单片机嵌入式系统在远程电网监测系统中的应用.pdf

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1、计算机应用单片机嵌入式系统在远程电网监测系统中的应用江苏大学电气信息工程学院（"%"#%$）蒋建明李正明宿迁供电公司（""$6##）王涛湖北丹江铝业股份有限公司（55">##）易振清摘要：介绍应用&’()*+公司的,-."’/单片机构建用于远程电网监测的嵌入式系统的具体方案，使基于单片机的测控设备可以方便地连接到以太网，实行电网参数的远程网络监控。关键词：电网监测嵌入式系统为了保证电网的安全运行，了解电网运行状况，需该电网监测仪结构如图"所示。主要由单片机、电要对电网的各种运行参数（如三相电压、电流、有功

2、功压电流采样模块、功率因素监测模块、以太网接口模块率、无功功率等）进行实时监测。嵌入式远程电网监测系等组成。完成对电网参数的监测，实现信号处理、数据显统将现代计算机、通信、网络及自动化技术融为一体，对示及电网运行状态显示等功能。配电网进行远程监测、协调和控制，从而优化配电网络。利用以太网的丰富资源及&’()*+公司高速单片机,-."’/构建分布式以太网嵌入测控系统是一种低成本、高可靠且快捷的技术方案。+系统结构系统结构如图%所示。监控中心工作人员可通过以太网直接访问分布在各监控现场的监测仪，了解各电网的运

3、行状况，从而采取相应措施。电网远程监控系统的核心部件是嵌入式电网监测仪，与0)机1网卡1采集卡的以太网测控系统相比成本大为降低，实现了嵌入式系统的大众化、普及化。,嵌入式电网监测仪的结构功能电网监测仪对电网上的电压、电流信号进行采样和数据处理，在一定时间里保存数据，具体功能如下：,(+单片机（%）实时监测三相电压!"、!#、!$和四相电流%"、%#、单片机模块是整个电网监测仪的核心。主要完成两%$、和%#；大功能：（%）数据采集和处理；（"）实现以太网的接入。（"）监测2、’、)三相功率因素；将经过电压电

4、流监测模块得到的三相实时电压、三相实（$）通过345.接口与以太网通信；时电流和中线电流进行处理；实时监测数据可通过（5）保存整点时刻的电压、电流数据、功率因素，保345.接口传给以太网，使监控中心及时得到电网的相存月统计数据；关参数；同时电网监控软件根据测试参数判断电网运行（.）用数码管显示，使用户可以在现场查看和设置状况，电压是否越限或过低等。仪表的运行参数及历史记录。单片机选用&’()*+公司的6位超高速单片机,-."’/，每秒运行数据能力达%亿次。由于&’()*+单片机的速度极高，能够实现实时多任

5、务操作，可以在+)&执行数据采集和控制功能的同时把数据打包并传送到互联网上。用6位微控制器通过(,0接入互联网，外围器件少，系统成本低。&’()*+单片机属3(,)结构，芯片上有789:;程序存储器，可以在安装到系统后进行编程和调试。由于)0&采用并行流水作业方式，执行一条指令只需要一个时钟周期，工作在%##+<=时指令执行速《电子技术应用》"##$年第%#期本刊投稿邮箱!!"#$%&’!(&)*(&%%.计算机应用度可达!%%()*+，所有),-可以通过编程灵活配置。+.#&/0单片机可以轻松地实现虚拟

6、外设的功能。1*2通过执行虚拟软件模块直接驱动普通),-口实现硬件外设功能（如&2345、)1、+*)、167789)0、:+;等）。即把许多需要硬件实现的功能接口，借助处理器的高速处理能力，通过编写相应的软件模块实现。2/)1-(公司用汇编语言实现了以太网51*,)*协议栈。在外接一个以太网控制芯片（45<=%!"3+）的情况下还可以实现互联网>)???=%&@’A协议处理，使该单片机系统可以直接通过4BC#连到以太网上。!"!电压电流采样模块时间也越长。因此，电容上的电压反映了相位差的大小。根据采样信

7、号的不同，可分为直流采样与交流采样两1*2经过数据处理可确定功率因素的大小。大类。直流采样是把交流电压、电流信号转化为%$#D的!"$以太网接口模块直流电压，再送到3,0转换器进行转换。即3,0转换器以太网接口模块选用486758G公司的45<=%!"3+全采样的模拟量为直流信号。它的主要特点是：数据刷新速双工以太网控制器，主要功能是处理以太网协议。它自度快，随着元器件技术的发展，稳定度、精确度大为提高。带!H;/的+43(，并通过4BC#接口与以太网通信。数交流采样是相对直流采样而言，直接对交流电压和据

8、的流向为：请求信息从以太网来，通过4BC#送到电流波形进行采样，然后通过一定的算法计算出电压、45<=%!"3+，处理后的数据包送入+.#&/0协议栈，由协电流的有效值、有功功率、无功功率等。议栈对数据包进行解析，得到原始请求信息。请求信息交流采样对环境温度有一定要求，同时对3,0转再经过+.#&/0的处理，产生回复信息。回复信息到以换器的转换速度和采样保持器要求较高；为了保证测量太网的过程与上述过程正好相反。精度，一个周期内