引言

　　目前，我國基本上進入大電網(wǎng)、大電廠、大機組、高電壓輸電、高度自動控制的新時代，用電負荷增長速度快，超高電壓輸電網(wǎng)絡(luò)不斷擴建，電壓等級越來越高。各地的變電站建設(shè)與管理顯得尤為重要，在此背景下，變電站的集中控制技術(shù)得到大力推廣。它要求變電站能夠向集中控制系統(tǒng)傳送足夠的信息，要求變電站的保護定值和控制裝置的整定能夠在集中控制系統(tǒng)中進行設(shè)定，要求各類保護能夠進行協(xié)調(diào)和匹配。為此，設(shè)計了一個變電站變送器，它在功能上支持靈活的處理數(shù)據(jù)，能夠可靠地與設(shè)備進行通信，并將數(shù)據(jù)可靠地傳給集中控制系統(tǒng)[1]。

　　變電站變送器主要是用于電網(wǎng)中箱式變電站以及更高電壓等級的變電站中，以滿足對變電站監(jiān)測、控制和通訊的需要。該裝置主要監(jiān)測變壓器高低壓側(cè)電流與電壓、頻率及開關(guān)量狀態(tài)，計算有功功率、無功功率、有功電量、無功電量，分析電能質(zhì)量，統(tǒng)計電能數(shù)據(jù)等，結(jié)合變電站的綜合保護裝置，可以實現(xiàn)過電流保護、過負荷保護、零序電壓保護[2]等。并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果通過CAN(控制器局域網(wǎng))總線傳送到上位機中，實現(xiàn)對變電站的遠程控制[3~4]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　本系統(tǒng)采用CAN總線將各個變電站的變送器組成通信網(wǎng)絡(luò)，用以實現(xiàn)對變電站的集中控制。微控制器采用帶有CAN控制器的單片機P89C591。P89C591是由NXP開發(fā)生產(chǎn)的，適用于自動和通用工業(yè)應(yīng)用的8位高性能微控制器。它自帶有6路模擬輸入的10位ADC，2個8位分辨率的脈寬調(diào)制輸出，帶有CAN控制器，在應(yīng)用時可以省去CAN控制器 PCA82C200或SJA1000，減少了電路連接。其硬件連接框圖如圖2所示。本設(shè)計中采用X5045作為系統(tǒng)上電復位、電源監(jiān)控和看門狗電路，可以大幅度提高整個電路的抗干擾能力;采用集成數(shù)字溫濕度傳感器LTM8901采集變電站內(nèi)部的溫度和濕度;鍵盤管理芯片采用ZLG7289B，液晶顯示采用LM3033B-0BR3芯片;光電隔離采用GH140Z。

　　模擬量輸入電路

　　P89C591的模擬輸入電路包括一個6輸入模擬多路復用器和一個10位標準二進制逐次逼近式ADC。A/D還可通過置位ADC8(AUXR1.7)配置成快速轉(zhuǎn)換的8位模式。8位結(jié)果保存在ADCH寄存器中。模擬參考電壓和模擬電源通過單獨的輸入引腳連接。對于10位精度，轉(zhuǎn)換需要50個機器周期，當晶振為12MHz時為25μs。對于8位精度，轉(zhuǎn)換需要24個機器周期。輸入電壓范圍為0~+5V。系統(tǒng)的測量量是變電站二次側(cè)的電壓量和電流量，取自于電壓互感器和電流互感器的輸出端，其數(shù)值一般不能直接滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求，需要經(jīng)過電量變換電路轉(zhuǎn)換成滿足A/D轉(zhuǎn)換要求的數(shù)值。滿足要求的模擬量經(jīng)過低通濾波器以后可以直接連接到P89C591的P1.2~P1.7上，進行A/D轉(zhuǎn)換。