【正文】 制發(fā)送器和接收器的使能。該接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點主從式半雙工通信，有良好的噪聲抑制和高度可靠性。其中 LCD 顯示部分采用 192*64 點的液晶顯示屏，可以現(xiàn)實漢字、數(shù)字甚至圖形。 DCC D 1Z 1R 2 D 2R 1A G N DR 4狀態(tài)信號光耦 圖 34 開關(guān)量采集輸入電路圖 開關(guān)量采集的工作原理是：當配電開關(guān)處于合閘狀態(tài)時， 輔助觸點閉合，信號經(jīng)過電路后輸入到光電耦合電容，再根據(jù)光敏二極管輸出的高低電平，對開關(guān)狀態(tài)進行采集。開關(guān)觸點串接在輸入電路中， R1 和 C 構(gòu)成低通濾波器，用于濾除高頻干擾，同時電阻 R1 還起限流作用 。 類似于高壓輸電側(cè)，配電側(cè)的電力系統(tǒng)開關(guān)包括斷路器、隔離開關(guān)等，所以開關(guān)量檢測應(yīng)包括開合狀態(tài)、保護信號、自動重合閘的動作狀態(tài)預(yù)計設(shè)備的運行狀態(tài)等信息。實時時鐘和事件計數(shù)器需要的后備電源來保持 ,允許其在系統(tǒng)掉電或低壓情況下正常運行。 在以往的常規(guī)電能計量存儲方案中 ,由于 EPROM 存在最大寫入次數(shù)、速度慢等問題 ,因此 ,一般將電能脈沖 暫存在 SRAM 中 ,當累計到一定值時 ,再存入 EPROM。 FM3116 存儲抄表數(shù)據(jù)，同時提供外部看門狗，實時時鐘等功能。 數(shù)據(jù)分析與處理電路 (核心控制部件 ) 信號及數(shù)據(jù)采集電路 人機接口電路 數(shù)據(jù)通信接口電路 控制輸出電路 鄧裕峰：智能配電網(wǎng)監(jiān)測終端的設(shè)計 18 第 3 章 主控電路設(shè)計與實現(xiàn) 主控總體結(jié)構(gòu) 主控板是整個監(jiān)測終端的核心部分，主要負責(zé)接收主站的查詢及控制信息；對模塊的采集結(jié)果進行計算、統(tǒng)計分析生成各種統(tǒng)計量；監(jiān)測開關(guān)狀態(tài)，出現(xiàn)異常及時報警，并控制開關(guān)的分合；就地存儲、現(xiàn)實數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息。人機接口電路主要由鍵盤與顯示電路組成 ,用于終端的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)顯示及查詢等。 配變監(jiān)測終端利用信號及數(shù)據(jù)采集電路實時地采集供配電系統(tǒng)的各項電力參數(shù)如三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、線頻率等。 （ 5） 開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測與控制功能 能對三相開關(guān)狀態(tài)量進行采集，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時，記錄并且可以上報基站當前的狀態(tài)和發(fā)生時間，并且可以通過繼電器控制開關(guān)組合。根據(jù)設(shè)計目標，本設(shè)計中的配電網(wǎng)智能監(jiān)測終端的具體功能需求應(yīng)如下： （ 1） 對測量的數(shù)據(jù)饋入具有實時傳輸能力 可以整點或者定時記錄三相交流點的測量數(shù)據(jù)包括三相電壓、三相電流、視在功率、頻率以及諧波等物理量，并且統(tǒng)計各參數(shù)的峰值、平均值和超標時間等等的數(shù)據(jù)，并可以在主站需要時及時發(fā)送。該方案的總結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 21 基于 TMS320F2835DSP 芯片的監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)圖 DSP TMS320F28335 電能計量 ADE7878 電流輸入通道 電流互感器 電壓輸入通道 電壓互感器 實時時鐘 數(shù)據(jù)儲存 看門狗 RS485 通信 計時誤差信號 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 AT91SAM7S256 單片機 該芯片為 Atmel 公司生產(chǎn)的基于 ARM7TDMI 的高性能 32 位 RISC 微機處理器，擁有高達 64KB 的 SRAM， 256KB 的片內(nèi)高速 Flash；可單獨被屏蔽的 8 級優(yōu)先級斷向量；2 個外部中斷源和一個快速中斷源，； 3 通道 16 位定時器； 32 個編程復(fù)用 I/O，每個 I/O最多支持兩個外設(shè)； 1 個 8 通道 10 位 SAR 型模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 2 個 UART、 1 個 SPI 以及 1個 WEI 接口等豐富的片內(nèi)資源，并且提供 JT 和 DEBUG 兩種調(diào)試方式。 ADE7878 主 要完成對配電網(wǎng) 時運行數(shù)據(jù)的采集和一次計算工作，將采集到的配電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)通過 SPI 接 TMS320F28335 連接 。 鄧裕峰：智能配電網(wǎng)監(jiān)測終端的設(shè)計 14 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 主控方案選擇 經(jīng)過查閱大量有關(guān)文獻，綜合我國農(nóng)電網(wǎng)供電臺區(qū)域在點亮參數(shù)測控、無加工控制和在線監(jiān)測等方面的嚴重不足，綜合篩選，得出較為符合實際情況的 主控 方案如下。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu) 本文在闡述了我國配電網(wǎng)現(xiàn)狀和實現(xiàn)配電監(jiān)控自動化的目的和意義的基礎(chǔ)上 ,分析了國內(nèi) 配電監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀 ,比較了目前各種配電監(jiān)測終端實現(xiàn)方法 ,針對實際應(yīng)用中存在的精度 、價格、通信、可靠性等問題 ,提出了一種高精度、高可靠性的配變監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案 ,并完成了樣機的制作與調(diào)試。大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展使得芯片體積縮小到可以置入儀器內(nèi)部 ,使儀器具有控制、存儲、運算、邏輯判斷及自動操作等智能化特點 ,并在測量準確度、靈敏度、可靠 性、自動化程度及解決測量問題的廣度和深度等方面均有了明顯的進步 。這一階段 ,以直流采樣為主 ,對被測直流對象的測量 ,是先量化為恒定電壓值 ,再經(jīng)過電壓頻率變換后進行計數(shù)而隨時間變化的量 ,則是經(jīng)過整流、濾波 ,轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的直流量后 ,通過測量平均值來測量電參量的有效值。 在早期階段，電測量技術(shù)主要是以模擬量測量為主，通過基于電磁通量原理的指針式儀器，如指針式電壓表、電流表、功率表等。目前電力技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使電網(wǎng)主見呈現(xiàn)出諸多新特征諸如自愈、兼容、集成、優(yōu)化等，而電力市場的邊個，又對電網(wǎng)的自動化、信息化水平提出了更高的要求?，F(xiàn)有電網(wǎng)總體上是一個剛性系統(tǒng)，智能化程度仍然較低。目前我國用戶的停電時間 90%以上是由于配電網(wǎng)引起的，有一半的輸電損耗都發(fā)生在配電網(wǎng)，所以建設(shè)高效穩(wěn)定的智能配電網(wǎng)成為發(fā)展智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而作為智能電網(wǎng)實現(xiàn)的重要一環(huán) —終端檢測，目前的電表還欠缺諸多功能，對電能質(zhì)量分析和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫孢€表現(xiàn)平庸。本課題就是基于配電變壓器為主的智能監(jiān)測終端 而進行的一項設(shè)計。但是這些終端一般不具備保護功能也不具備分布式智能，故障的的隔離和轉(zhuǎn)供依賴于主站。 Electro magic patibility design 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 目 錄 摘 要 ........................................................... 5 ABSTRACT ........................................................... 6 引 言 ............................................................ 10 第 1 章 緒 論 ....................................................... 11 課題背景 ........................................................... 11 研究意義 ....................................................... 11 智能配電網(wǎng)現(xiàn)狀 ................................................. 11 智能配電網(wǎng)發(fā)展趨勢 ............................................. 12 國內(nèi)外配電檢測技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 ................................. 12 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu) ............................................... 13 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................ 14 主控方案選擇 ....................................................... 14 德州儀器 TMS320F28335 .......................................... 14 AT91SAM7S256 單片機 ............................................ 15 配電終端設(shè)計需求 ................................................... 15 配電網(wǎng)監(jiān)測終端的總結(jié)和工作原理 ..................................... 16 第 3 章 主控電路設(shè)計與實現(xiàn) ........................................... 18 主控總體結(jié)構(gòu) ....................................................... 18 主控模塊電路 ...................................................... 19 AT91SAM7S256 單片機部分 ....................................... 19 鐵電存儲器 ..................................................... 20 總線和串口的擴展 ............................................... 20 開關(guān)檢測和控制 ..................................................... 21 按鍵控制與人機交互 ................................................. 21 顯示模塊 ........................................................... 22 通訊模塊 ........................................................... 23 RS485 .......................................................... 23 GPRS 通訊 ...................................................... 24 第 4 章 電能表模塊的設(shè)計與實現(xiàn) ....................................... 26 電能表模塊總體結(jié)構(gòu) ................................................. 26 三相電能計量芯片 ATT7022B .......................................... 26 芯片簡介 ....................................................... 26 ATT7022B 引腳描述 .............................................. 27 ATT7022B 功能概述 ............................................. 28 ATT7022B 數(shù)據(jù)處理原理 ......................................... 29 信號轉(zhuǎn)換電路 ....................................................... 30 鄧裕峰：智能配電網(wǎng)監(jiān)測終端的設(shè)計 8 電流采樣輸入方案 ............................................... 31 電壓采樣輸入方案 ............................................... 31 數(shù)據(jù)采集與處理電路 ................................................. 32 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................ 34 單片機程序總體設(shè)計 ................................................. 34 主程序及中斷程序設(shè)計 ............................................... 34 表模塊初始化程序 ................................................... 35 ATT7022B 復(fù)位程序 .................................................. 36 SPI 通訊程序設(shè)計 ................................................... 37 采集與校準 ..