基于msp430f449的电力四遥监控系统

基于msp430f449的电力四遥监控系统

0遥监控系统介绍四个距离是指远程测量、远程测量、远程测量和跟踪技术的简称。遥测是指利用电子技术远方测量、集中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量的系统技术;遥信是指远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转状态等;遥控是指远方控制或保护电气设备及电气化机械设备的分、合、启、停等;遥调是指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。本文所介绍的分布式电力四遥监控系统采用高性能的单片机芯片MSP430F449和精度较高的电能计量芯片SA9904B,能够准确、及时地按照电力部门的要求采集用户的各种数据,并有效地控制相关的设备。由于本系统采用的器件集成度高,功能强,可以省去不少的外围器件,线路板也相应地缩小,成本费用明显地被压缩下来了,能够为中小用户所接受。同时,该系统拥有网络远程诊断,技术人员、管理者可以在任何能够上因特网的地方登陆该系统管理计算机,进而可以查询到每个终端RTU的工作状态。当某个RTU或设备工作失常时,可以远程查询到它们的状态及出现的问题类型,从而采取相应的措施。1sp治疗mb-配合物的设计与应用MSP430F449是TI新开发的F系列,它具有Flash存储器、60KBFlashMemory、2KBRAM,采用100管脚的QTP封装。MSP430F449在系统设计、开发调试及实际应用上比其它MCU具有比较明显的优势:启动时间迅速(6s)、ESD保护抗干扰能力强、功耗低、处理能力强、配置方法方便灵活等。SA9904B是Sames公司推出的三相功率/电量测量专用集成电路芯片(ASIC),它具有以下特点:双向有功与无功功率/电能测量、瞬时电压与频率测量、各相位信息测量,SPI通信汇流排,防ESD迫害,功耗低于60mW,电能感应使用电流互感器,宽温度工作范围,精密片内基准电压等。2系统工作原则2.1系统的组成分布式电力四遥监控系统采用模块化结构,由采集模块、主控模块、显示模块和通信模块组成,系统结构原理如图1所示。2.2主模块操作原理主控模块包括遥测、遥信、遥控、遥调、数据显示及设置、串口及网络通信等6个功能单元。2.2.1msp-4s-3s采样单元遥测单元可测量有功功率、无功功率、电流、电压、频率、故障电压、故障电流、带时标的电度量等电参量,其数据扫描周期≤3s。该单元由MSP430F449单片机和SA9904B电能测量芯片组成,还可以单独用作为三相电子式电能表。图2是三相电子式电能表的采样部分。由于采用了现成的高精度采样芯片,因此避开了复杂的采样电路设计。在系统上位机上可设定遥测单元每个电参量的阈值范围,遥测单元仅把超过阈值、具有变化的值发送给控制系统。2.2.2过光电隔离遥信单元的信息可来自于并行口、串行口、网络总线、位置量等。位置量包括短路器位置、刀闸位置、保护信号等,可通过光电隔离采集。本地口全部是遥信口,输出至远方。遥信单元输入硬件原理如图3所示。外部YX输入通过光电耦合器将开关状态转换为“0”或“1”电平(0或5V)送入单片机输入口,以便于CPU板采集YX状态。将采集的YX状态进行比较,如果发现有YX变位,则进行相应的处理,如YX变位插送、SOE(事件顺序记录)等。2.2.3继电器不能直接驱动该功能单元实现继电器的遥控合、遥控跳、变压器分接头遥调。由于单片机I/O口提供的电流太小,不能直接驱动继电器,解决办法是在单片机输出端口上连接三极管放大电路,这样就可以用小电流控制需要大电流驱动的继电器等设备,同时还可以保护单片机不受损坏。2.2.4数据使用的遥感该功能单元是在数据遥测、状态遥信的基础上实现的。数据遥测、状态遥信能提供大量的数据,是实现遥调的前提。通过对设备参数的实时遥测、遥信,根据要求可以远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。2.2.5电子鼻发现情况在每个RTU终端都配备有液晶显示器,可以方便地在本地查阅各种信息。输入密码后,通过按键可选择显示的信息:各相电流、电压、功率因数、功率、电能、频率等电参数,还有时间、遥信、遥控等信息。通过按键可以修改参数。2.2.6端口和网络连接单元(1)采用通信编码技术串口通信采用RS485总线方式,具有以下优点:①技术简单、成熟,易于实现,总线传输速率较高,可靠性高;②通过采用相应的信道编码技术、网络的合理配置,可使电表抄收率和数据可用率达到100%;③由于采用多块表集中抄收的方式,降低了每户成本,同时也降低了整个系统的造价。(2)采用网络实名的局域网网络拓扑分布式电力四遥监控系统通过串口接收并传输各种测量数据,进而通过以太网组成远程监控系统。该以太网远程监控系统由多个以太网采集器和以太网集线器组成,采用10BaseT网络,速率为10Mbps。可以采用路由器或中继器等进一步扩展网络,采集器的数量原则上不受限制。单个以太网采集器能抄收16路数据,适用于从小区到整个城市的智能“四遥”数据传输。以太网抄表系统由数据采集终端RTU、以太网采集器、以太网型路由器/交换机/Hub、管理计算机等组成,如图4所示。该抄表系统可实时抄录终端RTU电表的读数,通过小区或电力部门管理计算机能实现基表的数据抄录、历史数据存储、查询、数据汇总、异常分析、费用计算及票据打印等功能,使物业管理公司可节省大量人力、物力,并且大大地提高抄表的准确度。3用电芯片的配置本文对电力四遥监控系统的组成及各组成部分进行了详细的讨论。在实验室中已进行单机调试和系统联调。建议如下:(1)选用高精度的电压、电流互感器是保证计量精度的重要因素,同时电能芯片SA9904B外围电路的配置也需要尽量接近其理论要求。在软件方面,应选取高速度的CPU来读取电能芯片内寄存器数据。(2)对于应用于工业