西北工業(yè)大學(xué) 吳 彬，李玉忍

    1 引 言

    電網(wǎng)監(jiān)控主要是指電力調(diào)度自動化系統(tǒng)[1]，根據(jù)電網(wǎng)的規(guī)模不同，可以分為不同級別的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)[2]。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)監(jiān)控和自動化系統(tǒng)的運(yùn)行水平、實(shí)用程度以及總體技術(shù)性能得到迅速發(fā)展和提升。輸電電壓等級不斷升高，電網(wǎng)范圍不斷擴(kuò)大，對電網(wǎng)運(yùn)行管理的要求愈來愈高，對電網(wǎng)監(jiān)控與自動化技術(shù)的要求也愈來愈高。只有運(yùn)行穩(wěn)定可靠的電網(wǎng)監(jiān)控器才能滿足市場的要求和發(fā)展的需要。

    2 電網(wǎng)監(jiān)控器功能

    電網(wǎng)監(jiān)控器能實(shí)時(shí)根據(jù)輸入／輸出電壓，輸入電流的變化控制4路繼電器，對輸出電壓進(jìn)行切換，并可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控參數(shù)的設(shè)定及實(shí)時(shí)參數(shù)顯示。主要功能有：

    (1) 實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的輸入／輸出電壓以及輸入電流；

    (2) 通過lcd點(diǎn)陣液晶顯示模塊，實(shí)時(shí)顯示電壓調(diào)節(jié)器的輸入／輸出電壓、輸入電流以及電壓變換器的變比；

    (3) 實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)監(jiān)控門限參數(shù)的設(shè)定，并具有rs 232通信功能，也可實(shí)現(xiàn)門限參數(shù)的遠(yuǎn)程修改和遠(yuǎn)程設(shè)置；

    (4) 通過繼電器的控制，實(shí)現(xiàn)對電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓的自動調(diào)節(jié)。

    3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    3.1 系統(tǒng)方案

    系統(tǒng)主要由單片機(jī)at89c52、ad轉(zhuǎn)換電路、lcd顯示電路、遠(yuǎn)程通訊電路以及信號實(shí)時(shí)采集條理電路組成[3,4]，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

    3.2 典型電路分析

    3.2.1 電壓信號實(shí)時(shí)采集條理電路分析

    信號調(diào)理電路主要完成強(qiáng)電信號與弱電信號之間的隔離和變換，該電路包括互感器、信號轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、信號整流濾波電路。

    由于民用電網(wǎng)為220 v ac，故將輸入電壓的范圍定為0～300 v ac。電壓互感器采用gpt206b和電流互感器用raai15。其特性分別如下：

    gpt206b是一款毫安級精密電流互感器，輸入額定電流為2 ma，額定輸出電流為2 ma。使用時(shí)需要將電壓信號變換成電流信號，電路如圖2所示。

    r1是限流電阻，調(diào)整r1的值，使輸入電壓最大時(shí)電流接近2 ma。副邊是電流／電壓變換電路。調(diào)整圖2中反饋電阻r和r的值可得到所需要的電壓輸出。電容c2是400～l 000 pf，用來去耦、濾波和相位調(diào)節(jié)�？紤]到輸入電壓最大值為300 v，互感器的額定輸入電流為2 ma，所以選擇初級電流為2 ma，計(jì)算限流電阻r1=300 v／2 ma=150 kω，選r=150 kω／1 w。通過放大電路后，將電壓信號放大，再濾波、整形，送入ad轉(zhuǎn)換。

    3.2.2 電流信號實(shí)時(shí)采集條理電路分析

    raai15是一款精密電流互感器，輸入額定電流為50 a，額定輸出直流電壓為5 v。這樣可以將50 a的交流電流轉(zhuǎn)換成5 v的直流電壓直接送入單片機(jī)采集單元。

    3.2.3 電源電路分析

    由于系統(tǒng)需要+5 v，+12 v，－12 v三個(gè)電壓，所以采用ac～dc模塊來給系統(tǒng)供電。此模塊可將220 v ac電壓轉(zhuǎn)換成+12 v dc，－12 v dc。再通過7805芯片將+12 v dc轉(zhuǎn)換為+5 v dc。

    4 軟件設(shè)計(jì)

    控制器軟件主要由控制器初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、lcd顯示模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、輸出控制模塊等組成[5]。軟件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

    4.1 數(shù)據(jù)采集模塊

    數(shù)據(jù)采集是控制器工作的基礎(chǔ)，對于系統(tǒng)的