基于單片機的電力變壓器非電量智能測控保護裝置系統的設計

3。5電源模塊

為了使整個(gè)系統穩定可靠，電源模塊是至關(guān)重要的部分。在本系統的電源設計中，采用了多級濾波以及抗干擾措施。鑒于變壓器現場(chǎng)中高壓環(huán)境的存在，以及變壓器現場(chǎng)容易引雷的問(wèn)題，在系統中還加入了多級抗雷擊保護功能，防止感應雷在電源線(xiàn)上造成的高壓竄入控制系統引起控制系統的損壞。

3。6通信模塊

為了防止外界干擾，首先采用高速光耦將單片機的UART口和RS-485通信器件隔離，單片機和RS-485通信器件單獨供電，這樣由通信線(xiàn)路從外界引入的干擾將止于高速光耦處，不會(huì )從光耦進(jìn)入單片機，大大提高了單片機的穩定性。

同時(shí)，C8051F04x系列器件具有控制器局域網(wǎng)(CAN)控制器，采用CAN協(xié)議串行通信。在此控制器基礎上，外加兩個(gè)高速通信光耦隔離，然后再連接至CAN總線(xiàn)物理層收發(fā)器。

3。7系統抗干擾技術(shù)

本系統主要采用串模干擾及其抑制、共模干擾及其抑制、CPU抗干擾技術(shù)增強系統的穩定性和可靠性。

4軟件設計

4。1實(shí)時(shí)操作系統和開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇

綜合考慮主變壓器非電量保護系統的高實(shí)時(shí)性、多任務(wù)多線(xiàn)程、C8051F041的硬件條件和實(shí)際可操作性，最后確定以51系列μC／OS-II的小型實(shí)時(shí)操作系統作為系統控制的運行平臺，在其基礎上進(jìn)行主變非電量的智能實(shí)時(shí)測控保護。

綜合考慮本系統需要實(shí)現的功能，總結出了十大任務(wù)可供系統調用：瓦斯檢測任務(wù)、溫度檢測任務(wù)、有載分接頭檢測任務(wù)、開(kāi)關(guān)量輸出任務(wù)、信息顯示任務(wù)、鍵盤(pán)檢測任務(wù)、CAN總線(xiàn)通信任務(wù)、RS-485總線(xiàn)通信任務(wù)、恒流源輸出調整任務(wù)以及恒壓源輸出調整任務(wù)。

在這些任務(wù)中，瓦斯檢測任務(wù)、溫度檢測任務(wù)、有載分接頭檢測任務(wù)、開(kāi)關(guān)量輸出任務(wù)、信息顯示任務(wù)、恒流源輸出調整任務(wù)、恒壓源輸出調整任務(wù)均沒(méi)有外部中斷啟動(dòng)條件，因此，這些任務(wù)都作為時(shí)鐘實(shí)時(shí)定時(shí)任務(wù)。鍵盤(pán)輸入的檢測也是由時(shí)鐘實(shí)時(shí)定時(shí)任務(wù)來(lái)完成。CAN總線(xiàn)通信任務(wù)和RS-485總線(xiàn)通信任務(wù)是由外部中斷觸發(fā)啟動(dòng)或者內部事務(wù)主動(dòng)調用啟動(dòng)。

本系統的開(kāi)發(fā)編譯環(huán)境采用KeilμVision3，它是KeilSoftware公司最新出品的51系列兼容單片機C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統。KeilμVision3本身最初的目的是為ARM設計的開(kāi)發(fā)環(huán)境，而ARM上面一般均為運行操作系統。

4。2軟件算法

本系統的軟件算法主要涉及到溫度監測、瓦斯監測、有載分接開(kāi)關(guān)監控、鍵盤(pán)顯示控制、通訊控制、系統調度控制。

溫度監測和瓦斯監測將作為一個(gè)系統時(shí)鐘中斷驅使任務(wù)，可定時(shí)實(shí)時(shí)完成；有載分接開(kāi)關(guān)監測也作為一個(gè)系統時(shí)鐘中斷驅使的任務(wù)，定時(shí)實(shí)時(shí)完成；供顯示任務(wù)和通信任務(wù)調用；鍵盤(pán)顯示控制中共有4個(gè)按鍵，先由2個(gè)I／O口掃描輸出，然后再由2個(gè)I／O掃描輸入，確定按鍵是否按下；通訊控制算法主要是解決通訊任務(wù)的啟動(dòng)方式，分為實(shí)時(shí)中斷啟動(dòng)和隨機中斷啟動(dòng)兩種方式；系統調度控制的作用是對上述幾個(gè)任務(wù)進(jìn)行調度和分配，同時(shí)也承擔系統各控制參數的修改、控制和檢測。

5結束語(yǔ)

新型主變壓器集成式非電量智能測控裝置實(shí)現了“集成化”和“智能化”。其硬件電路采用C8051F041混合信號型MCU作為控制器的核心，從而大大降低了整個(gè)測控裝置的功耗和體積，提高了實(shí)時(shí)控制能力。軟件設計上，以實(shí)時(shí)操作系統為平臺，并在其基礎上快速、良好而又實(shí)時(shí)地運行各種檢測和顯示任務(wù)，達到了智能化和實(shí)時(shí)性的目的。