【正文】 過(guò)負(fù)載監(jiān)控整定值而未達(dá)到過(guò)載電流整定值時(shí)，智能控制器能發(fā)出報(bào)警和控制信號(hào)，利用控制信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)度；上位機(jī)每隔幾秒輪流查詢各測(cè)控單元即控制器，發(fā)操作命令指揮控制器 完成某個(gè)任務(wù)，包括上送計(jì)量信息或故障數(shù)據(jù)，校驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)間和參數(shù)整定，上報(bào)系統(tǒng)的工作狀況及控制斷路器分合閘。本文介紹一種筆者在前人工作的基礎(chǔ)上改進(jìn)的功能比較完善的智能控制器。 關(guān)鍵詞 : 智能控制器， 軟件， 硬件， 抗干擾 I Abstract In order to meet the requirements of power supply and distribution system to develop a kind of improvement on the basis of previous work, the new intelligent controller, this paper describes the software and hardware design of it, and introduces the software and hardware antijamming measures. The controller has the advantages of small volume, excellent performance, have perfect protection function. Keywords: intelligent controller。 antiinterference 大連海洋大學(xué)專科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 1 第一章 前 言 控制器是供配電系統(tǒng)中的 重要設(shè)備，是用于電力系統(tǒng)中接通、分?jǐn)嗑€路及對(duì)各種故障進(jìn)行保護(hù)控制的一種開(kāi)關(guān)電器。新型智能控制器不僅具有一般的長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)的三段保護(hù)功能，還具有不平衡保護(hù)、接地保護(hù)、漏電保護(hù)和負(fù)載監(jiān)控、溫度檢測(cè)、預(yù)報(bào)警等功能，而且可做到一種保護(hù)功能多種動(dòng)作 特性，具有數(shù)字量脫扣和模擬量脫扣兩種脫扣方式，提高了系統(tǒng)的可靠性。 主要技術(shù)參 數(shù) .輸入范圍 交流 4565Hz電壓量程相 電壓 :60V、100V、 200V、 250V、 400V、 500V (或按用戶要求制作 ) 電流量程 :1A、 5A、 10A (或按用戶要求制作 )數(shù)據(jù)輸出 三相電壓 Ua,Ub,Uc,三相電流 Ia、 Ib、 Ic的真有效值，頻率 F，有功功率 P，無(wú)功功率 Q，功率因數(shù) PF，每相有功功率 Pa,Pb,Pc,有功電度輸出接口 RS485： 二線制、通訊距離： 1200米、177。這三種供電方式可以單獨(dú)使用，也可以配合使用，形成冗余供電系統(tǒng)。接地電流信號(hào)一般較小，需經(jīng)放大處理，其取樣方式有兩種。瞬動(dòng)短路故障采用峰值采樣，考慮抗尖峰干擾，信號(hào)處理時(shí)間為雙周期 ，短路故障電流較大時(shí)瞬動(dòng)處理較快。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)高效的鍵盤顯示管理芯片 BC7281，利用 3 個(gè)信號(hào)線便完成了主要的面板顯示和按鍵操作。主程序開(kāi)始上電初始化，配置 I/O端口，系統(tǒng)自檢，然后進(jìn)行 FFT對(duì)電壓、電流的采樣數(shù)據(jù)處理，求取各項(xiàng)電路參數(shù)，并判斷是否有故障需要進(jìn)行延時(shí)脫扣。 TMS320C54xx是 TI公司針對(duì)音頻信號(hào)處理領(lǐng)域推出的一種定點(diǎn)大連海洋大學(xué)專科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 7 DSP系列芯片，已經(jīng)在很多語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。這些產(chǎn)品一般都具有較高的時(shí)鐘頻率和較大的存儲(chǔ)空間，而且還能運(yùn)動(dòng)嵌入式操作系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)線 8根（ HD0～ HD7） ,其余 10根都是控制線，如表 1所列。但是，主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)相位要求較為嚴(yán)格，要求系統(tǒng)具有極 強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，否則由于相位滯后，控制效果將會(huì)受到嚴(yán)重影響。 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 位移傳感器（ PSD）輸出信號(hào)經(jīng)由信號(hào)處理電路、加速度傳感器輸出信號(hào)經(jīng)由電荷放大器后，再分別通過(guò) TMS320F2407中的 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入到 DSP核心中。 微控制器，除了具有標(biāo) 準(zhǔn) 8051 的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件，減少了系統(tǒng)的外圍元件，有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力?？紤]到一次回路電流高達(dá) 50kA/75kA，進(jìn)入 A/D轉(zhuǎn)換器的電流信號(hào)范圍較大，為了提高精度和采樣分辨率，把電流信號(hào)分為小信號(hào)和大信號(hào)兩組，對(duì)于小信號(hào)利用硬件電路進(jìn)行放大處理，而大信號(hào)直接輸入。瞬動(dòng)短路故障采用峰值采樣，考慮抗尖峰干擾，信號(hào)處理時(shí)間為雙周期 ，短路故障電流較大時(shí)瞬動(dòng)處理較快。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)高效的鍵盤顯示管理芯片 BC7281，利用 3 個(gè)信號(hào)線便完成了主要的面板顯示和按鍵操作。主程序開(kāi)始上電初始化，配置 I/O端口，系統(tǒng)自檢，然后進(jìn)行 FFT對(duì)電壓、電流的采樣數(shù)據(jù)處理，求取各項(xiàng)電路參數(shù)，并判斷是否有故障需要進(jìn)行延時(shí)脫扣。 TMS320C54xx是 TI公司針對(duì)音頻信號(hào)處理領(lǐng)域推出的一種定點(diǎn)DSP系列芯片，已經(jīng)在很多語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。這些產(chǎn)品一般都具有較高的時(shí)鐘頻率和較大的存儲(chǔ)空間，而且還能運(yùn)動(dòng)嵌入非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。 顯示曾采用液晶顯示方案，但是由于液晶顯示在高溫和振動(dòng)情況下容易損壞，特別是在部分現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較暗時(shí)，控制器是否正常運(yùn)行不便監(jiān)察，因此，采用 LED顯示。 INT1是電壓方波中斷， INT2是電流方波中斷，兩個(gè)外部中斷通過(guò)定時(shí)器 0經(jīng)過(guò)處理得到電路的頻率和功率因數(shù)。主從設(shè)備之間也要以一定的方式接口，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。它分為 HPI8和 HPI16，分別針對(duì)具有 8位和 16位數(shù)據(jù)線的單片機(jī)。主程序主要完成鍵盤輸入（采用查詢方式）、數(shù)據(jù)處理及顯示刷新、故障檢測(cè)及處理和故障脫扣等功能；中斷服務(wù)程序主要完成電壓、電流的采樣、頻率、功率因數(shù)的計(jì)量以及瞬時(shí)故障檢測(cè)和連續(xù)按鍵等功能。在智能控制器多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)，這些增加的中斷源是非常有用的。 軟件主要由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。為了防止中斷及顯示沖突，刷新顯示及延時(shí)程序放在主程序里完成。 這里單片機(jī)選擇的是 MCS51系列。 DSP核心根據(jù)加速度反饋修正控制參數(shù)，由位移輸入計(jì)算出控制量，進(jìn)行 PWM調(diào)制后送到 PWM功率驅(qū)動(dòng)部分，由功率驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)電磁作動(dòng)器進(jìn)行振了它的性能，擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。 傳感器處理電路及 A/D 變換加速度傳感 器和位移傳感器輸出需進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行 A/D 變換。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，用戶使用控制器面板上的鍵盤或者上位機(jī)和編程器的通訊可進(jìn)行定 位顯示、電流整定值調(diào)整、延時(shí)脫扣時(shí)間調(diào)整、試大連海洋大學(xué)專科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 14 驗(yàn)、存儲(chǔ)、復(fù)位等各項(xiàng)操作。中斷服務(wù)程序主要包括各個(gè)定時(shí)器中斷和兩個(gè)外部中斷 INTINT2。 DSP 系統(tǒng)作為從設(shè)備，完成采樣、計(jì)算等功能； 單片機(jī)系統(tǒng)作為主設(shè)備，完成交互界面的控制。 DSP 芯片中的 HPI（主機(jī)接口）是為了滿足 DSP 與其它的微處理器接口而專門設(shè)計(jì)的。最小轉(zhuǎn)換周期可達(dá)到 500ns（ 2MHZ）， PWM亦有較高響應(yīng)速度，經(jīng)過(guò)測(cè)試， A/D 轉(zhuǎn)換器和 PWM 完全可以滿足要求。采用基于信號(hào)完整性分析的軟件方法，每路信號(hào)在 20ms 時(shí)間窗內(nèi)被采樣后，如果未受干擾，應(yīng)能恢復(fù)為一個(gè)完整的正弦波。商品化的 PWM驅(qū)動(dòng)器體積龐大、價(jià)格昂貴，在此采用了自制的小功率 PWM驅(qū)動(dòng)器，其電路圖如圖４所示。 中斷控制 根據(jù)系統(tǒng)控制要求， A/D 需定時(shí)采樣隔振對(duì)象加速度和相對(duì)位移信號(hào)，為提高效率， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果以中斷方式讀取。A/D轉(zhuǎn)換接口程序包括 A/D轉(zhuǎn)換初始化、轉(zhuǎn)換的通道選擇、定時(shí)啟動(dòng)和數(shù)據(jù)讀取等部分。在芯片的選擇上，考慮盡可能采用較小的芯片封裝，優(yōu)先采用抗干擾性能較好的串口通訊的外圍元件，同時(shí)減少外圍元件，使電路板布線簡(jiǎn)單，布局合理，以提高穩(wěn)定性；在采樣電 路和電源部分的設(shè)計(jì)中，采用了多級(jí)跟隨器和高頻濾波電路，力圖提高系統(tǒng)抗干擾能力［ 3］。因此，對(duì)每路信號(hào)的采樣點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行比較運(yùn)算，保留那些相鄰數(shù)據(jù)差值小于增量最大值的采樣值，否則用上一次值替代。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè) (論文 ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 22 參考文獻(xiàn) ［ 1］夏天偉 (Xia Tianwei).智能脫扣 器的研究 (The research of intelligent r elease)［ J］ .電工技術(shù)雜志 (Electrotechnical Journal),2020,(4):2325 ［ 2］王富東 (Wang Fudong).智能化斷路器的開(kāi)發(fā) (Development of intelligent circuit breaker)［ J］ .低壓電器 (Low Voltage Apparatus),2020,(2):1316 ［ 3］梅 雪，吳為麟 (Mei Xue,Wu Weilin).一種新型的智能控制器 (A new kind o f intelligent release)［ J］ .機(jī)電工程 (Mechanical and Electrical Engineering Magazine),2020,20(4):5355 ［ 4］李 剛 (Li Gang).與 8051兼容的高性能、高速單片機(jī) C8051Fxxx(Highpowe red、 highspeed single chip microputer patible with 8051C8051Fxxx)［ M］ .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 (Beijing:Press of BUAA),2020 ［ 5］謝佶，吳為麟 (Xi e Jijun,Wu Weilin).新型 KT智能控制器 (New type of KT intelligent controller)［ J］ .低壓電器 (Low Voltage Apparatus),2020,(2):2831 ［ 6］顧 潔，邱 濤 (Gu Jie,Qiu Tao).斷路器控制回路動(dòng)作過(guò)程的 CAI課件設(shè)計(jì) (D esign of the CAI courseware for the process of the breaker control circuit)［ J］ .電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSUEPSA),2020,14(2):6470 ［ 7］何建軍 (He Jianjun).接線可靠性評(píng)估中斷路器的 Markov 可靠性等效模型 (Ma rkov reliability equivalent model of breakers in reliability evaluation of the m ain wirings)［ J］ .電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSUEPSA),1997,9(3) :1421電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)