基于msp430f449的電力四遙監(jiān)控系統(tǒng)

基于msp430f449的電力四遙監(jiān)控系統(tǒng)

0遙監(jiān)控系統(tǒng)介紹四個距離是指遠程測量、遠程測量、遠程測量和跟蹤技術(shù)的簡稱。遙測是指利用電子技術(shù)遠方測量、集中顯示諸如電流、電壓、功率、壓力、溫度等模擬量的系統(tǒng)技術(shù);遙信是指遠方監(jiān)視電氣開關(guān)和設(shè)備、機械設(shè)備的工作狀態(tài)和運轉(zhuǎn)狀態(tài)等;遙控是指遠方控制或保護電氣設(shè)備及電氣化機械設(shè)備的分、合、啟、停等;遙調(diào)是指遠方設(shè)定及調(diào)整所控設(shè)備的工作參數(shù)、標準參數(shù)等。本文所介紹的分布式電力四遙監(jiān)控系統(tǒng)采用高性能的單片機芯片MSP430F449和精度較高的電能計量芯片SA9904B,能夠準確、及時地按照電力部門的要求采集用戶的各種數(shù)據(jù),并有效地控制相關(guān)的設(shè)備。由于本系統(tǒng)采用的器件集成度高,功能強,可以省去不少的外圍器件,線路板也相應(yīng)地縮小,成本費用明顯地被壓縮下來了,能夠為中小用戶所接受。同時,該系統(tǒng)擁有網(wǎng)絡(luò)遠程診斷,技術(shù)人員、管理者可以在任何能夠上因特網(wǎng)的地方登陸該系統(tǒng)管理計算機,進而可以查詢到每個終端RTU的工作狀態(tài)。當某個RTU或設(shè)備工作失常時,可以遠程查詢到它們的狀態(tài)及出現(xiàn)的問題類型,從而采取相應(yīng)的措施。1sp治療mb-配合物的設(shè)計與應(yīng)用MSP430F449是TI新開發(fā)的F系列,它具有Flash存儲器、60KBFlashMemory、2KBRAM,采用100管腳的QTP封裝。MSP430F449在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)調(diào)試及實際應(yīng)用上比其它MCU具有比較明顯的優(yōu)勢:啟動時間迅速(6s)、ESD保護抗干擾能力強、功耗低、處理能力強、配置方法方便靈活等。SA9904B是Sames公司推出的三相功率/電量測量專用集成電路芯片(ASIC),它具有以下特點:雙向有功與無功功率/電能測量、瞬時電壓與頻率測量、各相位信息測量,SPI通信匯流排,防ESD迫害,功耗低于60mW,電能感應(yīng)使用電流互感器,寬溫度工作范圍,精密片內(nèi)基準電壓等。2系統(tǒng)工作原則2.1系統(tǒng)的組成分布式電力四遙監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu),由采集模塊、主控模塊、顯示模塊和通信模塊組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。2.2主模塊操作原理主控模塊包括遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、數(shù)據(jù)顯示及設(shè)置、串口及網(wǎng)絡(luò)通信等6個功能單元。2.2.1msp-4s-3s采樣單元遙測單元可測量有功功率、無功功率、電流、電壓、頻率、故障電壓、故障電流、帶時標的電度量等電參量,其數(shù)據(jù)掃描周期≤3s。該單元由MSP430F449單片機和SA9904B電能測量芯片組成,還可以單獨用作為三相電子式電能表。圖2是三相電子式電能表的采樣部分。由于采用了現(xiàn)成的高精度采樣芯片,因此避開了復(fù)雜的采樣電路設(shè)計。在系統(tǒng)上位機上可設(shè)定遙測單元每個電參量的閾值范圍,遙測單元僅把超過閾值、具有變化的值發(fā)送給控制系統(tǒng)。2.2.2過光電隔離遙信單元的信息可來自于并行口、串行口、網(wǎng)絡(luò)總線、位置量等。位置量包括短路器位置、刀閘位置、保護信號等,可通過光電隔離采集。本地口全部是遙信口,輸出至遠方。遙信單元輸入硬件原理如圖3所示。外部YX輸入通過光電耦合器將開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為“0”或“1”電平(0或5V)送入單片機輸入口,以便于CPU板采集YX狀態(tài)。將采集的YX狀態(tài)進行比較,如果發(fā)現(xiàn)有YX變位,則進行相應(yīng)的處理,如YX變位插送、SOE(事件順序記錄)等。2.2.3繼電器不能直接驅(qū)動該功能單元實現(xiàn)繼電器的遙控合、遙控跳、變壓器分接頭遙調(diào)。由于單片機I/O口提供的電流太小,不能直接驅(qū)動繼電器,解決辦法是在單片機輸出端口上連接三極管放大電路,這樣就可以用小電流控制需要大電流驅(qū)動的繼電器等設(shè)備,同時還可以保護單片機不受損壞。2.2.4數(shù)據(jù)使用的遙感該功能單元是在數(shù)據(jù)遙測、狀態(tài)遙信的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)遙測、狀態(tài)遙信能提供大量的數(shù)據(jù),是實現(xiàn)遙調(diào)的前提。通過對設(shè)備參數(shù)的實時遙測、遙信,根據(jù)要求可以遠方設(shè)定及調(diào)整所控設(shè)備的工作參數(shù)、標準參數(shù)等。2.2.5電子鼻發(fā)現(xiàn)情況在每個RTU終端都配備有液晶顯示器,可以方便地在本地查閱各種信息。輸入密碼后,通過按鍵可選擇顯示的信息:各相電流、電壓、功率因數(shù)、功率、電能、頻率等電參數(shù),還有時間、遙信、遙控等信息。通過按鍵可以修改參數(shù)。2.2.6端口和網(wǎng)絡(luò)連接單元(1)采用通信編碼技術(shù)串口通信采用RS485總線方式,具有以下優(yōu)點:①技術(shù)簡單、成熟,易于實現(xiàn),總線傳輸速率較高,可靠性高;②通過采用相應(yīng)的信道編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)的合理配置,可使電表抄收率和數(shù)據(jù)可用率達到100%;③由于采用多塊表集中抄收的方式,降低了每戶成本,同時也降低了整個系統(tǒng)的造價。(2)采用網(wǎng)絡(luò)實名的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲分布式電力四遙監(jiān)控系統(tǒng)通過串口接收并傳輸各種測量數(shù)據(jù),進而通過以太網(wǎng)組成遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該以太網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)由多個以太網(wǎng)采集器和以太網(wǎng)集線器組成,采用10BaseT網(wǎng)絡(luò),速率為10Mbps?？梢圆捎寐酚善骰蛑欣^器等進一步擴展網(wǎng)絡(luò),采集器的數(shù)量原則上不受限制。單個以太網(wǎng)采集器能抄收16路數(shù)據(jù),適用于從小區(qū)到整個城市的智能“四遙”數(shù)據(jù)傳輸。以太網(wǎng)抄表系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集終端RTU、以太網(wǎng)采集器、以太網(wǎng)型路由器/交換機/Hub、管理計算機等組成,如圖4所示。該抄表系統(tǒng)可實時抄錄終端RTU電表的讀數(shù),通過小區(qū)或電力部門管理計算機能實現(xiàn)基表的數(shù)據(jù)抄錄、歷史數(shù)據(jù)存儲、查詢、數(shù)據(jù)匯總、異常分析、費用計算及票據(jù)打印等功能,使物業(yè)管理公司可節(jié)省大量人力、物力,并且大大地提高抄表的準確度。3用電芯片的配置本文對電力四遙監(jiān)控系統(tǒng)的組成及各組成部分進行了詳細的討論。在實驗室中已進行單機調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。建議如下:(1)選用高精度的電壓、電流互感器是保證計量精度的重要因素,同時電能芯片SA9904B外圍電路的配置也需要盡量接近其理論要求。在軟件方面,應(yīng)選取高速度的CPU來讀取電能芯片內(nèi)寄存器數(shù)據(jù)。(2)對于應(yīng)用于工業(yè)