基于ABC三相電的電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)

　　溫度、風(fēng)速、角度測(cè)量

　　溫度測(cè)量采用的是DS18B20傳感器，該傳感器獨(dú)特的單線接口方式，在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊，測(cè)溫范圍-55℃~+125℃，固有測(cè)溫分辨率0.5℃。工作電源：3~5V/DC，在使用中不需要任何外圍元件，為保障數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，串接4.7kΩ上拉電阻來提高驅(qū)動(dòng)能力。

　　對(duì)于風(fēng)速的測(cè)量，有些風(fēng)速傳感器需要外接電源，輸出精度相對(duì)較高，如果直接放置外界測(cè)風(fēng)速，會(huì)受高壓電網(wǎng)環(huán)境強(qiáng)電磁場(chǎng)的影響，精度自然會(huì)降低。本系統(tǒng)采用自發(fā)電式風(fēng)速傳感器，殼體用工程塑料制作，輕便的同時(shí)，防環(huán)境雷擊和電場(chǎng)等破壞。不需要外接電源，可實(shí)現(xiàn)0~5V模擬電壓信號(hào)輸出，輸出穩(wěn)定，測(cè)量風(fēng)速范圍在0~12級(jí)之間，精度誤差3%，輸出模擬信號(hào)連接AD轉(zhuǎn)換芯片送給處理器處理。

　　角度測(cè)量采用MMA7455 傳感器，MMA7455 是一款數(shù)字輸出(I2C/SPI)、低功耗、緊湊型電容式微機(jī)械加速度計(jì)，具有信號(hào)調(diào)理、低通濾波器、溫度補(bǔ)償、自測(cè)、可配置通過中斷引腳(INT1或INT2)檢測(cè)0g、以及脈沖檢測(cè)(用于快速運(yùn)動(dòng)檢測(cè))等功能。0g 偏置和靈敏度是出廠配置，無需外部器件?？墒褂弥付ǖ?g 寄存器和g-Select 量程選擇對(duì)0g 偏置進(jìn)行校準(zhǔn)， 量程可通過命令選擇3個(gè)加速度范圍(2g/4g/8g)。MMA7455數(shù)字三軸加速度傳感器模塊核心為飛思卡爾公司的MMA7455L數(shù)字三軸加速度傳感器，該模塊設(shè)計(jì)使用官方推薦設(shè)計(jì)，板卡線路經(jīng)過高電磁兼容設(shè)計(jì)和優(yōu)化，具有輸出精確，體積小，工作可靠，各種標(biāo)識(shí)清晰，擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。

　　A、B、C三相電接頭溫度采集的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　采用S3C2440作為監(jiān)控終端的處理器，通過編寫Linux驅(qū)動(dòng)程序^[3]，實(shí)現(xiàn)了各種傳感器的數(shù)據(jù)采集。并通過GPRS無線傳輸技術(shù)，傳回給主控中心。在Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)中，驅(qū)動(dòng)框架模板中結(jié)構(gòu)體static struct file_operations armirc_fops = {…}非常重要，它完成了將驅(qū)動(dòng)函數(shù)映射為標(biāo)準(zhǔn)接口[5]。對(duì)電網(wǎng)電力線纜接頭處的溫度監(jiān)測(cè)，主要采用了熱歐電阻PT100，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時(shí)阻值為100歐姆，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。在這里主要通過TLC2543^[4]實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集。

　　程序設(shè)計(jì)主要是對(duì)TLC2543進(jìn)行通道選擇，并且對(duì)數(shù)據(jù)的讀取，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或16個(gè)時(shí)鐘周期得到全12位分辨率，可以使用8個(gè)時(shí)鐘周期得到8為分辨率，在這里采用了12個(gè)時(shí)鐘周期得到12位分辨率。一個(gè)片選(CS)脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換開始處，或是在轉(zhuǎn)換時(shí)序的開始出變化，此后保持CS為低，直到時(shí)序結(jié)束。每次專屬和數(shù)據(jù)傳遞使用12個(gè)時(shí)鐘周期和在每次傳遞周期之間插入CS的時(shí)序，即進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換操作一次CS時(shí)序。

　　從圖3中可以看出，在TLC2543的CS變低時(shí)開始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換盒數(shù)據(jù)傳送，CPU將選擇通道、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇。前導(dǎo)選擇、單雙極性選擇的控制信息送入輸入腳的同時(shí)，還從輸出腳讀出AD的轉(zhuǎn)換結(jié)果。在I/O CLOCK上升沿時(shí)數(shù)據(jù)變化，即I/O CLOCK低電平時(shí)將要寫入的輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，當(dāng)I/O CLOCK高電平時(shí)讀取輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)CS為高時(shí)，I/O CLOCK 和輸入被禁止，輸出為高阻態(tài)，不能操作。

　　當(dāng)上述準(zhǔn)備工作做好后，發(fā)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器只能對(duì)其中的一個(gè)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的正確讀取，當(dāng)多用了幾個(gè)通道號(hào)，發(fā)生了通道串位的問題，為了解決這種情況的發(fā)生，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換開始時(shí)多加了一個(gè)for循環(huán)，這個(gè)循環(huán)只能循環(huán)三次，這樣通道串位的問題就可以解決。在這里利用了TLC2543的五個(gè)通道，其中通道0、通道1、通道2是接收熱歐電阻PT100發(fā)送的數(shù)據(jù)。其他兩個(gè)通道原理相同。

　　利用dianya=(float)dian/0x0fff*4.42這個(gè)公式計(jì)算出來電壓值。再利用dianzu=dianya1*32這個(gè)公式計(jì)算出相應(yīng)的電阻對(duì)應(yīng)的電阻值。最后根據(jù)WZP型鉑熱電阻(Pt100)分度特性表計(jì)算出公式wendu1[i]=(dianzu1[i]-100)/0.385后，得到了相應(yīng)的電阻對(duì)應(yīng)的溫度。

結(jié)束語

　　本文闡述了ABC三相電智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試，達(dá)到了預(yù)期的監(jiān)測(cè)效果和實(shí)時(shí)速率要求。通過布設(shè)監(jiān)控終端，免除了人工監(jiān)測(cè)的弊端，降低了了整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)成本，系統(tǒng)易于維護(hù)和升級(jí)，使電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)智能監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性以及穩(wěn)定性得到了極大的改善。但由于電網(wǎng)設(shè)備結(jié)點(diǎn)大部分都處于位置比較偏僻、人很難接近的地方，所以還需完善，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)點(diǎn)的視頻監(jiān)控，以及對(duì)輸電線浮冰厚度的檢測(cè)等。

　參考文獻(xiàn)：
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