【正文】 .....................36 167。 供電系統(tǒng)抗干擾設(shè)計 ........................................................36 167。 小節(jié) ............................................................................................37 結(jié) 論 ......................................................................................................38 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................39 致 謝 ......................................................................................................40 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，我國的電力事業(yè)迅速發(fā)展，電網(wǎng)不斷擴大，用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求也越來越高，這就要求電力供應(yīng)部門提供安全、經(jīng)濟、可 靠和高質(zhì)量的電力。 對配電變壓器的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，以達(dá)到對變壓器安全、有效的保護是十分必要的。如今，國內(nèi)外越來越多的生產(chǎn)廠家不斷的推出各種的配電系統(tǒng)的保護裝置，但是大多數(shù)是針對大型配電系統(tǒng)所設(shè)計的，而對于農(nóng)村或是邊遠(yuǎn)地區(qū)相配套的中小型配電裝置的產(chǎn)品卻是不多。當(dāng)變壓器發(fā)生故障或異常運行時，配電保護裝置可以自動讀取在線電量數(shù)據(jù)，為用戶提供自動化的用電信息，迅速查出異常情況，降低勞動強度，在減少人力介入的情況下完成大量重復(fù)性的工作。本文針對中小型配電變壓器的集中監(jiān)控具有重要的工程應(yīng)用價值。比如可方便地測量三相四線制電力線路的各類電參數(shù)的 AC86型高精度智能電量綜合檢測儀能同時替代電流、電壓、頻率、功率、 功率因數(shù)、電量等多種電參量傳感器；可用于手機、數(shù)碼相機、 MP3等手持設(shè)備的 LM3658和 DS278電量計量模塊；基于 DSP的工頻電量測試儀，以TMS320VC33DSP為核 心，采用鉗形電流互感器輸入和電壓直接輸入，實現(xiàn)河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 對了電壓，電流，功率，電網(wǎng)頻率，電網(wǎng)功率因數(shù)的測量； ZTVI 直流電量測試儀采用單片微處理器進行控制，可以測量直流電流、電壓及輸入功率，具有量程自動切換，測試范圍廣，測試精度高，使用方便；以嵌入式為核心的數(shù)字式智能多功能電量測量設(shè)備可實現(xiàn)對電壓、電流、有功功率和無功功率等電量的測量，大大減少設(shè)備的硬件投入，簡化電路，充分利用嵌入式系統(tǒng)強大的可編程功能，完成多參數(shù)電量測量和電網(wǎng)的監(jiān)控。而對于農(nóng)村或是邊遠(yuǎn)地區(qū) 相配套的中小型配電裝置的產(chǎn)品不多。 針對中小型企業(yè)和邊遠(yuǎn)地區(qū)的低壓配電系統(tǒng)的核心設(shè)備變壓器出現(xiàn)的問題，設(shè)計基于單片機的變壓器硬件保護電路。主要工作：設(shè)計能夠?qū)崟r檢測變壓器工況的各種電量數(shù)據(jù)的電壓、電流、功 率等的電量檢測電路和電量檢測驅(qū)動軟件及校表軟件。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 1章 變壓器智能保護系統(tǒng) 167。具體如圖 11 所示。該模塊主要有專門的電量計量芯片組成，它負(fù)責(zé)測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量各相電流有效值、電壓有效值、功率因子、相角和頻率等參數(shù)。 鍵盤 與顯示電路模塊組成人機接口電路，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。切閘驅(qū)動電路模塊主要用于系統(tǒng)單片機緊急或特殊情況下的開關(guān)分合。 變壓器智能保護系統(tǒng)采集的信號有電流、電壓、油溫和時間；手動輸入信號有手動合閘、手動切閘、故障查詢；控制器對輸入信號進行分析處理后產(chǎn)生的輸出信號有實時電流顯示、溫度顯示、故障顯示、報警、自動切閘、故障記錄和自動重合閘。當(dāng)系統(tǒng)檢測到變壓器的工作電流大于 定電流時，就會啟動延時切閘流程，并且記錄過負(fù)荷時間和原因。實時檢測變壓器的工作油溫，報警溫度定為油溫80℃ ,達(dá)到 100℃ 時切閘并記錄故障信息。切斷負(fù)載后計時 15s，如果電流降到額定電流下，自動控制接觸器吸合，將負(fù)載接到變壓器。這種狀況說明負(fù)載一直處于過載狀態(tài)且 沒有減小的趨勢。每次切閘要將故障狀態(tài)、過載電流及油溫等數(shù)據(jù)信息寫入數(shù)據(jù)存儲器中以備查閱。當(dāng)油溫大于 80℃ 時，報警電路進行報警， 再次檢測 油溫 ，若 大于 100℃ 時， 直接 進行切閘并記錄故障 ，若小于 100℃ 則檢測電流 ；當(dāng)油溫小于 80℃ 時，檢測電流，根據(jù)反時限過流保護軟件進行報警，延時，切閘，同時記錄故障。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 檢測油溫 T80℃ 單片機復(fù)位 電流 Ii 報警 延時 切閘并記錄故障 三次切閘時間到？ 永久切閘 延時 15 秒 T100℃ 報警 Y N N N Y Y N Y 圖 12 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計 167。 特性 簡介 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容； 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ ISP） Flash閃速存儲器； 1000次擦寫周期； ~； 靜態(tài)工作模式： 0Hz~33MHz； 三級程序加密鎖； 1288字節(jié)內(nèi)部 RAM； 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 32個可編程 I/O口線； 2個 16位定時 /計數(shù)器； 6個中斷源； 雙工串行 UART通道； 低功耗空閑和掉電模式； 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)； 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 ； 電標(biāo)識和快速編程特性； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP字節(jié)或頁寫模式）。同時， AT89S51可降至 0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM中的內(nèi) 容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 在 F1ash編程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 管腳定義 VCC： 電源電壓輸入端； GND： 電源地 ； P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲器 ，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口當(dāng)用于外部 程序存儲器 或 16位地址 外部數(shù)據(jù) 存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。 P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和 控制信號 ； P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。 P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些 控制信號 。讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口 鎖存器 的內(nèi)容讀入到 內(nèi)部總線 ，經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口 鎖存器 。 89C51的 P0、 P P P3口作為輸入時都是 準(zhǔn)雙向口 。 RST： 復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)訪問 外部存儲器 時， 地址鎖存 允許的 輸出電平 用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為 振 蕩器 頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作 外部數(shù)據(jù) 存儲器 時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令時 ALE 才起作用。如果 微處理器 在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效； PSEN ： 外部 程序存儲器 的選通信號，低電平有效。但在訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)； EA /VPP： 外部 程序存儲器 訪問允許。注意加密方式 1時， EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 本設(shè)計中主要用到了 P1 口和 RST 引腳。其中： 1． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 串行數(shù)據(jù)輸出信號線； 2． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 串行數(shù)據(jù)輸入信號線； 3． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 串行時鐘輸入信號線； 4． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 片選信號線。上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路， RST 引腳上為高電平，自動復(fù)位；然后電源通過電阻對電容充電， RST 端電壓慢慢下降。 167。其次詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的主控芯片 AT89S51 的特性及管腳說明。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 2章 電量計量模塊硬件設(shè)計 167。它集成了六路二階 sigmadelta ADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因子以及頻率測量的數(shù)字信號處理等電路，因此， 在配置有單片機的系統(tǒng)中，能夠方便地測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量各相電流有效值、電壓有效值、功率因子、相角和頻率等參數(shù)，能夠起到實時監(jiān)測系統(tǒng)功耗情況的作用。 功能簡介 ATT7026的有功測量可達(dá)到 1級或 ，無功測量達(dá)到 2級或 3級，ATT7026支持電阻網(wǎng)絡(luò)校表和軟件校表兩種校表方式。有功、無功頻率校驗 輸出 CF CF2 提供瞬時有功、無功功率信息，可以直接接到標(biāo)準(zhǔn)表，進行誤差校正。最大輸入電壓是 ，即可以輸入最大的正弦信號有效值是 1V。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收電壓、電流互感器電路傳送的模擬電壓、電流信號，并將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，實現(xiàn) ATT7026芯片對電參數(shù)的數(shù)據(jù)采樣。當(dāng)電源電 壓低于 4V時， ATT7026芯片將被復(fù)位，有利于電路上電和掉電時芯片能正常啟動；芯片正常工作時，電源監(jiān)控電路被安排在延時和濾波環(huán)節(jié)中，可以最大程度防止由電源噪聲引發(fā)的錯誤。5%。所有電量計量參數(shù)都可以通過 SPI接口讀出。 芯片引腳定義 ATT7026 芯片引腳如圖 21 所示。當(dāng)外部 MCU 通過 SPI 寫入校表數(shù)據(jù)后，立即變?yōu)楦唠娖?；上電?fù)位時或由于異常原因芯片重新啟動時，該引腳為低電平； V1P/V1N（ 3， 4）：輸入， A 相電流信道正、負(fù)模擬輸入引腳。兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。對該引腳使用 10uF 鉭電容并聯(lián) 100nF 瓷介電容進行去耦； V3P/V3N（ 6， 7）：輸入， B 相電流信道正、負(fù)模擬輸入引腳。兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 該引腳應(yīng)連接到 PCB 的模擬地；為了有效地抑制噪聲，模擬地和數(shù)字地只應(yīng)有一點連接； V5P/V5N（ 9， 10）：輸入， C 相電流信道正、負(fù)模擬輸入引腳。兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。5%；為使電源的紋波和噪聲減小至最低程度，該引腳應(yīng)使用 10μF 鉭電容并聯(lián) 100nF 瓷介電容進行去耦； V2P/V2N（ 13， 14）：輸入， A 相電壓信道正、負(fù)模擬輸入引腳。兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。完全差動輸入方式，正常工作最大信號電平為 177。5%, 為使電源的紋波和噪聲減低至最低程度，該引腳應(yīng)使用 10uf 電容并聯(lián) 電容進行去耦； V6P/V6N（ 19， 20）：輸入， C 相電壓信道正、負(fù)模擬輸入引腳。兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路； S0/S1（ 21， 22）：輸入，這兩個邏輯 輸入用來選擇輸出頻率的系數(shù)。內(nèi)部有 300K 上拉電阻； SCF（ 25）：輸入，這個邏輯輸入用來選擇輸出頻率的系數(shù)，與 S0/S1 配合使用，內(nèi)部有 300K 上拉電阻； SEL（ 26）：輸入，接高電平時為選擇三相四線制，接地電平時為選擇三相三線制接線方式?？芍苯域?qū)動機電式計度器； F3/F4（ 31， 32）：輸出，低頻脈沖輸出，其輸出反映三相平均無功功率的大小。5%，該引腳使用 10uf 電容并聯(lián) 電容進行去耦； CS (35)：輸入， SPI 片選信號，低電平有效，內(nèi)部上拉 200K 電阻； SCLK (36)：輸入， SPI 串行時鐘輸入（施密特）， 注意：上升沿放數(shù)據(jù)，下降沿取數(shù)據(jù)； DIN（ 37）：輸入， SPI 串行數(shù)據(jù)輸入； DOUT（ 38）：輸出， SPI 串行