智能電力系統中單片機控制技術研究

摘 要：近年來，隨著社會對電力資源需求的與日俱增，對電力系統的運行質量也提出了更高的要求。與此同時，科學技術的進步，為電力系統的穩定運行提供了可靠的技術保障，電力系統愈發自動化、智能化，智能電力系統的控制性能也得以穩步提高，在此過程中，單片機控制技術在其中發揮著至關重要的作用。鑒于此，本文從硬件和軟件兩個層面對智能電力系統中單片機控制技術進行深入的研究，以期能夠提高單片機控制技術在智能電力系統中的應用水平。

關鍵詞：智能電力系統；單片機；控制技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.150

0 引言

隨著科學技術的發展，越來越多的智能化設備進入人們的生活，而這些智能化設備的控制功能，許多都是通過微控制器來實現，微控制器又稱之為單片機。相比于計算機，單片機的便攜性好，成本低，可獨立完成大部分處理任務。本文通過研究智能電力系統中單片機控制技術，將進一步促進單片機控制技術在電力領域中的應用。

1 智能電力系統中單片機控制技術的硬件分析

（1）控制功能。從智能電力系統的功能上來看，其可自動監測系統的運行負荷，當系統的實際運行負荷超出預先設置的標準值時，系統會自動調整輸電功能，并進行自動報警，以便檢修人員及時維修。智能電力系統采用模塊化思想進行設計，主要包含信號采集模塊、轉換模塊、處理模塊以及數據輸出模塊。這些模塊中，信號采集模塊可實時測定電力系統在運行過程中的電壓和電流，信號轉換模塊則可將采集的電壓和電流等數據進行轉換處理，使其成為可用于傳輸的數字信號，這樣便可通過單片機控制技術來對這些轉換后的數字信號進行處理。對于信號處理模塊來說，其也是單片機控制技術中的核心部分，通過該模塊的作用可使模擬信號轉換成數字信號的同時，還可將其與對應的數據限值做出核對，以此判斷系統行為的合理性。在智能電力系統中，數據輸出模塊是單片機控制技術的主要功能模塊，通過單片機控制技術的控制作用，可使數據輸出模塊自動調整智能電力系統的運行狀態，還可通過該模塊來傳輸控制信號。此外，單片機所需的低壓直流電是由電力供給裝置借助于轉換器對電流進行處理后獲得的。

（2）控制電路。單片機控制技術在智能電力系統中應用時，需要嚴格要求其運行電壓，一般情況下，單片機控制電路采用低壓直流電路，電壓可選擇5V或3.3V。由于大部分電力系統所使用的電流為高壓交流電，因此要使單片機正常工作，就必須從電網中進行取電，而這就需要調整電網電路，使電壓降低的同時，實現對控制頻率的調整。在單片機控制技術中，需要通過電容、二極管與電阻元件的應用來進行轉換器組裝，在該轉換器中，電阻相當于分壓元件，電容相當于調頻元件，而二極管則相當于限壓元件，這樣便可通過這三種元器件的作用使電壓轉換成低壓，防止電壓過高燒毀單片機。在單片機控制電路中，還設置有通信電路，通信電路由光電耦合器、集成電路、三極管和電阻等組成，利用拓撲結構來進行電路設計，可使單片機在控制過程中實現自動報警功能。

2 智能電力系統中單片機控制技術的軟件分析

（1）單片機控制技術的實施流程分析。在智能電力系統中，管理人員需要通過系統程序來發揮單片機控制技術的功能，軟件程序可對控制任務進行排序，明確控制任務中各步驟的實施次序。智能電力系統在運行過程中，其系統程序便會自動運行，在系統程序的作用下，信號采集模塊會自動實時采集電網中的電流及電壓信號，然后輸入測定的信號值，利用轉換裝置來對輸入的模擬信號進行轉換，使其轉換成數字信號的同時傳輸到單片機中進行處理，從而使單片機按照數字信號中的步驟次序來完成指定的控制動作。如果單片機所接收的數字信號存在異常時，則單片機會按照系統預設的行為來進行控制，并將異常的數字信號以預警信息的形式反饋給系統管理人員。

（2）信息采集模塊。在智能電力系統中，信號采集模塊有著復雜的運行流程，當系統啟動后，模塊會自動進行初始化設置，通過初始化設置可使系統中的各項參數恢復初始值。信號采集模塊在初始化后便會于某個時間零點進行模擬信號采集，采集時間主要是依據模擬信號的變化周期來確定的。在信號采集工作中，信號的采集時間應控制在一個周期內，在測定系統的電流及電壓信息后，需要對這些采集的信息進行預處理，分析采集的信號是否能夠利用單片機進行處理，如不能處理，則將無法處理的信號部分去除，然后重新采集對應信號。如可以處理，則系統會在計時結束后將采集到的信號發送給單片機處理。在單片機控制技術中，定時器的設置是非常重要的，通過對定時器程序進行設置，可為信號采集規定固定的采樣周期，在采樣周期結束后系統會自動中斷采樣，使系統恢復至初始狀態。

（3）遠程通信控制模塊。智能電力系統中，單片機控制技術所具有的自動報警功能，可使預警信號快速反饋給系統檢修人員，其功能實現是利用通信模塊來完成的，通信模塊主要采用主從式通信，在設計軟件程序時，需要確保主機能夠在特定周期下將模擬信號發送給從機，并接收從機反饋的信號，在對通信模塊進行程序設計時，需要采用海量的if語句，以此確保程序命令的執行能夠形成一個閉環。

3 結語

總而言之，單片機控制技術在智能電力系統中發揮著重要的控制作用，其也是智能電力系統得以穩定運行的可靠保障。通過單片機控制技術的應用，可使智能電力系統變得更加智能化，有效減少了系統控制過程中人力的投入，節約了系統管理成本，提高了智能電力系統的運行穩定性與控制精確性。隨著時間的不斷推移，單片機控制技術必將得到不斷的改進與優化，屆時該技術在我國電力領域中必將發揮更為重要的作用。

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作者簡介：許中璞（1986-），男，甘肅武威人，碩士研究生，講師，主要研究方向： 控制工程與電力電子信息技術。