配電系統(tǒng)成品課件

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化 課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）題目：題目： 60kV60kV變電站變電站TTUTTU設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 新能源學(xué)院新能源學(xué)院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學(xué)學(xué) 號：號： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：起止時(shí)間：2015.11.30-2015.12.112015.11.30-2015.12.11 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文） 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程

2、學(xué)院 教研室：電氣工程及其自動(dòng)化 注：成績：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算學(xué) 號121806014 學(xué)生姓名甘可新 專業(yè)班級電氣（光伏）121 設(shè)計(jì)題目60kV變電站TTU設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)TTU 的主要功能是對 60kV 變電站中的變壓器信息采集和控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測配電變壓器運(yùn)行工況，用以完成傳統(tǒng)的電壓表、電流表、功率因數(shù)表等功能，且能和主站通信。設(shè)計(jì)背景：設(shè)計(jì)背景：變壓器為 60/10kV ，容量為 12000kVA ，實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器輸出電流電壓及其輸出功率，并將數(shù)據(jù)上傳給主站；監(jiān)測變壓器的油溫，當(dāng)溫度超過 85時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，并輸出啟動(dòng)瓦斯保護(hù)開關(guān)信號。設(shè)計(jì)內(nèi)容：

3、硬件電路設(shè)計(jì)：1. 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 CPU 選擇，存儲器，晶振電路，復(fù)位電路）2. 電流電壓檢測電路設(shè)計(jì)3. 變壓器油溫檢測電路設(shè)計(jì)4. 瓦斯保護(hù)輸出接口以及報(bào)警控制電路設(shè)計(jì)5. TTU 與主站通信接口設(shè)計(jì)6. 軟件設(shè)計(jì)（程序流程圖和程序編寫及電流電壓有效值以及故障識別算法確定）進(jìn)度計(jì)劃第 1 天 查閱收集資料第 2 天 總體設(shè)計(jì)方案的確定第 3 天 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 4 天 電流電壓檢測電路設(shè)計(jì)第 5 天 變壓器油溫檢測電路設(shè)計(jì)第 6 天瓦斯保護(hù)輸出接口以及報(bào)警控制電路設(shè)計(jì)第 7 天 TTU 與主站通信接口設(shè)計(jì)第 8 天 軟件設(shè)計(jì)第 9 天 設(shè)計(jì)說明書完成第 10 天 答辯 指導(dǎo)教師評語及

4、成績 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文） 摘 要本文主要研究配電終端 TTU 用于對配變電信息采集和控制，它實(shí)時(shí)監(jiān)測配電變壓器運(yùn)行工況，用以完成傳統(tǒng)的電壓表、電流表、功率表、以及負(fù)荷指示儀和電壓監(jiān)視儀等的功能。應(yīng)用了單片機(jī) 87C51 設(shè)計(jì) TTU，先思索了 TTU 的總體設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行了 CPU 的選擇，在進(jìn)行復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行電流檢測電路設(shè)計(jì)，變壓器油檢測電路設(shè)計(jì)，瓦斯保護(hù)輸出控制接口設(shè)計(jì)，報(bào)警電路設(shè)計(jì)，最后是 TTU 主站通信接口設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行了軟件部分的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)

5、設(shè)計(jì)和分析，然后進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：配電終端；單片機(jī) 87C51；復(fù)位電路；瓦斯保護(hù) 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文） 目 錄第第 1 1 章章 緒論緒論.11.1 TTU 綜述.11.2 本文研究內(nèi)容.1第第 2 章章 TTUTTU 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì).32.1 TTU 總體設(shè)計(jì)方案.32.2TTU 控制核心模塊設(shè)計(jì).42.2.1 CPU 的選擇.42.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì).62.2.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì).62.3 電流電壓檢測電路設(shè)計(jì).72.4 變壓器油溫檢測電路設(shè)計(jì).82.5 瓦斯保護(hù)輸出控制接口設(shè)計(jì).92.6 報(bào)警電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì).102.7TTU 與主站通信接口電路

6、設(shè)計(jì).11第第 3 章章 TTUTTU 軟件軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì).123.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述.123.2 流程圖設(shè)計(jì).133.2.1 主程序流程圖設(shè)計(jì).133.2.2 電力參數(shù)檢測流程圖設(shè)計(jì).143.2.3 通信流程圖設(shè)計(jì).15第第 4 章章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析.164.1 系統(tǒng)原理圖.164.2 系統(tǒng)原理綜述.16第第 5 章章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)總結(jié).18參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).19 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）0第 1 章 緒論1.1 變電站 TTU 綜述智能變電站的概念是從數(shù)字化變電站發(fā)展而來的，數(shù)字化是智能變電站的基礎(chǔ)，變電站的數(shù)字化是指變電站內(nèi)一、二

7、次電氣和保護(hù)裝置均應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺，在此平臺的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。變電站數(shù)字化的概念中全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模是基于 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢在于(1)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一致性，IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)在的基礎(chǔ)之上建立一套適用于電力系統(tǒng)的通信接口 ACSI，符合 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)廠家產(chǎn)品可以非常方便的實(shí)現(xiàn)相互操作1。(2)簡單直觀，IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)中每個(gè)數(shù)據(jù)均自帶名字和數(shù)據(jù)類型，避免了傳統(tǒng)規(guī)約中使用點(diǎn)號和數(shù)據(jù)包類型號帶來的混淆2。同時(shí)借鑒了面向?qū)ο缶幊趟枷?，使用戶可以更加簡單直觀的讀懂裝置所傳遞的信息。(3)

8、規(guī)約調(diào)試的工作量減少。IEC61850 強(qiáng)調(diào)了一致性測試，理想情況下各個(gè)不同廠家裝置及后臺系統(tǒng)可以無縫組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)互操作性。以數(shù)字化變電站為基礎(chǔ)，結(jié)合智能電網(wǎng)的要求，發(fā)展出了智能變電站的概念，即采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本需求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量、和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級功能的變電站。當(dāng)前我國智能變電站建設(shè)已近進(jìn)入了試點(diǎn)啟動(dòng)階段，部分智能化變電站試點(diǎn)已建成投運(yùn)，部分正在建設(shè)中，智能變電站的建設(shè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)正在不斷的積累，而智能變電站相關(guān)的關(guān)鍵技

9、術(shù)和產(chǎn)品也在不斷的發(fā)展和完善之中。1.2 本文研究內(nèi)容本文主要研究，配電終端 TTU 用于對配變電信息采集和控制，它實(shí)時(shí)監(jiān)測配電變壓器運(yùn)行工況，用以完成傳統(tǒng)的電壓表、電流表、功率表、以及負(fù)荷指示儀和電壓監(jiān)視儀等的功能。它能與其他后臺設(shè)備通信，提供配電系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測線路。柱上配電變或箱式變運(yùn)行工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理事故和緊急情況，就地和遠(yuǎn)方進(jìn)行無功補(bǔ)償和可有載調(diào)壓的配電變或箱式變的自動(dòng)調(diào)壓功能。提高配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）1第 2 章 TTU 硬件設(shè)計(jì)2.1 TTU 總體設(shè)計(jì)方案本 TTU 總體設(shè)計(jì)方案以 CPU 為核心，外

10、加模擬量輸入模塊及 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的功能主要將線路中的電壓電流信號的采集來轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識別的數(shù)字信號。通信接口主要負(fù)責(zé)與主機(jī)的通信將檢測到的一些數(shù)據(jù)及時(shí)送到主站。開關(guān)量輸入模塊和開關(guān)量輸出模塊主要是檢測線路上斷路器、隔離開關(guān)的狀態(tài)，完成斷路器、隔離開關(guān)的投切。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)快速切斷故障區(qū)段對非故障區(qū)段及早恢復(fù)供電提高供電的可靠性，由于單片機(jī)存儲不能滿足實(shí)際的要求所以要外加個(gè)外部數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)存儲器用以儲存數(shù)據(jù)采集模塊傳來的重要數(shù)據(jù)信息。人機(jī)對話模塊主要是向系統(tǒng)輸入一些命令或數(shù)據(jù)來控制 TTU 的設(shè)置模式和設(shè)置狀態(tài)信息等。圖 2.1 89C51RTU 總體設(shè)計(jì)方案框圖模擬量輸入A/D轉(zhuǎn)

11、換器主CPU系統(tǒng)FPGA自檢裝置遙控輸出閃存通訊接口主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開關(guān)量輸入 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）22.2 TTU 控制核心模塊設(shè)計(jì)2.2.1 CPU 的選擇本次設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為本系統(tǒng)的微處理器，原因在于此次設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)精度較高，需要的 IO 接口也比較多。AT89C51 采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，是一個(gè)低電壓，高性能 8 位 CPU，40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口

12、，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2 個(gè)全雙工串行通信口。片內(nèi)含 4kB 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM） ，可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51 提供了高性價(jià)比的解決方案，因此此單片機(jī)完全能滿足溫度控制系統(tǒng)的要求。溫度控制系統(tǒng)主要特性如下:1. 一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路,振蕩頻率為 0-24MHZ2. 128B 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，4KB 內(nèi)部程序存儲器3. 4 個(gè)并行的 I/O 口,共 32 條可單獨(dú)編程的 I/O 線4. 5 個(gè)中斷源，2 個(gè)中斷優(yōu)先級5. 2 個(gè) 16 位的定時(shí)/計(jì)數(shù)

13、器6. 可尋址的 64KB 的片外程序存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器的控制電路7. 壽命達(dá) 1000 寫/擦循環(huán)8. 低功耗閑置和掉電模式9. 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年89C51 單片機(jī)的接法及引腳功能為:VSS(20 腳)：接地端VCC（40 腳）：電源端。正常操作及對 Flash ROM 編程和驗(yàn)證時(shí)接+5V 電源。P0 口（39-32）：是雙向 8 位三態(tài) I/口，在訪問外部存儲器使，可分時(shí)用做低八位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線；在 Flash ROM 編程時(shí)，它輸入指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸入指令字節(jié)。P0 口能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 門電路。P1 口（1-8）：P1 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的

14、 8 位雙向 I/O 口。在 Flash ROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接受低八位地址。能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。P2 口（21-28）：P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部存儲器時(shí)，它送出高八位地址。在對 Flash ROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接受 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）3高 8 位地址和其它控制信號。能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。P3 口(10-17):P3 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P3 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。RES（9 腳）：復(fù)位信號輸入端，高電平有效。在振蕩

15、器工作時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械周期以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG（30 腳）：地址鎖存允許信號。當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)，在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，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，它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的，要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過 1 個(gè) ALE 脈沖。PSEN（29 腳）：外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)外部程序存儲器取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期 2 次 PSEN 有效，但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這 2 次有效的 PSEN信號將不出現(xiàn)

16、。EA/VPP（31 腳）：內(nèi)、外 ROM 的選擇端。當(dāng) EA 接高電平時(shí)，訪問并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器，當(dāng) PC 超過 4KB（0FFFH）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器中的程序。當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，只訪問并執(zhí)行外部程序存儲器地址為（0000HFFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲器。XTAL1（19 腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。XTAL2（18 腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。89C51 引腳圖如圖 2.2圖 2.2 89C51 引腳圖 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）42.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)在整個(gè)原理的設(shè)計(jì)中非常重要，并且要結(jié)合本項(xiàng)目的功能

17、要求進(jìn)行復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，因此非常重要。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（兩個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位電路如圖 2.3 所示 圖 2.3 復(fù)位電路2.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號。時(shí)鐘信號可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。89C51 內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端 。而在芯片外部和之間跨接晶體振蕩器和微

18、調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體震蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快，但反過來運(yùn)行速度快對存儲器的速度要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，所以，這里使用震蕩頻率為 12MHz 的石英晶體。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩脈沖并不直接是使用，而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用，震蕩脈沖經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號。在 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）5設(shè)計(jì)電路板時(shí)，振蕩器和電容應(yīng)盡量靠近單片機(jī)，以避免干擾。需要注意的是：電路板時(shí)，為了減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)靠近. 圖 2.4 時(shí)鐘電路2.5 電流電壓檢測

19、電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求溫度在 0300 范圍內(nèi)，要是選用 8 位分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換器不能滿足要求，所以必須選擇 12 位分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換器。12 位分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換器中本文使用的是美國美信公司生產(chǎn)的 MAX197.，MAX197 用標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口,通過讀寫三態(tài)數(shù)據(jù) I/ O 端口可以控制對數(shù)據(jù)總線的訪問與釋放。它是可程控多量程8 通道 12 位多路復(fù)用 A/ D 轉(zhuǎn)換集成電路,具有 5MHz 的跟蹤/保持帶寬、 100kS/ s 的采樣速率、可編程控制的內(nèi)/外部時(shí)鐘與采樣模式、 8 + 4 位并行接口、三種電源關(guān)閉模式。 圖 3.5 MAX197 引腳圖C1CAPC2CAPY1C

20、RYSTALXTAL 2XTAL 1. 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）6MAX197 引腳功能：1.CLK 時(shí)鐘輸入。在內(nèi)部時(shí)鐘模式下,從該引腳接一 100pF 的電容可獲得 1. 56MHz 內(nèi)部時(shí)鐘2. CS 片選,低電平有效3. WR 當(dāng) CS 為低電平時(shí),在內(nèi)部時(shí)鐘模式下,WR 的上升沿將鎖存設(shè)置并開始一個(gè)自動(dòng)采集和轉(zhuǎn)換周期,在外部時(shí)鐘模式下,WR 處的第一個(gè)上升沿開始采集,第二個(gè)上升沿結(jié)束采集并進(jìn)入轉(zhuǎn)換周期4 .RD 當(dāng) CS 低電平時(shí),RD 上的下降沿使數(shù)據(jù)處于數(shù)據(jù)總線上可被讀取5. HBEN 用于 12 位轉(zhuǎn)換結(jié)果的多路復(fù)用。當(dāng) HBEN 為低電平時(shí)

21、可讀取結(jié)果的高 4 位,當(dāng)為高電平時(shí),可讀取結(jié)果的低 8 位6. SHDN 設(shè)置電源關(guān)閉模式7 - 14 .D0 - D11 三態(tài)數(shù)字 I/ O 端口15 .AGND 模擬信號地16 23. CH0 - CH7 模擬信號輸入通道24. INT 當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束且數(shù)據(jù)可被訪問時(shí)為低電平25. REFADJ 帶寬基準(zhǔn)電壓調(diào)整引腳。當(dāng) REF 引腳使用外部基準(zhǔn)電壓時(shí)直接接 VDD , 否則旁路一 0. 01 F 的電容26. REF 基準(zhǔn)緩存輸出和緩存輸入引腳。在用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時(shí),基準(zhǔn)緩存輸出一 4. 096V 的名義電壓,并可通過 REFADJ 引腳調(diào)整。在用外部基準(zhǔn)電壓時(shí),則通過 REFADJ 直接接

22、 VDD 使基準(zhǔn)緩存無效27 .VDD + 5V 電源28 .DGND 數(shù)字信號地 2.6 變壓器油溫檢測電路設(shè)計(jì)變壓器油內(nèi)溫度傳感器的電阻值隨溫度的增加而增加是熱電阻測溫的原理特性。通常將熱電阻放在電橋的橋臂上，溫度變化時(shí)，它兩端的電壓信號被送到儀器放大器 LM741 的輸入端，經(jīng)過儀器放大器放大后的電壓輸出送給 MAX197A/D 轉(zhuǎn)換芯片，從而把熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。電路原理圖如圖 3.2 所示。 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）7圖 3.6 溫度檢測電路2.7 瓦斯保護(hù)輸出控制接口設(shè)計(jì)輸出通道采用輸出的驅(qū)動(dòng)控制。它由輸入和輸出兩部分組成。輸入部分是一個(gè)砷

23、化鎵發(fā)光二極管，在 5-15mA 正向電流的作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅光外去觸發(fā)輸出部分；輸出部分包括一個(gè)硅光敏雙向可控硅和過零出發(fā)器，在紅外線的作用下，雙向可控硅雙向?qū)?，與過零觸發(fā)器一起輸出同步觸發(fā)脈沖，去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（外部的雙向可控硅） 。MOC3041 芯片是一種集成的帶有光電耦合的雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路，它的內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零出發(fā)電路等器件。它組成的過零出發(fā)雙向可控硅電路簡單可靠，電路如圖 3.3 所示 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）8圖 3.7 加熱系統(tǒng)圖2.8 報(bào)警電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 ACM 配電線路監(jiān)控裝置，ACM 監(jiān)控裝置和塑殼

24、斷路器配合使用，塑殼斷路器有單磁和熱磁兩種，單磁斷路器只具有短路保護(hù)功能，無熱過載保護(hù)，在這種情況下，線路中如有過載現(xiàn)象，斷路器不會動(dòng)作，ACM 監(jiān)控裝置會根據(jù)不同過載程度分別發(fā)出報(bào)警信號，提醒現(xiàn)場維護(hù)人員，也可遠(yuǎn)傳至控制中心。熱磁塑殼斷路器既具有短路保護(hù)又具有熱過載保護(hù)，此時(shí)，ACM 監(jiān)控裝置僅可作為報(bào)警功能作用，當(dāng)檢測到電流達(dá)到設(shè)定閾值后，內(nèi)部繼電器動(dòng)作。監(jiān)控裝置配套電流互感器使用 AKH-0.4 型號電流互感器，配電線路的額定電流為 3750A，互感器選用 AKH-0.4-10/0.4，該型號互感器監(jiān)控裝置最大可持續(xù)測量電流達(dá)到 1000A,因此裝置最大可監(jiān)測 4 倍的過載電流，對于需要

25、監(jiān)測剩余電流回路的場合還需加裝 AKH-0.4L 系列剩余電流互感器。如圖 2.10 所示，當(dāng)配電線路電流超過 1 段報(bào)警閾值時(shí)，繼電器閉合，1 段報(bào)警輸出，KA1 線圈得電，PGR 燈光報(bào)警；當(dāng)負(fù)載程度增大，達(dá)到 2 段報(bào)警閾值時(shí)，繼電器閉合，2 段報(bào)警輸出，KA2 線圈得電，PG聲報(bào)警。當(dāng)按下聲光報(bào)警解除按鈕或負(fù)載電流降低后，報(bào)警狀態(tài)解除 3.8 ACM 配電線路監(jiān)控裝置報(bào)警電路圖 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）92.9 TTU 與主站通信接口電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制其運(yùn)行狀態(tài)，需要向系統(tǒng)輸入一些命令或數(shù)據(jù)，因此應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有鍵盤，這些鍵包括數(shù)字

26、鍵、功能鍵和組合控制鍵等。這些鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。但是，這些開關(guān)絕不僅僅是簡單的電平輸入。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能，因此，鍵盤信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的。對于任何一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，鍵盤總要有其相應(yīng)的接口電路與 CPU 相連，通過軟件了解鍵盤輸入的信息。 圖 3.8 按鍵電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器件有 LED（發(fā)光二極管）和 LCD（液晶顯示器） 。這兩種器件都具有成本低廉、配置靈活、與單片機(jī)接口方便的特點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來，也開始出現(xiàn)有配置簡易形式的 CRT 接口，以方便圖形顯示。 圖 3.

27、10 LED 顯示器電路LD1D22D13D34D05M6BI7a9a10a11d12e13f14g15MC14543abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDPY_7-SEGP27WRP00P01P02P03 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）10 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）11第 3 章 TTU 軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述本次設(shè)計(jì)的軟件實(shí)現(xiàn)按鍵操作，如：設(shè)置參數(shù)的功能。但是最主要實(shí)現(xiàn)的功能為:對溫度傳感器測量的溫度信號的放大與 A/D 轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量輸入單片機(jī)，經(jīng)過標(biāo)度變換、顯示碼處理后將顯示碼送到

28、數(shù)碼管上顯示出來。同時(shí)，單片機(jī)對輸入的數(shù)字量進(jìn)行處理，經(jīng)過 PID 控制算法對溫度進(jìn)行控制。為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，各功能程序需要實(shí)現(xiàn)模塊化、子程序化，運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志化合理，各個(gè)功能程序運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行結(jié)果及運(yùn)行要求都需要設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志，經(jīng)過認(rèn)真的分析和整理，把系統(tǒng)的程序劃分為以下幾個(gè)主要模塊:1、初始化模塊：通過該模塊來對堆棧、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中斷和特殊功能寄存器進(jìn)行賦值，有關(guān)寄存器的清零，以及計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的初值存放等。2、按鍵操作模塊：該模塊能夠在系統(tǒng)一上電后就開始對鍵盤進(jìn)行掃描，一旦在相應(yīng)時(shí)刻檢測到有鍵按下，就會相應(yīng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理程序，處理完畢后能夠返回主程序。3、A/D 轉(zhuǎn)換模塊：把溫度傳

29、感器測量的溫度信號經(jīng) MAX197 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。4、標(biāo)度變換：主要是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為要顯示的物理量。5、顯示模塊 ：該模塊應(yīng)能夠把溫度值進(jìn)行準(zhǔn)確顯示，并且能顯示溫度上下限及各種參數(shù)。6、控制算法模塊：采用 PID 控制算法對溫度進(jìn)行控制。除了上述功能以外，本著操作友好、功能齊全、安全可靠的設(shè)計(jì)原則。 3.2 流程圖設(shè)計(jì) 3.1.1 主程序流程圖設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖3.2所示。根據(jù)保護(hù)現(xiàn)場單元設(shè)計(jì)要求，變電站進(jìn)線電壓為110kV，出線電壓為35kV，變壓器的容量為6000kVA，監(jiān)測一回35kV出線，實(shí)時(shí)分析出線運(yùn)行運(yùn)行狀態(tài)，故障時(shí)啟動(dòng)保護(hù)電路，并將故障信息上傳主站，能接受主站發(fā)出的跳閘命令，所

30、以設(shè)計(jì)如下。 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）12開始系統(tǒng)初始化否是繼電保護(hù)裝置線路采樣符合要 求？主站系統(tǒng)出線回路 圖 3.1 主程序流程圖 3.1.2 電力參數(shù)檢測流程圖設(shè)計(jì)將交流和直流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到主CPU上，并且通過信號的信息 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）13反應(yīng)檢測電路是否出現(xiàn)故障，對故障信息能夠及時(shí)做出處理反應(yīng)，是模擬量檢測回路主要功能。顯示模塊是顯示電流。 2) 晶振電路是給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號。 3) 復(fù)位電路的作用是使單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器清零。 4) 當(dāng)電流超過允許電流時(shí)，由89C51單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)

31、警。流程圖如圖3.2所示 YN圖 3.2 控制器軟件流程 3.1.3 通信流程圖設(shè)計(jì)通信通道主要是將模擬量采集電路和電氣設(shè)備狀態(tài)檢測電路采集的數(shù)據(jù)信息上傳到TTU，為TTU判別線路運(yùn)行狀態(tài)以及識別故障提供依據(jù)，并將FTU下發(fā)的遙控遙調(diào)指令傳送至電器開關(guān)設(shè)備，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測控制的目的。程序流程圖如初始化A/D 轉(zhuǎn)換是否有鍵值（數(shù)字鍵、功能鍵、組合控制鍵）的處理89C51 處理LED 顯示對輸入鍵值的處理 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）14開始計(jì)算和校驗(yàn)控制字是否相等令控制字=51H發(fā)出遙測信息令控制字=61H發(fā)出遙信信息令控制字=71H接受主站遙控信息結(jié)束圖3.2模擬量檢測流程圖 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）15第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析4.1 系