單片機在變壓器三備一系統(tǒng)中的應用

汪 濤

（國家新聞出版廣電總局724臺，陜西 岐山 722400）

0 引 言

DX600發(fā)射機原機使用三臺美國OLSUN公司10 kV/205 V干式變電器，對3個PB分別提供獨立功率電源.美國公司生產(chǎn)的主用變壓器引進已運行近15年，當夏季高溫氣候時，鐵芯最高溫度可達170 ℃，如果出現(xiàn)故障，可能無法在短期內正常給PB單元提供電源。經(jīng)過參數(shù)參考對比后，選擇增加一臺昆明賽格邁的10 kV/205 V容量500 kVA干式變壓器做為備份主用變壓器電源，設計安裝成一套三備一切換裝置，可對將原3臺美國干式變電器中任意某一臺故障時進行快速切換使用。

1 備用變壓器與刀開關的安裝

獨立設計制作三套HS13-1500V/31BX刀開關。該刀開關屬于刀形轉換開關，采取中央杠桿操作機構式，配備有滅弧裝置，額定工作電壓為380 VAC，額定工作電流達到1 500 A。在PB1、PB2、PB3變壓器的頂部平行安裝固定好三套HS13-1500V/31BX刀開關，一個變壓器對應一套刀開關。每套刀開關有左右各一組三端接口，將每一組的三端接口分為A、B、C三端，將三套刀開關相同一側定為公共側，將三套刀開關的公共側的A端用銅排串聯(lián)，同理將B、C端用銅排串聯(lián)（三根銅排套上高壓絕緣熱縮管）。串聯(lián)好的A、B、C三根銅排依次用大電流電纜接在備用變壓器的次級輸出端A、B、C三相上。三套刀開關的另外一側的三端分別用大電流電纜與對應的變壓器的次級A、B、C三相連接。PB1、PB2、PB3輸出的125 VDC電源，通過三個單相雙擲開關KA、KB、KC與備用變壓器進行切換；PB1、PB2、PB3輸出的三相205 VAC電源，通過三套三相雙擲開關K1、K2、K3與備用變壓器進行切換，如圖1所示。

該安裝設計方案很好地解決了用一臺備用變壓器對任意三臺主用變壓器進行備份切換，實現(xiàn)了快速切換的目的，但存在隱患，即有可能有兩臺或兩臺以上的主用變壓器都切換到備用變壓器上工作，會就對備用變壓器造成極大負荷，損壞備用變壓器。

2 譯碼電路告警與控制

告警電路可以采用數(shù)字電路74LS138組成一個3線8線譯碼，通過地址端接三個觸動開關進行模式篩選，原理如圖2所示。當S1、S2或S3中有合上的開關時，說明有對應的變壓器切換到了備用變壓器工作。當出現(xiàn)非正常工作模式時，如S1與S2同時切換到合的位置，說明PB1與PB2同時使用了備用變壓器，則Y5（10腳）輸出低電平，使U2的10腳輸出高電平，觸發(fā)告警器報警，同時DS1與DS3都亮起紅燈，指示報警的位置。

此電路原理簡單，制作方便，可以采用單片機方式設計告警控制電路，同樣可以起到告警的作用，還可以對告警有所升級。

3 單片機告警控制電路

控制芯片采用89C52，是INTEL公司MCS-51系列單片機中的基本產(chǎn)品。它采用ATMEL公司可靠的CMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結合了CMOS的高速和高密度技術以及CMOS的低功耗特征，基于標準的MCS-51單片機體系結構和指令系統(tǒng)，屬于89C51增強型單片機版本，集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等更多功能。89C52內置8位中央處理單元、512字節(jié)內部數(shù)據(jù)存儲器RAM、8k片內程序存儲器（ROM）、32個雙向輸入/輸出（I/O）口、3個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結構、一個全雙工串行通信口和片內時鐘振蕩電路。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式?？臻e模式下，凍結CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其他功能[1]。根據(jù)單片機特性，設計時序控制原理圖如圖3所示。

圖1 三備一刀開關安裝原理圖

圖2 74LS138告警控制原理圖

圖3 單片機告警控制原理圖

89C52的P0端口設置為狀態(tài)輸入口，把S1、S2、S3的開關信息轉換成P0.0、P0.1、P0.2的高低電平信號；P1.0到P1.5做為狀態(tài)輸入信號，控制6只發(fā)光二極管，其中3只紅色3只綠色，紅色代表工作在備份變壓器狀態(tài)，綠色代表工作在主用變壓器狀態(tài)；P3.3做為非正常工作模式告警信號；S4作為單片機復位按鈕，通過編程實時讀取P0.0～P0.2的狀態(tài)信號。當三個電平為全高電平時，DS1、DS3、DS5三只綠色二極管亮起，表示三個PB都工作在主用變壓器狀態(tài)；當只有PB1啟用備用變壓器時，S1被合上，P0.0端口監(jiān)測到低電平，使P1.0低電平DS1滅，使P1.1輸出高電平，則DS2（紅）指示燈亮，同時在P3.3端口輸出1.5 s的1 kHz頻率的信號，推動無源峰嗚器DEEP產(chǎn)生一個特定的聲音持續(xù)1.5 s的時間；當只有PB2啟用備用變壓器時，S2被合上，P0.1端口監(jiān)測到低電平，使P1.2低電平DS3滅，使P1.3輸出高電平，則DS4（紅）指示燈亮，同時在P3.3端口輸出1.5 s的2 kHz頻率的信號，推動無源峰嗚器DEEP產(chǎn)生一個特定的聲音持續(xù)1.5 s的時間；當只有PB3啟用備用變壓器時，S3被合上，P0.2端口監(jiān)測到低電平，使P1.4低電平DS5滅，使P1.5輸出高電平，則DS6（紅）指示燈亮，同時在P3.3端口輸出1.5 s的3 kHz頻率的信號，推動無源峰嗚器DEEP產(chǎn)生一個特定的聲音持續(xù)1.5 s的時間。

當有兩個PB或兩個以上PB都切換到了備用變壓器時，監(jiān)測到P0.0到P0.2端口上有兩個或兩個以上的低電平時，對應的指示電路如圖3不變。在P3.3端口產(chǎn)生一個對應特定聲音后，會緊接著增加一個持續(xù)的1.5 kHz頻率的聲音信號，用以提示工作在錯誤模式下。直到切換到允許的工作模式時，持續(xù)的1.5 kHz頻率的聲音信號才會被中斷。

4 單片機電路與譯碼電路的比較

采用89C52單片機設計的告警電路與采用74LS138譯碼器設計的告警電路同時滿足變壓器三備一告警電路的設計要求。74LS138譯碼電路設計思路簡單清晰，電路制片簡單；單片機電路設計也很簡單，同時豐富了電路功能，加入了生動的聲音識別，用戶不僅可以直觀從指示上知道操作的位置，而且可以通過聲音進行識別；采用單片機電路設計還可增加簡單的通信電路，實現(xiàn)與計算機的連接，擴展遠程監(jiān)控系統(tǒng)，方便值班人員實時了解設備的工作。

5 結 論

單片機在現(xiàn)代生活中不斷應用與加強，不僅解決了許多技術問題，還提升了應用，減輕了人們的工作強度。充分應用單片機電路來實現(xiàn)變壓器三備一告警電路，解決了現(xiàn)階段電路工作非正常模式下的告警功能，也為遠程監(jiān)控提供了最好的解決方案，使DX-600發(fā)射機主變壓器系統(tǒng)在突發(fā)故障時能采用最快、最經(jīng)濟的方式實現(xiàn)備設備份切換，同時完善告警保護電路，避免切換過程中忙中出錯而發(fā)生事故，有利地保障了發(fā)射機的安全有效輸出。

[1] 百 度 文 庫 .89C52 介 紹 [EB/OL].（2012-12-01）[2017-12-09].https://wenku.baidu.com/view/f57dac67b84ae45c3b358c77.html.