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单片机嵌入式在远程电网监测系统中的应用

2013-10-16 16:22来源:dzsc关键词:电网监测以太网单片机收藏点赞

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2.1 单片机

单片机模块是整个电网监测仪的核心。主要完成两大功能:(1)数据采集和处理;(2)实现以太网的接入。将经过电压电流监测模块得到的三相实时电压、三相实时电流和中线电流进行处理;实时监测数据可通过RJ45接口传给以太网,使监控中心及时得到电网的相关参数;同时电网监控软件根据测试参数判断电网运行状况,电压是否越限或过低等。 单片机选用UBICOM公司的8位超高速单片机SX52BD,每秒运行数据能力达1亿次。由于UBICOM单片机的速度极高,能够实现实时多任务操作,可以在MCU执行数据采集和控制功能的同时把数据打包并传送到互联网上。用8位微控制器通过ISP接入互联网,外围器件少,系统成本低。UBICOM单片机属RISC结构,芯片上有Flash程序存储器,可以在安装到系统后进行编程和调试。由于CPU采用并行流水作业方式,执行一条指令只需要一个时钟周期,工作在100MHz时指令执行速度可达100MIPS,所有I/O可以通过编程灵活配置。 SX52BD单片机可以轻松地实现虚拟外设的功能。CPU通过执行虚拟软件模块直接驱动普通I/O口实现硬件外设功能(如UART、I2C、SPI、 Caller ID、FSK等)。即把许多需要硬件实现的功能接口,借助处理器的高速处理能力,通过编写相应的软件模块实现。UBICOM公司用汇编语言实现了以太网TCP/IP协议栈。在外接一个以太网控制芯片(RTL8019AS)RTL8019AS的情况下还可以实现互联网(IEEE802.3)协议处理,使该单片机系统可以直接通过RJ45RJ45连到以太网上。

2.2 电压电流采样模块

根据采样信号的不同,可分为直流采样与交流采样两大类。直流采样是把交流电压、电流信号转化为0~5V的直流电压,再送到A/D转换器进行转换。即A/D转换器采样的模拟量为直流信号。它的主要特点是:数据刷新速度快,随着元器件技术的发展,稳定度、精确度大为提高。

交流采样是相对直流采样而言,直接对交流电压和电流波形进行采样,然后通过一定的算法计算出电压、电流的有效值、有功功率、无功功率等。

交流采样对环境温度有一定要求,同时对A/D转换器的转换速度和采样保持器要求较高;为了保证测量精度,一个周期内,必须保证足够的采样点数,而且采样计算程序相对复杂,对CPU要求较高,因此该仪器采用直流采样。其工作原理如图3所示。

 

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