基于ATT7022的电量采集模块硬件设计(2)
4.4 输出控制程序设计 21
5 系统调试及功能仿真 22
5.1 电源模块调试 22
5.2 核心控制模块调试 22
5.3 交流采集模块调试 23
5.4 控制模块测试 25
结 论 26
致 谢 28
参考文献29
1 绪论
1.1 课题研究背景及研究意义
电能被大规模使用以来，在很多领域对人们起着重要作用，已经成为人类活动中必不可少的一环。电能已经代表着一个时代的发展特征[1]。它不仅文持着国民经济的正常发展，而且还推动者现代工矿企业、农业和国防的发展[2]。
随着科技的进步，未来电网的发展方向一定是智能化，表现之一便是配电自动化。而我国普遍采用10kV电压等级向用户供电，这是我国电网发展的结果[3]。所以综合来看，要实现10kV配电网馈线自动化显得尤为重要。但是10kV馈电出线结构复杂多变，事故频发，文护检修困难[4]。尤其是城镇郊区和农村的许多架空输电线路，还存在着分支多、结构复杂的问题。缺乏统筹规划，管理的混乱，都导致这些线路安全可靠性较差，受外部环境影响太大，接地和短路故障就会经常出现，严重影响了电网的安全可靠供电[5][6]。
随着10kV配电网的不断改良，主干网的安全性逐步加强，可是如果接在主干网上的某一条支线的用户侧发生电力故障(主要是接地故障)，就会牵一发而动全身，导致整条线路停电，严重的甚至给社会经济带来巨大的损失。由于每条支线都链接着多个用户，所以难以在较短的时间内确定故障发生的线路段，也就不利于排除故障。同时，由于供电线路出了故障，该条线路上的用户被迫停电，就会引起供电部门和用户以及用户和用户之间的责任纠纷。
10kV智能开关控制器就解决了管理上的问题，提高了10kV线路供电可靠性[7]。它用于真空断路器的智能控制，当支线用户侧发生电力故障时，自动分闸，切断故障线路，保护主干网的正常供电。
而本文研究的电量采集模块就是10kV智能分界开关控制器的一个功能模块，该模块采用ATT7022芯片作为采集芯片，采集PT的电压信号和CT的电流信号，并计算出电压有效值和电流有效值，然后采用ARM微控制器LPC1778作为主控芯片，构建出数据采集处理通信系统，硬件上实现实时性、高精度，并且具有数据处理能力，结合操作系统例如Windows来实现，其数据处理能力灵活、稳定、强大，能够满足一般需求[8]。主控芯片LPC1778通过SPI接口获取ATT7022的电压和电流采样值，通过算术平均和中值滤波减小数值误差，再根据设定的阀值判断是否发生电力故障,给出简单的分合闸控制信号。
电力系统要实现实时监控、自动化调度，电量采集就是必不可少的前提条件，它的准确实时性能够直接影响这个系统的优越性，有着十分重要的作用。
一个电能质量监测系统的要求是数据计算能力大，响应快速，同步性好，精度高等等，其电量采集模块的优劣基本上决定了该装置的性能好坏。本文采用ATT7022作为采集芯片，实现了对三相交流电压信号和电流信号的实时采样[9]。
1.2 国内研究现状
1.3 本文主要工作
本课题主要研究基于ATT7022的电量采集系统，设计一个电量采集模块的硬件电路，分析其可行性并且选取合适的元器件，编写驱动程序并调试，测试电量采集的实时性、准确性，以及基本的故障判断和分合闸功能。确定采用主控芯片LPC1778和采集芯片ATT7022，能够实现10kV智能开关控制器其中的电量采集模块，进行基本的控制处理。