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基于AVR单片机的高压配电柜智能操控装置
摘要:本文主要介绍以AVR单片机为核心,内置Modbus总线协议的开关柜智能操控装置。该装置完成一次模拟图、高压带电显示、自动加热除湿数值显示及控制、断路器分合状态指示、储能指示、接地开关状态指示、小车位置指示、分合闸回路完好指示、柜内照明、语音防误提示等功能。并且,能把以上的指示和测量所得的参数通过Modbus总线协议传送给上位机。上位机安装YSS2000()电力监控系统组态软件以MODBUS通信标准、通过RS-485通讯接口实时查询系统供电情况。
关键词:AVR单片机高压配电柜智能装置

0 引言
智能电网的建设是国家的“十一五”规划的一个重要部分。但,我。目前我国大部分地方,特别是在农村,很多的高压配电柜依然是使用独立元件做成的操控开关和指示灯。这些落后的设计既占地方二次接线又繁杂,所以独立元件组成的控制系统投入成本既高又频频出现故障。智能操控装置就克服了以上缺点,它功能强大,它以一体化布局配套于开关柜,简化了开关柜的面板设计,美化了面板布局。它还内置Modbus总线协议,能灵活地跟上位机进行信息交互,迎合智能电网的建设需要。智能操控装置是计算机迅速发展和电网智能化的产物,是配电系统的跨越式的进步标志。
1 硬件构成
智能操控装置由以下几个板块组成:中心数据处理电路、开关量输入电路、开关量输出电路、模拟量输入电路、温湿度检测原理图。
中心数据处理电路中心数据处理电路是智能操控装置的核心。它负责统筹各个板块电路的信息,协调各个板块电路的动作。中心数据处理电路采用美国ATMEL公司的高性能RISC结构的单片机ATmega128 CPU,配以复位电路和振荡电路,以及JTAG仿真接口。中心数据处理电路与外界接口采用RS485通讯内置Modbus总线协议。对外通讯使用单片机的串行接口UART1通过MAX485组成通讯电路,通讯使能控制由单片机的PD1控制发送和接收。中心数据处理电路还集合了真人语音输出电路。真人语音输出电路主要担当操作语音提示和报警输出。输出的声音信号经TDA2822M功率放大后通过接插件SPK CON2接喇叭。
开关量输入电路智能操控装置通过开关量输入电路检测断路器分合闸状态、手车位置、接地开关位置、弹簧储能状态等开关量信号。为了确保智能操控装置工作的稳定性,减少外界的各种干扰,在输入电路设置方面采用TLP521-4光电耦合电路U1、U2隔离后分别接入单片机的PA口。
开关量输出电路智能操控装置开关量的输出控制对象有:加热器电源、电源AC/DC220V、加热器A、加热器B、过热报警输出、电磁闭锁输出。这些被控制对象都带有AC/DC220V或更高的电压,且有大电流通过。因此,单片机输出的开关量控制信号经过光电耦合器隔离后,通过ULN2003集成驱动器驱动继电器,控制各种开关。
模拟量输入电路智能操控装置的模拟量输入电路主要处理高压带电检测。为了隔离高压保证安全和度绝高压干扰,高压带电检测信号首先选用较大的电阻值(100k)电阻作为高压侧的接入,后经过IN4148,最后接入光电耦合电路U2A隔离(同时进行半波整流)后作为模拟信号接入单片机ADC0~ A