电力系统数据采集及无线数传系统的设计

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1、电力系统数据采集及无线数传系统的设计：基于无线通信在控制领域的优越性，利用无线数据传输技术对电力系统中的电压、电流等数据进行采集，为电力系统安全运行提供实时、准确的数据，并将数据传送至上位机进行分析、计算。　　关键词：电力系统无线数据传输CC1000远程信息采集　　：TP274：A：1007-9416（2011）05-0015-02　　　　1、引言　　电力系统的调度与经济运行需对众多水电站、变电站、开闭所或配变设备进行实时监测，大部分监测数据需实时发送至管理中心的服务器进行处理[1]。由于监测点分布广且大多分散设置在偏远地区，采用无线通信传送数据往往

2、事半功倍。为此，建立无线通信系统实现电力数据采集，可对水电站、变电站、开闭所进行实时数据(上下X电量、电流、电压、功率因数等)的采集，并将采集数据定时上报主站，为电X运行方式提供实时准确可靠的数据，供电X负荷预测，并有利于调度自动化提高到新水平。　　无线数传有很多优点，它无需布线、成本低、传输速度快、可靠性高，而以这种技术来实现的系统，可称为无线电力数据采集系统[2]。本文采用公用频段的无线通信方式来实现数据通信和采集。　　2、系统设计与实现　　2.1微处理器AT89S52　　单片机是整个系统的关键，其性能决定了系统的功能。考虑到单片机的处理能力(M

3、IPS)、功耗、存储容量和抗干扰能力等，以及软件开发的简易性等因素，本文选用Atmel公司的AT89S52低功耗单片机。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器，且具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保

4、护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位[3]。其具备ISP和IAP功能，可以实现对单片机程序的在线修改，便于后续系统升级。　　2.2无线收发芯片CC1000　　CC1000是一种理想的超高频单片收发IC，它专用于低功率和低电压类无线电产品。此IC电路系统主要用于工业科学、医疗及短距离通讯，工作频带在315、868及915MHz，且很容易通过编程使其工作在300~1000MHz范围内[4]。可通过串行总线接口编程改变其主要工作参数，这样使CC1000使用起来更灵活，通常典型的系统是由CC1000与一个微控

5、器以及一些外围无源元件一起构成。　　2.3接口电路设计　　可以通过三根信号线PDATA、PCLK、PALE对CC1000进行编程。PCLK频率决定了完全配置所需的时间。在10MHz的PCLK频率工作下完成整个配置所需时间少于60。微控制器使用3个输出引脚用于接口（PDATA、PCLK、PALE），与PDATA相连的引脚必须是双向引脚，用于发送和接收数据。提供数据计时的DCLK应与微控制器输入端相连，其余引脚用来监视LOCK信号（在引脚CHP_OUT）。图1为单片机AT89S52与CC1000接口示意图。　　2.4系统工作原理　　系统原理图如图2所示。

6、整个系统主要包括上位机和下位机两个部分，下位机以AT89S52为主体，负责系统数据采样和发送；上位机得到实时结果后，可以对数据进行存储、计算和显示。其中电压、电流的采样可以由12位A/D转换器ADC12来完成。单片机将收到的数据通过CC1000调制后向外发射，其间采取抗干扰及纠错措施以保证数据正确可靠。上位机部分的CC1000在收到高频调制信号后对其进行解调，并传输到上位机进行数据的处理和显示。　　为了减少开关脉冲对无线模块CC1000的干扰，所以必须选择纹波系数较好的电源，最好是使用单独的稳压芯片进行供电。因此在本设计当中，采用开关电源将220V市

7、电输入变化为5V电压输出，然后通过向稳压芯片SP6650向CC1000单独供电以减少干扰。CC1000电源模块如图3所示。　　2.5软件部分设计　　软件是整个控制系统设计的核心，它具有充分的灵活性，可以根据系统的要求而变化[5]。在硬件结构一定的情况下，只要改变软件就能实现一些不同的功能。单片机所具有的智能功能要由软件来完成。　　为了便于功能实现和程序模块化方面的考虑，在本系统中采用C语言编程。由于AT89S52具备ISP(在系统编程)和IAP(在应用编程)功能，这样可以实现对单片机程序的在线修改，便于后续系统升级。　　本系统中，所有软件按功能模块分

8、别编写和调试。调试成功以后，将各个模块连接构成单片机软件系统。这种设计有利于程序代码的优化，而且便于设计、调