基于嵌入式单片机的电力系统应用技术

马连荣

摘  要：电力系统已经逐渐成为当前社会各行各业所需要的必要系统，没有电力系统的支持，各种电力设备无法被正常使用，电能也无法被有效输送。城市用电量大幅度增加，因此电力系统也会经常性地出现超负荷的情况，线路被影响后无法被继续有效应用，考虑到长远的用电需求，技术人员可以利用新型单片机设备来改进电力系统，使其满足智能化应用的需求。

关键词：嵌入式单片机;电力系统;应用技术;智能化改造

嵌入式单片机是一种新型控制器，具有微型的特点，主要被应用到系统控制环节中，具有极高的集成度与可靠性，运行电压偏低，整体体积比较少，待机时间比一般的控制器更长，扩展度偏高，组成构件相对灵活，应用成本比较低，同时在性价比方面也有优势。优化现代电力系统时，可运用这种单片机设备，以更加智能化的技术手段控制电力系统，实现监测系统的需求。

1 嵌入式单片机设备分析

嵌入型单片机作为控制器可以被运用到很多类型的电力系统中，控制器为控制系统的核心装置，使用重用计算机设备可实现对对象系统的全面控制，该系统具有良好的泛用性优势。使用单片机设备即可形成完整的嵌入式系统，其由存储器、运算器、输出输入设备共同构成，具有普遍性、本质性与历史性的使用优势，不需在系统内部占用过多的空间，使用过程比较便捷。

2 电力系统硬件设置情况分析

2.1 电力系统模块设置情况

将单片机设备嵌入到电力系统中之后，原有模块需要被调整，利用控制其可以对电力系统的整体负荷进行考察，一旦发现负荷数值超出一定的限制，系统就会提供预警信息，视乎人员可确定系统故障的位置，进行实时化系统维修工作，在单片机的支持下，系统控制与维修工作的整体效率被提升，考虑到应用单片机的需求，还需对技术模块展开调整。

处理信号采集模块中的问题，首先需测定电流与电压的具体数值，将精准获取的数值输入到系统中，进入到信号转换模块中，对采集获取的信号进行转换，确保单片机设备可以处理数据。而后信号处理模块可发挥出作用，单片机被启用，直接处理数字信号，对比数据限值，根据线路的真实情况情况确定处理信号时使用的方法。最后利用输出模块将电力数据有效输出，与其他模块相比，该模块具有的功能更加复杂，利用该种模块可调整电力系统的运行状态，还能在一定的范围内传输重要的信号，负责管理电力系统的工作的人员可以结电力系统的状态来完成其他系统管理事务。

单片机给电力控制工作提供了极为关键的支持，供给电力的装置同样是现代电力系统的重要硬件设备，没有该系统，电能就无法被输送到电力系统之中。监控系统在有电能应用需求时，可直接从电网中获取必要的电能资源，通过转换机设备可获取低压直流电。运用单片机系统后，各个模块都可以被正常使用。

为了能够实现电力智能监控系统的自动报警功能，需要对报警所使用的通信电路进行设计。在通信电路中，一般需要包括集成电路、光电耦合器、电阻以及三极管元件等装置。通信电路的总线实行拓扑结构，分别与数十个节点相连接，以便提高信号传输的质量，实现信号的网状结构范围发展，实现短时间内信号的大范围传播。光电耦合器的作用则是尽可能的过滤掉不需要的干扰信号，避免对所需要传输的信号造成影响。

2.2 电路设计分析

使用单片机设备时，需要注意到电压设置要求，设置电路时，需将其设置为直流低压型电路，但是根据电力系统处理经验可以发现，大部分电力系统使用的均为高压直流电，为了在电力供给过程中从电网中获取电能资源，必须调整电网系统中的电路，调整频率的同时，还要将电压有效降低，可对电路的组成元件进行调整，如电阻元件、电容元件与二极管装置等，转变原有的高压系统，控制高压电路给单片机设备的影响。

处理单片机电路时，还需要考虑到报警功能的使用需要，以报警装置为核来调整通信线路，将原有线路改造成集成线路，切实地将线路的报警功能发挥出来，优化节点处的线路连接问题。

3 电力系统的软件设置情况分析

3.1 应用监控软件

对于智能电力控制系统软件而言，其最主要的作用便是对系统工作的执行进行排序，确定每个工作步骤的执行次序。当系统被开启之后，整个智能电力监控系统程序便开始正式运行，此时信号采集系统开始实时对电网中的电压信号与电流信号进行测定，并将测定信号值输入;输入信号先通过信号转换装置由模拟信号转换至数字信号，随后才进一步传输至单片机处理装置中进行处理;当单片机发现异常输入信号之后，会根据单片机预设的系统行为方式对系统工作状态进行控制，即关闭某段输电网络的正常功能，同时将预警信息传输至电网管理人员，通过控制中心的显示屏或者是信息传输网络发送到管理人员的移動设备上。至此，整个智能电力监控系统的工作流程结束。

3.2 采集信号

信号采集模块的工作模式较为复杂，首先需要将模块进行初始化，使各个装置的工作参数达到初始值;其次，在规定一个时间零点之后开始对电网中某一段时间内的信号进行采集。一般来说，信号采集的时间应当根据电网中信号的变化周期来进一步确定，信号采集工作也应当尽可能在一个周期内完成;当信号采集装置获取到电网信息中电压与电流信息之后，不能直接将信号传递给单片机进行处理，而应当先对采集信号进行预处理，初步判定采集信号是否符合单片机的处理要求。如果信号质量较差或存在其他问题，则应当将此段信号舍去，对电网中的相应信号进行重新采集;如果信号通过预处理确定符合相应要求，则可以将信号传递至单片机进行处理，此时计时结束，采样工作开始进入下一个工作周期。在此模块的软件编写中，最值得注意的便是定时器的设置程序。定时器除了需要记录采样时间之外，还应该在采样时间达到一个采样周期之后自动中断该节采样工作，同时回到初始状态。

3.3 使用通信模块

为了能够更加迅速的将预警信号传递给管理人员，电力监控系统所使用的通信模块大多选用主从式通信方式，众多从机在主机的控制下完成相应的通信工作。对此，软件程序设计要求主机能够在某一个既定的周期向从机发送信号，并接受反馈信号。整个软件程序需要使用到大量的if语句完成程序命令的循环。

4 结束语

电力系统被应用到不同的技术平台中，都必须保持着比较高的稳定性，因此可知电力控制工作的重要意义，本文主要利用嵌入式单片机设备对电力系统建筑进行控制，不仅仅可以通过自动化的方式来控制系统连接的各种电力设备，同时还可以使整个电力控制工作呈现出更强的智能化特点，电力监控的成本损失被有效控制，技术人员应当针对嵌入型单片机的使用条件，及时更新硬件与软件装置。

参考文献

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