲信号（2）时基信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1S,则门控电路的输出信号持续时间亦准确的等于1S。 （3）闸门电路有标准秒信号控制，当秒信号到来时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数。由于计数器记得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。 （4）逻辑控制单元的作用有两个：其一，产生清”0”脉冲，是计数器每次从零开始计数；其二，产生锁存信号，使显示器上的数字稳定不变。 （5）最后，将锁存器中的数据送入译码显示器即可实现频率测量。
2．频率测量的技术指标 衡量一台数字频率计的主要技术指标有： 2.1 频率准确度 数字频率计测量频率时的测量误差称为频率准确度，常用相对误差△ fx/fx 来表示。分析表明： )1(fc fc Tfx fx fx ?+±=? 式中，1/（Tfx ）=△N/N 称为量化误差，是数字频率计所特有的误差。△fc/fc=△T/T 称为闸门时间的相对误差，主要由基准信号发生器提供的标准频率的准确度所决定，△fc/fc<<1/(Tfx). 2.2 频率测量范围 数字频率计测量的最高频率成为频率测量范围，主要由脉冲形成电路的频率响应决定。 2.3 数字显示位数 频率计的数字显示的位数决定了数字频率计的分辨率。一般情况下，位数越多分辨率越高，当然需要的计数译码器的位数也就越多。 2.3 测量时间 数字频率计完成一次测量所需的总时间称为测量时间。若用t 表示总测量时间，则 t=t1+t2+t3+t4式中，t1—准备时间，t2—计数时间，t3—锁存时间，t4—复位时间 3、设计思路及方案对比 3.1、设计方案的选择
第13章 电力系统的有功功率与频率调整 频率是衡量电能质量的另一项重要指标，保证频率合乎标准也是系统运行调整的一项基本任务。为了完成这项任务，最基本的一点就是要做到有功功率平衡，即电力系统内所有电源输出的有功功率必须与系统内所有的用电设备消耗的有功功率加上输配电网中所有元件损耗的有功功率相等。有功功率怎么和频率有关系呢？又有什么样的关系呢？出现问题后如何协调呢？ 按照以下顺序我们将对上述问题一一解答。 图13-1 第13章结构图 频 率 ？ 么 什 为 怎 样调整 ？ 有谁 有关系？ 有什么关系？
13-1 频率调整的必要性 一频率偏移的影响 频率是电力系统运行的一个重要质量指标。所有用电传动的旋转设备，其最高效率都是在电力系统频率为额定频率时，因此，任何频率偏移，都会造成效率的降低；其次，频率的过高或过低，还会给运行中的电气设备带来各种不同的危害。 1 对用户的影响 现代工业的许多产品质量与电力系统频率有关。例如纺织工业、造纸工业等。这些工业使用的大多数电动机为异步电动机，频率的降低会造成异步电动机转速下降，使异步电动机所传动的生产设备生产出次品，乃至废品，如纺织品、纸张等将发生毛疵和厚薄不匀的质量问题。一般工业由电动机传动的生产设备也会因频率下降而使生长率降低。电力系统频率波动过大时，会使某些电子设备(如雷达)、电力电子设备等工作不正常。 2 对发电厂的影响 频率变化时，对发电厂本身的影响比对用户的影响更大，其影响有： (1) 汽轮机叶片谐振电力系统低频率运行时，汽轮机低压级叶片会产生谐振，振动疲劳的积累会导致叶片出现裂纹，缩短叶片寿命，严重时会使叶片断裂，造成事故停机的严重后果。
频率计数器的设计 1.1 频率计数器电路的设计 1.1.1 频率计数器 测定频率的常用方法之一是利用示波器读取波形的周期，然后计算出它的频率，电子这种方法是利用器测读取周期，所以误差非常大。 图1.1 利用示波器求频率的方法 在使用石英振子或者陶瓷振子震荡的场合，它的频率已经是确定的，除了需要准确知道振荡频率的情况之外，通常没有进行测定的必要，但是在使用RC的振荡电路中，鉴于使用的电容器和电阻的精度，通常实际值并不恰好就是标称值的因素，实际的振荡频率并不一定就是理论计算所的到的振荡频率，所以在改变元器件调整振荡频率使它达到设定频率时，就需要测定频率,适时利用频率计数器进行测定就非常方便。 1.1.2使用的部件 应该考虑尽量不使用特殊的部件，不过为了减少部件数目可以使用专用的计数器IC，图1.2是4位频率计数器的总电路图，专用计数器IC使用10进制4位计数器TC5051P，作为专用IC；还使用了七段译码器TC5022BP和驱动IC TD6204P其他的IC都是74HC系列的产品，至于显示部分的LED只要是共阴极七段LED，哪种型号都可以，这里使用小型化产品，TLR312，可以直接装在基板上。 使用4MHZ的石英振子产生基准信号，不过也可以使用1MHZ的振子。 1.3频率计数器的电路结构 图1.3是频率计数器的框图，我们通过这个框图来说明频率计数器的工作原理。
图1.3 频率计数器的框图 频率计数器的基本工作就是能够对1S内被测定信号的时钟脉冲数目进行计数，如果把测定频率的基本规则原封不动地应用于电路，即将1S内进入1个脉冲信号的频率设定为1Hz，那么频率为1MHZ的信号就是在1S之内计数到1000000个脉冲。 经常使用的信号频率大多在几十KHZ至几MHZ的范围，假设最大可以测定到10MHZ那就要求必须具有每秒计数到10000000个脉冲数，8位计数器，不过尽管频率的定义明确指出测定的频率是指1S时间内数得的脉冲数，但是并不以为着实际构成的频率计数器一定要计数1S。 例如：可以不对1S内的脉冲计数，而只对其1/10的时间即对0.1S内的脉冲进行计数也是可以的，测定同样的频率只用1/10的时间，那么计数器显示的也是1/10的数据，这就是说使用少1位的计数器也可以得到同样的测定结果（移动小数点的位置）。 如果只在1/10S的时间内进行计数，那么计数器的最小位就表示10Hz。 在测定几十KHZ至几MHZ频率的场合很少有要求频率，精确到1Hz的，所以这里设计最小值为1KHZ的电路，在这种情况下就可以利用4位计数器对频率测定到9999KHz，也就是9.999MHz，因此，只需要具有1ms的基准信号和能够计数到9.999MHz的计数器就可以了。 但是图1.3中的情况与上面的说明稍微有一些不同这是为了减少部件数目而使用了TC5051P，它的最大计数频率约为1.5MHz，如果TC5051P能够工作到10MHz的话，还可能进一步减少部件数目，不过没有办法。 使用计数器IC 74HC160，设定测定的频率是原来1/10而且使用10ms的基准脉冲和4位计数器，这样一来最小位能够测定到100Hz。 所谓益处是指在测定频率高于计数器最大值的场合，表明所显示的频率数出现了错误的符号。 1.2 频率计数器各框图的工作 1.2.1取样时钟脉冲发生部分
课 程 设 计 课程名称 单片机原理及应用 课题名称 频率计数器 专 业 测控技术与仪器 班 级 2013 学 号 201301200123 姓 名 刘潇 指导老师 寻大勇 2016年 3月11日
电气信息学院 课程设计任务书 课题名称频率计数器 姓名刘潇专业测控技术与仪器班级1301 学号23 指导老师寻大勇 课程设计时间2016年2月29日-2016年3月11日 教研室意见意见：审核人： 一、任务及要求 设计任务： 本课题以单片机为核心，设计和制作一个频率计数器，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果能够显示出来。要求能够对0－250KHz的信号频率进行准确计数，计数误差不超过±1HZ。 设计要求： （1）确定系统设计方案； （2）进行系统的硬件设计； （3）完成应用程序设计； （4）应用系统的硬件和软件的调试。 二、进度安排 第一周： 周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。 周二～周三：完成硬件设计和电路连接 周四～周日：完成软件设计 第二周： 周一～周三：程序调试 周四～周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。 三、参考资料 1、王迎旭等.单片机原理及及应用. 2版.机械工业出版社，2012 2、胡汉才.单片机原理及其接口技术.3版.清华大学出版社，2010. 3、戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例.清华大学出版社，2010
目录 第1章设计任务及要求 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3设计目的 (1) 第2章系统方案设计 (2) 2.1 频率计数器的基本原理 (2) 2.2 设计总体思路 (2) 第3章系统硬件电路设计 (3) 3.1 主要控制模块 (3) 3.2 频率输入端设计 (4) 3.3 数码管显示电路 (4) 第4章软件部分设计 (6) 第5章系统的仿真与调试 (7) 总结与体会 (8) 参考文献 (9) 附录A 系统原理图 (10) 附录B 程序清单 (11)
电力系统频率及有功功率的自动调节 摘要 在现实中系统功率并不是一个恒定的值，而是随时变化的，在系统中，每时每刻发电功率和用电功率基本平衡。而功率又是影响频率的主要因素，当发电功率与用电功率平衡时，频率基本稳定，当发电功率大于用电功率时系统频率则上升，反之则下降，所以系统对有功功率和频率进行调整。本文研究了电力系统频率及有功功率的自动调节进行了详细的研究与论证。 关键词：频率有功功率自动调节 第一章频率和有功功率自动控制的必要性 1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力用户的影响 （1）电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量,,甚至会出现次品和废品。 （2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。这对一些重要工业和国防是不能允许的。 （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。 B 频率对电力系统的影响 （1）频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统,当频率低到45Hz附近时,某些汽轮机的叶片可能因发生共振而断裂,造成重大事故。（次同步谐振，1970、1971年莫哈维电厂790MW机组的大轴损坏事故）（2）频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机（如送风机、送煤机）的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。这种现象称为频率雪崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解。 （3）在核电厂中,反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行。 （4）电力系统频率下降时,异步电动机和变压器的励磁电流增加,使无功消耗增加,引起系统电压下降,频率下降还会引起励磁机出力下降,并使发电机电势下降,导致全系统电压水平降
第一章 频率计数器概述 1．1 简介 频率计数器是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用一个四位共阴极数码管显示器动态显示4位数。测量范围从1Hz —9999Hz 的 方波、 用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。 1．2 频率测量仪的设计思路与频率的计算 频率测量仪的设计思路主要是：对信号分频， 测量一个或几个被测量信号周期中已知标准 频率信号的周期个数，进而测量出该信号频率的大小， 其原理如右图1所示。 若被测量信号的周期为，分频数m 1，分频后信号的周期为T ，则：T=m 1T x 。由图可知： T=NT o （注：T o 为标准信号的周期，所以T 为分频后信号的周期，则可以算出被测量信号的频率f 。） 由于单片机系统的标准频率比较稳定，而是系统标准信号频率的误差，通常情况下很小；而系统的量化误差小于1，所以由式T=NT o 可知，频率测量的误差主要取决于N 值的大小，N 值越大，误差越小，测量的精度越高。 1．3 基本设计原理 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s ）内变化的次数。若在一定时间
电力系统的频率调整 电能相对于其他一、二次能源具有易于输送的特点，尤其电能在远距离输送时，无论在经济性、安全性及损耗等面都具有显著优势，这使其成为现代社会最重要的能源类型之一。保证以及提高电能质量是世界所有电力企业的共同目标。电能质量的好坏一般由一系列电网运行状态参数来衡量，衡量电能质量的指标有频率质量、电压质量和波形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。可见，电网频率质量是电能质量中最重要的指标之一。电网中绝大多数发电及用电设备均按照电网额定频率生产制造，一般只能够在较小的频率偏差下正常使用。当频率偏差较大时，电气设备可能会出现低效乃至损坏等问题，从而造成经济损失甚至人身安全事故。 电网频率与电网整体有功功率的平衡直接相关。若电网中的总发电功率大于总负荷吸收功率，则电网频率上升；反之则电网频率下降。因此，保证电网频率质量的问题，可转化为保证电网整体有功功率平衡控制质量的问题。由于在目前的技术条件下，电能尚无法实现大规模直接存储，因此有功功率平衡质量的保证只能依赖于电能在发、输、配、用各环节中实现实时功率平衡。在有功功率平衡控制问题的研宄中，一般将输配电过程中的功率损耗看作等效负荷，因此，电网有功功率平衡控制问题主要是发电与用电的平衡控制。 表面上看，电网的有功功率平衡控制问题似乎是十分简单及清晰的，即电网中的发电功率与用电功率需要实时平衡。然而，在实际操作层面，即电网如具体且高质量地实现实时的有功功率平衡却较为复杂。有功功率平衡控制及其性能评价作为互联电网有功功率平衡控制问题中的一个环节，与其他环节间相互影响、相互制约，因此，必须首先对所究问题的背景及相关概念加以分析和梳理。