【正文】 此時，MCS51 應(yīng)工作在方式 方式 2 或方式 3，兩臺 MCS51 的 TXD、RXD 和 GND 的同名端可直接通過電纜或雙絞線連接起來進(jìn)行的通信，必要時也可外加驅(qū)動器。通常，單片微機(jī)或微處理器輸入端都與 TTL 電平兼容。開關(guān)型光電耦合器的應(yīng)用如圖 221 所示，圖中，當(dāng)+12V 脈沖加入到光電耦合器輸入端時，發(fā)光二極管因?qū)ǘl(fā)光，通過光耦合作用使光敏三極管導(dǎo)通，故可在 輸出高電平；當(dāng) 端輸入 0V 時，發(fā)光二極管熄滅，光敏三極OUTVINV管截止， 輸出低電平。因此，必須要用相應(yīng)的變換電路把接點(diǎn)狀態(tài)變成與中央控制模塊輸入電平兼容的邏輯信號，才能被接受和處理。但顯示內(nèi)容有限，且不能顯示圖形，因而其應(yīng)用還有一定的局限性 [36]。因此 ~ .為鍵盤掃描輸出線； ~ 為鍵盤的輸入線。(4)監(jiān)控單元鍵盤及顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，掃描鍵盤只是 CPU 的工作任務(wù)之一。因此，驅(qū)動器不僅可以減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)CPU 驅(qū)動負(fù)載的能力，為負(fù)載電阻和分布電容提供較大的驅(qū)動電流，而且也能夠消除驅(qū)動器后面負(fù)載電路對主機(jī)芯片的干擾和影響，較好地保證總線上信號波形的完整性。還可根據(jù)上位機(jī)（PC 機(jī)）傳送過來的信息做出及時的響應(yīng)，如將開關(guān)狀態(tài)傳給上位機(jī)，以供管理人員管理、調(diào)度。單片機(jī)雖然品種繁多，但就其應(yīng)用情況看，8 位機(jī)要數(shù) Intel 公司的 MCS51 系列。如果說單片機(jī)前向通道反映了對監(jiān)控對象的檢測過程，那么后向通道反映的是對監(jiān)控對象的控制和調(diào)節(jié)過程。實(shí)際上在這個等級的監(jiān)控單元中，大多數(shù)都使用 600Hz 采樣頻率，也就是每個電源周期采樣 12 點(diǎn)，這可以節(jié)省監(jiān)控單元硬件和軟件兩方面的開銷，降低產(chǎn)品的成本。CS?2?以上分析表明，要保證監(jiān)控單元對現(xiàn)場參量的測量精度，采樣頻率必須滿足采樣定理。1INTINTR(1)采樣速率對測量結(jié)果影響的分析監(jiān)控單元對被測參量信號的處理和計(jì)算必須以數(shù)字量的形式進(jìn)行。0DB7當(dāng) =0 時，允許進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。10V 輸入，對于 端來說都等?INV效于單極性 0～+5V 的輸入情況，即相當(dāng)于 =－5V 時，輸出為?INV00H； =+5V 時，輸出為 FFH； =0V 時，輸出為 80H。本次轉(zhuǎn)換結(jié)束時變低， 有效時復(fù)位為高INTR RD電平。為低時，轉(zhuǎn)換后的 8 位并行二進(jìn)制數(shù)據(jù)出RD現(xiàn)在輸出數(shù)據(jù)鎖存器 DB0～DB7 引腳，同時將 INTR 引腳復(fù)位為高電平。 （21RFAV??15）ADC0804 是美國半導(dǎo)體公司（NS 公司）生產(chǎn)的 CMOS 型 8 位逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有時鐘電路，只要外接電阻、電容，就可產(chǎn)生 A/D 轉(zhuǎn)換所需的時鐘信號。CH 電容的值應(yīng)根據(jù)采樣頻率和所要求的采樣精度選取，采樣頻率越高，電容越小。圖 217 AD582 引腳排布由于 AD582 是一種反饋型采樣保持放大器，必須外接保持電容，但在相同采樣速率下，AD582 的外接電容值要比 LF398 小得多，故它可以工作在采樣速率更快的環(huán)境下。VDD（16）和 VSS（8）：VDD 為正電源輸入端，極限值為 17V；VSS 為負(fù)電源輸入端，極限值為17V。8 路模擬開關(guān)的一端作為各模擬信號的輸入端，另一端連接在一起作為公共端。對電流輸出型芯片，通常在片外要接運(yùn)算放大器，一方面提高負(fù)載能力，另一方面可將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，在實(shí)際應(yīng)用中常選用電流輸出D/A 芯片來實(shí)現(xiàn)電壓輸出。最后，當(dāng)判斷轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束時，由 CPU 執(zhí)行一條指令，從 A/D 轉(zhuǎn)換芯片中讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。這樣，A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果，就是轉(zhuǎn)換指令發(fā)出時刻輸入模擬量對應(yīng)的數(shù)字量。因此，多路開關(guān)通常是一種具有雙向傳輸能力的器件 [26]。模擬信號通過采樣/保持電路進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行保持，將保持的信號通過由地址控制的多路開關(guān)送進(jìn) A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量變成數(shù)字量， A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號送入系統(tǒng)處理 [24]。經(jīng)過傳感器后的所有模擬信號被分別送到多路轉(zhuǎn)換器的各輸入端，其公共輸出端接至共用的信號調(diào)理電路和 S/H。考慮到 A/D轉(zhuǎn)換器本身的轉(zhuǎn)換時間和處理器采樣控制程序的執(zhí)行時間，如果被測模擬量的幅值變化足夠快，從處理器發(fā)出轉(zhuǎn)換指令開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束時完成采樣，被測模擬信號的值已經(jīng)不是轉(zhuǎn)換指令發(fā)出時刻的值，這會給測量帶來很大的誤差，必須在設(shè)計(jì)模擬量采樣環(huán)節(jié)時充分考慮。自動操作與控制包括正常運(yùn)行控制，緊急控制和保護(hù)、恢復(fù)控制，報(bào)警處理，數(shù)據(jù)計(jì)算，監(jiān)控系統(tǒng)的自診斷及自恢復(fù)，人機(jī)聯(lián)系，數(shù)據(jù)通信等 [21]。A?在參數(shù)的計(jì)算中，運(yùn)放電路電壓增益=20lg| |dB，其中V.， 為輸出開路（ ）時的電壓增益。被測參量極性變換電路可以采用圖 28 所示的絕對值電路 [19]。圖 26 二階有源低通濾波電路二階有源低通濾波電路如圖 26 所示。在電力系統(tǒng)監(jiān)控單元中，用得最多的是低通濾波器。由于輸出電壓相對輸入電壓會產(chǎn)生滯后的相位移，在監(jiān)控單元要采用被測電壓和電流來計(jì)算功率和功率因數(shù)時，若電壓、電流輸入通道中有這種濾波器，會給計(jì)算結(jié)果帶來很大的誤差。本設(shè)計(jì)中采用的同相比例運(yùn)算放大器如圖 23 所示，其電壓放大倍數(shù)為 。變電站運(yùn)行現(xiàn)場的電壓、電流參量基本上是交流的，在經(jīng)過各種變換后，輸出仍然是交流的，極性正負(fù)交替。因此，傳感器輸出常常要接模擬信號放大器。傳感器輸出為模擬信號，因此首先要把模擬信號變?yōu)檫m合 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入的電壓，即 0～5V 電壓，稱為信號的預(yù)處理。不能提供監(jiān)控單元對模擬量采樣所需的電壓，需要增加一級專用電流互感器。 （a） 變壓器原理圖 （b） 向量圖圖 21 變壓器原理及工作向量圖由于互感器空載時的二次電壓 為20U (21)??為二次繞組匝數(shù), 為一次側(cè)輸入電壓頻率。鐵心電磁式電壓互感器和電流互感器是目前電力系統(tǒng)中最常見，也是最主要的電壓和電流測量用傳感器，兩者的原理基本相同。所以本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)作為微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的邏輯控制部件。隨著單片機(jī)產(chǎn)品功能的更強(qiáng)大、更先進(jìn)，應(yīng)用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的微電腦控制技術(shù)正在不斷發(fā)展和完善。我國新建的變電站中，幾乎百分之百地使用了微機(jī)型的保護(hù)和控制產(chǎn)品。在發(fā)電廠、變電所中，微機(jī)保護(hù)裝置能最大限度地保證對用戶供電的可靠性和連續(xù)性，所以日益受到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)界的重視，并在全國電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用 [6]。電力系統(tǒng)的這個特點(diǎn)給運(yùn)行、操作帶來了許多復(fù)雜的課題 [3]。無人值班方式通常由調(diào)度所通過遠(yuǎn)動裝置對變電站實(shí)行監(jiān)控，減少了對人力的要求。張威：變電站終端電氣設(shè)備電器智能化設(shè)計(jì)I變電站終端電氣設(shè)備電器智能化設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘 要 ........................................................................................................................IABSTRACT.................................................................................................................II1 緒 論 我國變電站微機(jī)保護(hù)現(xiàn)狀 .....................................................................................2 微機(jī)保護(hù)的發(fā)展趨勢 .............................................................................................32 變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 單元電路的設(shè)計(jì) .....................................................................................................4 傳感器單元設(shè)計(jì) ..................................................................................................4 信號調(diào)理單元設(shè)計(jì) ..............................................................................................6 信號采集單元設(shè)計(jì) ............................................................................................14 監(jiān)控單元設(shè)計(jì) ....................................................................................................25 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) ............................................................................................34 系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì) ...............................................................................................35 本章小結(jié) ...............................................................................................................363 微機(jī)保護(hù)的程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序的模塊設(shè)計(jì) ...........................................................................................37 鍵盤輸入及顯示程序 ........................................................................................38 常用電量的測量計(jì)算程序 ................................................................................40 基本保護(hù)程序 ....................................................................................................43 系統(tǒng)通信程序 ....................................................................................................46 系統(tǒng)抗干擾程序 ................................................................................................47 系統(tǒng)整體程序設(shè)計(jì) ...............................................................................................50 本章小結(jié) ...............................................................................................................514 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)印制線路板的設(shè)計(jì) PROTEL99 簡介 .......................................................................................................52 印制線路板設(shè)計(jì) ...................................................................................................52 本章小結(jié) ...............................................................................................................54湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書II5 結(jié) 論 ................................................