在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)在并入電網(wǎng)后，需要對(duì)其輸出電壓、輸出電流、功率因素和輸出功率等電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后工作人員就可以依據(jù)這些參數(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行各種控制，使發(fā)電機(jī)的輸出符合電網(wǎng)要求，以保持電網(wǎng)安全可靠地工作運(yùn)行。
以前要實(shí)時(shí)測(cè)量這些參數(shù)又要保持較高的精度，即使是利用價(jià)格昂貴的常規(guī)測(cè)量?jī)x器，也很難作到，并且由于是大電流高電壓，工作人員親自操作，因此還常常伴隨著一定危險(xiǎn)性。
上世紀(jì)70年代以來隨著電子技術(shù)、信息處理技術(shù)的發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用的越來越廣泛和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集測(cè)試技術(shù)發(fā)生了根本性的變化，以單片機(jī)或微處理器為主體的電氣參數(shù)微機(jī)采集系統(tǒng)正在逐步地取代傳統(tǒng)的模擬儀表和模擬控制器，這樣不僅縮小了器件體積，降低了成本，減小了時(shí)間滯后，而且提高了采集的電氣參數(shù)的準(zhǔn)確度和精度，適應(yīng)更為龐大和復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，同時(shí)也促進(jìn)電力生產(chǎn)與使用的調(diào)度管理全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為達(dá)到無(wú)人值班或少人值班創(chuàng)造了條件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣參數(shù)的快速準(zhǔn)確的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，工作人員無(wú)需親自在現(xiàn)場(chǎng)，這為保障工作人員的安全也提供可靠的方法。
該設(shè)計(jì)就是為了對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用各種變換處理電路，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)組成一個(gè)電氣參數(shù)的采集變送系統(tǒng)，使電機(jī)輸出的任何變化都能被該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)地捕捉到，供工作人員使用。工作人員無(wú)須親自到測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)中，電氣參數(shù)由該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集并進(jìn)行一定的處理變化（如降壓，模/數(shù)轉(zhuǎn)化等）后就可以送到主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，工作人員在主控中心就可以實(shí)時(shí)了解電機(jī)的工作狀態(tài)，進(jìn)行控制，使電機(jī)在一定的條件下按照人們的要求輸出所需要的特性。
1設(shè)計(jì)思路
流程圖的說明：
接觸采集部分是系統(tǒng)的參數(shù)采集部分。它將所需采集的電氣參量采集送入該系統(tǒng)中，并進(jìn)行初步處理變化（如降電壓，降電流等），為后面部分服務(wù)。
變化處理部分是對(duì)接觸采集部分所送出的信號(hào)進(jìn)行各種變化處理加工，如對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，整流，模/數(shù)轉(zhuǎn)換等等。經(jīng)過這樣的變化處理使之變?yōu)橐恍┖虾跣枰臄?shù)字參數(shù)信號(hào)輸出，以利于以后對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理。
輸入接口部分是將被第二部分電路進(jìn)行變化處理過的信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。
單片機(jī)部分和監(jiān)測(cè)控制中心相連，對(duì)第二部分輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一定的處理，然后將所需要的符合要求的這些數(shù)字信號(hào)送入監(jiān)控中心。
上述各個(gè)部分都是功能模塊的含義，在實(shí)際工作中，這些功能塊所表達(dá)的具體裝置或儀 器的伸縮性是很大的。
本模塊是采集并輸出可以直觀識(shí)別被采集對(duì)象中人們所需要的某些參數(shù)信號(hào)，不管中間 經(jīng)過多少環(huán)節(jié)的變化，在這些變換中必須真實(shí)地從信號(hào)參數(shù)采集源點(diǎn)把所需的信息通過其載 體傳輸?shù)捷敵龆耍麄�(gè)過程不失真也不受干擾，這就要求系統(tǒng)本身具有不失真?zhèn)鬏斝盘?hào)的能 力，還需要具有在外界各種干擾情況下能夠提取信號(hào)中所包含的有用信息的能力。
在設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)系統(tǒng)要求作具體的了解和分析。
�、俦徊杉瘜�(duì)象的極限變化范圍和常用范圍；②參數(shù)采集所要求的精度和準(zhǔn)確度；③輸出要求，輸出形式，參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化要求；④被采集對(duì)象的變化情況，動(dòng)態(tài)精度要求；⑤被采集對(duì)象的性質(zhì)；⑥使用環(huán)境、溫度、濕度和氣壓等。
設(shè)計(jì)過程：
(1)方案選擇。為了設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的系統(tǒng)，首先是選擇一個(gè)理想的方案，在設(shè)計(jì)之前，提出幾種可能的方案，然后進(jìn)行比較，最后選擇一個(gè)最佳方案。
(2)系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)形式的確定。方案確定后，綜合工作原理、精度要求及元器件、材料工藝的可能性來確定系統(tǒng)各電路部分結(jié)構(gòu)形式。
(3)各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與制造。在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式確定后，對(duì)各組成環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括機(jī)械、電氣線路的設(shè)計(jì)和元器件的選擇。
(4)總裝調(diào)試和實(shí)驗(yàn)分析。各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)制造完成后與模擬的被采集對(duì)象相聯(lián)系進(jìn)行總裝和調(diào)試。進(jìn)行對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的整體分析和評(píng)估。
在單片機(jī)部分中，硬件和軟件對(duì)系統(tǒng)都很重要，因此要注意硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。
2系統(tǒng)框圖
由于發(fā)電機(jī)輸出的是高電壓、大電流。一般普通的采集測(cè)量工具無(wú)法直接進(jìn)行采樣工作。所以首先需要對(duì)輸出的電壓和電流進(jìn)行初步的降壓和降流，可以在發(fā)電機(jī)的輸出線端分別接電壓互感器和電流互感器，將大電流和高電壓轉(zhuǎn)換成適合于普通采集測(cè)量工具工作的電壓和電流。如果經(jīng)過互感器轉(zhuǎn)換過的電壓和電流還是大于本系統(tǒng)所用器件的電壓和電流的額定值或安全值，那么還可以選擇降幅電路對(duì)電壓和電流進(jìn)行進(jìn)一步降幅，使它們完全符合整個(gè)系統(tǒng)的幅值要求，最好留有一定的裕度。
本系統(tǒng)要求采集的電壓和電流是50 Hz的正弦波。在理想情況下，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和輸出電流應(yīng)該是頻率為50 Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波。但是，由于受到各種因數(shù)的影響，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，運(yùn)行環(huán)境的改變等等，都會(huì)引起輸出波形的畸變，即在波形中除了50 Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波外還有其他諧波分量（主要是高次諧波）。因此系統(tǒng)還需要有濾波電路，對(duì)經(jīng)降幅電路輸出的電壓和電流進(jìn)行濾波，使輸出只是50 Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波。
單片機(jī)的輸入只能是數(shù)字信號(hào)，而前面都是模擬量，所以需要加上模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，把從前面?zhèn)鬏斶^來的電氣參數(shù)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再經(jīng)該A/D轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)。
由于本數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)采集傳輸?shù)氖请妷汉碗娏鞯挠行е�，而�?jīng)濾波電路傳輸出的波形是50 Hz的正弦波，因此為了得到電壓和電流的有效值，還要在濾波電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器之間再加上一個(gè)整流電路，把正弦波轉(zhuǎn)換為直流，以方便系統(tǒng)采集電壓和電流的有效值。
為了在正確地觸發(fā)單片機(jī)開始工作，可以在濾波電路和單片機(jī)的中斷接口之間接一個(gè)電壓比較電路或過零比較電路。當(dāng)濾波電路對(duì)從前面的互感器和降幅電路傳輸出的電氣參數(shù)信號(hào)進(jìn)行濾波后，在后加一個(gè)支路，濾波后的電氣信號(hào)從該支路經(jīng)電壓比較電路（過零比較電路）進(jìn)入單片機(jī)的外中斷接口，用于單片機(jī)的觸發(fā)工作或其他用途，因此要對(duì)單片機(jī)的中斷口進(jìn)行合理的設(shè)置。
3 結(jié)語(yǔ)
介紹了一種發(fā)電機(jī)電氣參數(shù)微機(jī)采集傳輸模塊的設(shè)計(jì)方法，參照該方法在實(shí)際中可以設(shè)計(jì)出較滿意的采集傳輸系統(tǒng)。
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