基于单片机技术的电力变压器试验自动测试装置开发应用

作者:徐兆丹;张利华; 刊名:电工技术 上传者:卢富平

【摘要】本文设计开发了一款基于单片机技术的电力变压器实验自动测试装置,以AVR单片机为设计思路,介绍了测试装置的硬件以及软件的实现过程,采用A/D转换芯片,实现了对电力变压器的空载实验检测,有效提高了工作效率,防止工作失误。

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经济的增长推动了我国电力工业的发展,这种趋势会在未来的发展中继续持续增长。电网规模的扩大使得电压的等级也在不断改进,人们对电力的稳定性以及运行情况都提出了新的要求。作为电力系统的核心设备,电力变压器需要随着电网的模式不断改进,如果变压器出现故障将会影响整个电力系统的安全,造成大面积断电事故的发生,给人们带来严重的影响。为了保证变压器设备的安全可靠运行,需要在出厂之前对变压器进行一系列的实验,传统的测试方法主要使用模拟仪表进行测试,但是容易出现因为操作不当或者读取失误造成误差,影响电力企业的生产效率,而且采用以计算机为核心的辅助测试系统成本高。为此,本文设计一款以AVR单片机技术为主的电力变压器实验自动测试装置,实现对电力变压器的自动检测,避免人为误差,提高工作效率。1硬件设计1.1变压器实验自动测试装置硬件设计的总体结构变压器实验自动测试装置硬件设计的总体结构如图1所示。根据电力变压器试验自动测试装置的功能进行总体结构的设计,以MAX1320转换芯片、AVR单片机Atme-gal128为设计核心,搭建变压器实验自动测试系统。图1变压器试验自动测试装置结构图Fig.1Structure diagram of an automatic testing device for transformer1.2单片机与MAX1320的接口电路单片机与MAX1320的接口电路如图2所示。电力变压器实验自动测试装置的转换器采用MAX1320芯片,是一种并行14位8通道的转换器,每一个芯片中都有8个采样器,分辨率高,有较强的转换功能。采样的通道速率也不同,比如单通道为526ks/s,双通道为455ks/s。每一个输入通道都有一个专门的采样器,能够对所有的通道进行采样,适用于同步向量的测量。MAX1320中的模拟量输入通道需要通过配置内部寄存器进行实现,寄存器中有D0通道与D7通道,在转换的过程中能够对寄存器进行读写,但是需要到写一个CONVST下降沿才会起到读写作用。变压器的空载实验与负载实验功率都较低,为了保证能够达到足够的精度,对测试装置的条件要求极高。测试装置需要转换六个模拟量才能够满足要求,六个模拟量中包含了三个电压信号与三个电流信号,相当于同时满足多个转换器的采样保持器。而MAX1320只需要1个就能保证装置的准确性,使装置之间的结构更加紧凑。图2单片机与MAX1320接口电路图Fig.2Interface circuit of single chip microcomputer and MAX 13201.3数据采集电路电压互感器与电流互感器主要是将工频交流的高电压转换为低电压,以便用于A/D的信号转换,同时还能够起到一定的隔离作用,将主控板与超大电流隔离,能够防止大电流对主控板造成的影响。模拟信号调理电路主要是对从互感器中获取的模拟信号进行程控放大处理,由于电网中的各种因素会有大量谐波产生,使电流的波形发生变化,不符合A/D转换的相关要求,需要进行模拟信号电路的调理。A/D转换器采用MAX1320芯片作为主控制核心,该芯片采用了逐次逼近的转换技术,能够将模拟信号转换成数字信号进行输出。1.4 MCU电路在MCU电路中,采用了三种芯片作为装置的核心,如图3所示。MCU作为该装置的核心部件,主要负责采集信号的转换。采用ATmega128单片机作为变压器实验自动测试装置的核心部件。ATmega128因其高性能、低功耗的优势,得到了广泛的应用。作为AVR系列单片机中功能最全面的一款型号,先进的指令与执行时间,以及较高的吞吐率,能够有效解决功耗与速度之间的矛盾关

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