在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機在并入電網(wǎng)后，需要對其輸出電壓、輸出電流、功率因素和輸出功率等電氣參數(shù)進行監(jiān)測，然后工作人員就可以依據(jù)這些參數(shù)對發(fā)電機進行各種控制，使發(fā)電機的輸出符合電網(wǎng)要求，以保持電網(wǎng)安全可靠地工作運行。
以前要實時測量這些參數(shù)又要保持較高的精度，即使是利用價格昂貴的常規(guī)測量儀器，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、電子計算機應(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)采集測試技術(shù)發(fā)生了根本性的變化，以單片機或微處理器為主體的電氣參數(shù)微機采集系統(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，同時也促進電力生產(chǎn)與使用的調(diào)度管理全面實現(xiàn)自動化，為達到無人值班或少人值班創(chuàng)造了條件，實現(xiàn)了對電氣參數(shù)的快速準(zhǔn)確的在線實時監(jiān)測，工作人員無需親自在現(xiàn)場，這為保障工作人員的安全也提供可靠的方法。
該設(shè)計就是為了對電機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，利用各種變換處理電路，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機組成一個電氣參數(shù)的采集變送系統(tǒng)，使電機輸出的任何變化都能被該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時地捕捉到，供工作人員使用。工作人員無須親自到測量現(xiàn)場中，電氣參數(shù)由該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集并進行一定的處理變化（如降壓，模/數(shù)轉(zhuǎn)化等）后就可以送到主控計算機進行數(shù)據(jù)處理，工作人員在主控中心就可以實時了解電機的工作狀態(tài)，進行控制，使電機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)。
變化處理部分是對接觸采集部分所送出的信號進行各種變化處理加工，如對信號進行濾波，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)信號輸出，以利于以后對信號進行數(shù)字處理。
輸入接口部分是將被第二部分電路進行變化處理過的信號送入單片機進行處理。
單片機部分和監(jiān)測控制中心相連，對第二部分輸出的數(shù)字信號進行一定的處理，然后將所需要的符合要求的這些數(shù)字信號送入監(jiān)控中心。
上述各個部分都是功能模塊的含義，在實際工作中，這些功能塊所表達的具體裝置或儀 器的伸縮性是很大的。
本模塊是采集并輸出可以直觀識別被采集對象中人們所需要的某些參數(shù)信號，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地從信號參數(shù)采集源點把所需的信息通過其載 體傳輸?shù)捷敵龆�，整個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)鬏斝盘柕哪?力，還需要具有在外界各種干擾情況下能夠提取信號中所包含的有用信息的能力。
在設(shè)計之前，需要對系統(tǒng)要求作具體的了解和分析。
�、俦徊杉瘜ο蟮臉O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被采集對象的變化情況，動態(tài)精度要求；⑤被采集對象的性質(zhì)；⑥使用環(huán)境、溫度、濕度和氣壓等。
設(shè)計過程：
(1)方案選擇。為了設(shè)計一個符合要求的系統(tǒng)，首先是選擇一個理想的方案，在設(shè)計之前，提出幾種可能的方案，然后進行比較，最后選擇一個最佳方案。
(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)各個環(huán)節(jié)的設(shè)計與制造。在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式確定后，對各組成環(huán)節(jié)進行設(shè)計，包括機械、電氣線路的設(shè)計和元器件的選擇。
(4)總裝調(diào)試和實驗分析。各環(huán)節(jié)設(shè)計制造完成后與模擬的被采集對象相聯(lián)系進行總裝和調(diào)試。進行對整個系統(tǒng)的整體分析和評估。
在單片機部分中，硬件和軟件對系統(tǒng)都很重要，因此要注意硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。
2系統(tǒng)框圖
由于發(fā)電機輸出的是高電壓、大電流。一般普通的采集測量工具無法直接進行采樣工作。所以首先需要對輸出的電壓和電流進行初步的降壓和降流，可以在發(fā)電機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電壓和電流進行進一步降幅，使它們完全符合整個系統(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)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的波動，運行環(huán)境的改變等等，都會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，對經(jīng)降幅電路輸出的電壓和電流進行濾波，使輸出只是50 Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波。
單片機的輸入只能是數(shù)字信號，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。
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)單片機開始工作，可以在濾波電路和單片機的中斷接口之間接一個電壓比較電路或過零比較電路。當(dāng)濾波電路對從前面的互感器和降幅電路傳輸出的電氣參數(shù)信號進行濾波后，在后加一個支路，濾波后的電氣信號從該支路經(jīng)電壓比較電路（過零比較電路）進入單片機的外中斷接口，用于單片機的觸發(fā)工作或其他用途，因此要對單片機的中斷口進行合理的設(shè)置。
3 結(jié)語
介紹了一種發(fā)電機電氣參數(shù)微機采集傳輸模塊的設(shè)計方法，參照該方法在實際中可以設(shè)計出較滿意的采集傳輸系統(tǒng)。
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