基于單片機的電力變壓器非電量智能測控保護裝置系統(tǒng)的設計

3。5電源模塊

為了使整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，電源模塊是至關(guān)重要的部分。在本系統(tǒng)的電源設計中，采用了多級濾波以及抗干擾措施。鑒于變壓器現(xiàn)場中高壓環(huán)境的存在，以及變壓器現(xiàn)場容易引雷的問題，在系統(tǒng)中還加入了多級抗雷擊保護功能，防止感應雷在電源線上造成的高壓竄入控制系統(tǒng)引起控制系統(tǒng)的損壞。

3。6通信模塊

為了防止外界干擾，首先采用高速光耦將單片機的UART口和RS-485通信器件隔離，單片機和RS-485通信器件單獨供電，這樣由通信線路從外界引入的干擾將止于高速光耦處，不會從光耦進入單片機，大大提高了單片機的穩(wěn)定性。

同時，C8051F04x系列器件具有控制器局域網(wǎng)(CAN)控制器，采用CAN協(xié)議串行通信。在此控制器基礎上，外加兩個高速通信光耦隔離，然后再連接至CAN總線物理層收發(fā)器。

3。7系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

本系統(tǒng)主要采用串模干擾及其抑制、共模干擾及其抑制、CPU抗干擾技術(shù)增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4軟件設計

4。1實時操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境的選擇

綜合考慮主變壓器非電量保護系統(tǒng)的高實時性、多任務多線程、C8051F041的硬件條件和實際可操作性，最后確定以51系列μC／OS-II的小型實時操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)控制的運行平臺，在其基礎上進行主變非電量的智能實時測控保護。

綜合考慮本系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，總結(jié)出了十大任務可供系統(tǒng)調(diào)用：瓦斯檢測任務、溫度檢測任務、有載分接頭檢測任務、開關(guān)量輸出任務、信息顯示任務、鍵盤檢測任務、CAN總線通信任務、RS-485總線通信任務、恒流源輸出調(diào)整任務以及恒壓源輸出調(diào)整任務。

在這些任務中，瓦斯檢測任務、溫度檢測任務、有載分接頭檢測任務、開關(guān)量輸出任務、信息顯示任務、恒流源輸出調(diào)整任務、恒壓源輸出調(diào)整任務均沒有外部中斷啟動條件，因此，這些任務都作為時鐘實時定時任務。鍵盤輸入的檢測也是由時鐘實時定時任務來完成。CAN總線通信任務和RS-485總線通信任務是由外部中斷觸發(fā)啟動或者內(nèi)部事務主動調(diào)用啟動。

本系統(tǒng)的開發(fā)編譯環(huán)境采用KeilμVision3，它是KeilSoftware公司最新出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。KeilμVision3本身最初的目的是為ARM設計的開發(fā)環(huán)境，而ARM上面一般均為運行操作系統(tǒng)。

4。2軟件算法

本系統(tǒng)的軟件算法主要涉及到溫度監(jiān)測、瓦斯監(jiān)測、有載分接開關(guān)監(jiān)控、鍵盤顯示控制、通訊控制、系統(tǒng)調(diào)度控制。

溫度監(jiān)測和瓦斯監(jiān)測將作為一個系統(tǒng)時鐘中斷驅(qū)使任務，可定時實時完成；有載分接開關(guān)監(jiān)測也作為一個系統(tǒng)時鐘中斷驅(qū)使的任務，定時實時完成；供顯示任務和通信任務調(diào)用；鍵盤顯示控制中共有4個按鍵，先由2個I／O口掃描輸出，然后再由2個I／O掃描輸入，確定按鍵是否按下；通訊控制算法主要是解決通訊任務的啟動方式，分為實時中斷啟動和隨機中斷啟動兩種方式；系統(tǒng)調(diào)度控制的作用是對上述幾個任務進行調(diào)度和分配，同時也承擔系統(tǒng)各控制參數(shù)的修改、控制和檢測。

5結(jié)束語

新型主變壓器集成式非電量智能測控裝置實現(xiàn)了“集成化”和“智能化”。其硬件電路采用C8051F041混合信號型MCU作為控制器的核心，從而大大降低了整個測控裝置的功耗和體積，提高了實時控制能力。軟件設計上，以實時操作系統(tǒng)為平臺，并在其基礎上快速、良好而又實時地運行各種檢測和顯示任務，達到了智能化和實時性的目的。