单片机控制备用电源设计(2)

第二章 系统设计

2.1 原始资料分析

2.1.1备用电源自动投入装置及其作用

电力系统对变配电所所用电的供电可靠性要求很高，因为变配电所所用电一旦供电中断，可能造成整个变配电所无法正常运行，后果十分严重。因此，变配电所得所用电均设置有两个或两个以上的独立电源供电，一个工作，另一个备用，或互为备用。

备用电源子偶那个投入装置就是当工作电源因故障断开后，能自动迅速的将备用电源投入供电，或将用户自动切换到备用电源上，使用户不致停电的一种自动装置。

当工作电源消失时，备用电源的投入，可以手动操作，也可用AAT自动操作。手动操作较慢，中断供电时间较长，对正常生产有很大的影响，手动投入备用电源不能满足要求。采用AAT自动投入，中断供电时间只是自动装置的动作时间，时间很短，对生产无明显影响，因此AAT可大大提高供电的可靠性。

2.1.2单片机设计控制备用电源的背景

随着国民经济和电力事业的发展，电力用户对供电可靠性、连续性的要求也越来越高。为了减少用户的损失，保证供电电源的安全可靠和不间断供电，一般在110kV及以下等级的变电站采用了备用电源自投装置。

早期应用的电磁型备自投装置是由若干继电器，根据不同的运行方式，构成相应的备自投回路。电磁型备自投的缺点是改变运行方式困难，逻辑回路设计复杂，继电器容易损坏，降低了供电可靠性，运行维护极为不便。

随着电子技术和计算机技术的发展，由微机系统构成的备自投保护可以通过分析输入装置的开关量和电流、电压，跟踪变电站系统当前的运行方式，自动判断是否满足充电、放电及动作条件，发跳合闸命令；并且可以通过编程完成各种更加复杂的逻辑和功能，满足电网一次接线要求。微机数字式备自投保护装置以其性能优、可靠性高、功能齐全、灵活性强，调试维护方便等优势起来越受到用户的青睐，在电力系统中得到广泛的应用。

微机型自动装置核心部分是CUP模块，CUP模块可以是单片机、PLC等。由于单片机具有体积小、功耗低、功能强、可靠性高、实时性强、简单易学、使用方便灵巧、易于维护和操作、性能

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单片机控制备用电源设计

价格比高、易于推广应用、可实现网络通信等技术特点。因此，单片机在自动化装置领域得到了日益广泛的应用。

2.1.3备用电源主线路设计

如图1所示为10kV内桥断路器主接线，正常运行时，两母线分列运行，即桥断路器QF3在分位，而QF1、QF2在合位， L1向I母供电， L2向II母供电，这时L1和L2是互为备用的电源，属于暗备用接线方案。当I母（或II母）失电时， QF1（或QF2）分闸， QF3合闸，迅速恢复对用户供电。

由于电动机自启动等原因的影响，母线电压会下降，下降的最低值大于2.5kV，母线允许运行的最低电压为7kV，当网络内发生使AAT启动的短路故障时，切除该故障的系统继电保护最大动作时间为0.6s。

I母的二次电压由TV1获得，II母的二次电压由TV2

获得，主二次绕组的额定相电压为

100/

V，辅助二次绕组的额定相电压为100V；线路L1的二次电压由TV3获得，线路L2的二次

电压由TV4

获得，二次绕组的额定相电压为100/V；流过线路L1、L2和母联的二次电流分别由TA1、TA2、TA3 获得，次级额定电流5A。

图1 10kV内桥断路器主接线

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2.2 单片机选型

2.2.1单片机的选择

由于单片机具有体积小、功耗低、功能强、可靠性高、实时性强、简单易学、使用方便灵巧、易于维护和操作、性能价格比高、易于推广应用、可实现网络通信等技术特点。因此，单片机在自动化装置等各领域得到了日益广泛的应用。本设计基于单片机备用电源自动投入装置调试和实验运行，验证了单片机的可靠性、实时性等优点，而且本设计在各种运行方式下均能正确动作，提高了常规的BZT装置的供电可靠性。本设计使用于各种变电站及重要的不间断供电场所。单片机的选择主要从性能指标如字长、主频、寻址能力、指令系统、内部寄存器状况、存储器容量、有无A/D、D/A通道、功耗、价能比等方面进行选择。本组设计单片机选型为89C51型（如图2）。

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图2

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单片机控制备用电源设计

2.2.2 89C51单片机的主要特性

89C51功能特性描述AT89C51 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89C52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，AT89C52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2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为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89C52

P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

引脚号第二功能

P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用）

P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个

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TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）

时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉 …… 此处隐藏：2888字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……