基于嵌入式單片機的電力系統應用技術

馬連榮

摘 ?要：電力系統已經逐漸成為當前社會各行各業所需要的必要系統，沒有電力系統的支持，各種電力設備無法被正常使用，電能也無法被有效輸送。城市用電量大幅度增加，因此電力系統也會經常性地出現超負荷的情況，線路被影響后無法被繼續有效應用，考慮到長遠的用電需求，技術人員可以利用新型單片機設備來改進電力系統，使其滿足智能化應用的需求。

關鍵詞：嵌入式單片機;電力系統;應用技術;智能化改造

嵌入式單片機是一種新型控制器，具有微型的特點，主要被應用到系統控制環節中，具有極高的集成度與可靠性，運行電壓偏低，整體體積比較少，待機時間比一般的控制器更長，擴展度偏高，組成構件相對靈活，應用成本比較低，同時在性價比方面也有優勢。優化現代電力系統時，可運用這種單片機設備，以更加智能化的技術手段控制電力系統，實現監測系統的需求。

1 嵌入式單片機設備分析

嵌入型單片機作為控制器可以被運用到很多類型的電力系統中，控制器為控制系統的核心裝置，使用重用計算機設備可實現對對象系統的全面控制，該系統具有良好的泛用性優勢。使用單片機設備即可形成完整的嵌入式系統，其由存儲器、運算器、輸出輸入設備共同構成，具有普遍性、本質性與歷史性的使用優勢，不需在系統內部占用過多的空間，使用過程比較便捷。

2 電力系統硬件設置情況分析

2.1 電力系統模塊設置情況

將單片機設備嵌入到電力系統中之后，原有模塊需要被調整，利用控制其可以對電力系統的整體負荷進行考察，一旦發現負荷數值超出一定的限制，系統就會提供預警信息，視乎人員可確定系統故障的位置，進行實時化系統維修工作，在單片機的支持下，系統控制與維修工作的整體效率被提升，考慮到應用單片機的需求，還需對技術模塊展開調整。

處理信號采集模塊中的問題，首先需測定電流與電壓的具體數值，將精準獲取的數值輸入到系統中，進入到信號轉換模塊中，對采集獲取的信號進行轉換，確保單片機設備可以處理數據。而后信號處理模塊可發揮出作用，單片機被啟用，直接處理數字信號，對比數據限值，根據線路的真實情況情況確定處理信號時使用的方法。最后利用輸出模塊將電力數據有效輸出，與其他模塊相比，該模塊具有的功能更加復雜，利用該種模塊可調整電力系統的運行狀態，還能在一定的范圍內傳輸重要的信號，負責管理電力系統的工作的人員可以結電力系統的狀態來完成其他系統管理事務。

單片機給電力控制工作提供了極為關鍵的支持，供給電力的裝置同樣是現代電力系統的重要硬件設備，沒有該系統，電能就無法被輸送到電力系統之中。監控系統在有電能應用需求時，可直接從電網中獲取必要的電能資源，通過轉換機設備可獲取低壓直流電。運用單片機系統后，各個模塊都可以被正常使用。

為了能夠實現電力智能監控系統的自動報警功能，需要對報警所使用的通信電路進行設計。在通信電路中，一般需要包括集成電路、光電耦合器、電阻以及三極管元件等裝置。通信電路的總線實行拓撲結構，分別與數十個節點相連接，以便提高信號傳輸的質量，實現信號的網狀結構范圍發展，實現短時間內信號的大范圍傳播。光電耦合器的作用則是盡可能的過濾掉不需要的干擾信號，避免對所需要傳輸的信號造成影響。

2.2 電路設計分析

使用單片機設備時，需要注意到電壓設置要求，設置電路時，需將其設置為直流低壓型電路，但是根據電力系統處理經驗可以發現，大部分電力系統使用的均為高壓直流電，為了在電力供給過程中從電網中獲取電能資源，必須調整電網系統中的電路，調整頻率的同時，還要將電壓有效降低，可對電路的組成元件進行調整，如電阻元件、電容元件與二極管裝置等，轉變原有的高壓系統，控制高壓電路給單片機設備的影響。

處理單片機電路時，還需要考慮到報警功能的使用需要，以報警裝置為核來調整通信線路，將原有線路改造成集成線路，切實地將線路的報警功能發揮出來，優化節點處的線路連接問題。

3 電力系統的軟件設置情況分析

3.1 應用監控軟件

對于智能電力控制系統軟件而言，其最主要的作用便是對系統工作的執行進行排序，確定每個工作步驟的執行次序。當系統被開啟之后，整個智能電力監控系統程序便開始正式運行，此時信號采集系統開始實時對電網中的電壓信號與電流信號進行測定，并將測定信號值輸入;輸入信號先通過信號轉換裝置由模擬信號轉換至數字信號，隨后才進一步傳輸至單片機處理裝置中進行處理;當單片機發現異常輸入信號之后，會根據單片機預設的系統行為方式對系統工作狀態進行控制，即關閉某段輸電網絡的正常功能，同時將預警信息傳輸至電網管理人員，通過控制中心的顯示屏或者是信息傳輸網絡發送到管理人員的移動設備上。至此，整個智能電力監控系統的工作流程結束。

3.2 采集信號

信號采集模塊的工作模式較為復雜，首先需要將模塊進行初始化，使各個裝置的工作參數達到初始值;其次，在規定一個時間零點之后開始對電網中某一段時間內的信號進行采集。一般來說，信號采集的時間應當根據電網中信號的變化周期來進一步確定，信號采集工作也應當盡可能在一個周期內完成;當信號采集裝置獲取到電網信息中電壓與電流信息之后，不能直接將信號傳遞給單片機進行處理，而應當先對采集信號進行預處理，初步判定采集信號是否符合單片機的處理要求。如果信號質量較差或存在其他問題，則應當將此段信號舍去，對電網中的相應信號進行重新采集;如果信號通過預處理確定符合相應要求，則可以將信號傳遞至單片機進行處理，此時計時結束，采樣工作開始進入下一個工作周期。在此模塊的軟件編寫中，最值得注意的便是定時器的設置程序。定時器除了需要記錄采樣時間之外，還應該在采樣時間達到一個采樣周期之后自動中斷該節采樣工作，同時回到初始狀態。

3.3 使用通信模塊

為了能夠更加迅速的將預警信號傳遞給管理人員，電力監控系統所使用的通信模塊大多選用主從式通信方式，眾多從機在主機的控制下完成相應的通信工作。對此，軟件程序設計要求主機能夠在某一個既定的周期向從機發送信號，并接受反饋信號。整個軟件程序需要使用到大量的if語句完成程序命令的循環。

4 結束語

電力系統被應用到不同的技術平臺中，都必須保持著比較高的穩定性，因此可知電力控制工作的重要意義，本文主要利用嵌入式單片機設備對電力系統建筑進行控制，不僅僅可以通過自動化的方式來控制系統連接的各種電力設備，同時還可以使整個電力控制工作呈現出更強的智能化特點，電力監控的成本損失被有效控制，技術人員應當針對嵌入型單片機的使用條件，及時更新硬件與軟件裝置。

參考文獻

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