单片机控制备用电源设计

毕业设计

清华大学

毕业设计

单片机控制备用电源

自动投入装置的设计

作者姓名: 付冬生

所在学院: 机械学院

年级专业: 2005

学号: ************** 指导教师:

完成日期: 2010-5-25

单片机控制备用电源设计

摘要

目前随着国民经济的快速发展，电网规模在日益扩大，安全稳定运行的要求也在不断提高，作为自动装置的微机型备用电源自动投入装置得到了广泛的应用，其动作可靠性和适应性要求也越来越高。由于变电站主接线和运行方式灵活多变，目前微机型备自投装置所具备的自适应功能普遍需要完善。所谓自适应功能即自动根据一次运行方式切换动作逻辑的功能，一般是在装置的两个动作逻辑之间自动切换，动作逻辑本身考虑不周，决定了自适应功能适应性必然不会强。

传统的BZT装置是由电磁型、晶体管或集成电路型的电压继电器、时间继电器等构成，其功能单一，对不同的一次系统接线方式适应性差且可靠性低。从文献对十个火电厂用电系统BZT装置自投情况进行了统计，发现在41次工作电源失电故障中，就有24次备用电源未能完全自投成功，占全部失电次数的58.8%，其中，有7次是BZT装置失灵造成的。本设计针对BZT装置存在的问题，设计了一种以单片机AT89C51为核心的备用电源自动投入装置，该装置充分发挥了微机技术的智能化优势，灵活性强，维护方便，进一步提高了BZT装置的适用性，本设计能够使BZT装置迅速的切换至供电系统缩短了装置的投入时间，提高了供电的可靠性。

关键词：单片机；备用电源；毕业论文

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (3)

1.1课题设计目的 (3)

第二章系统设计 (4)

2.1 原始资料分析 (4)

2.1.1备用电源自动投入装置及其作用 (4)

2.1.2单片机设计控制备用电源的背景 (4)

2.1.3备用电源主线路设计 (5)

2.2 单片机选型 (6)

2.2.2外围器件的选择 (9)

第三章硬件系统设计 (11)

3.1 单片机硬件电路的设计 (11)

3.1.1时钟电路 (11)

3.1.2复位电路 (11)

3.2 模块电路设计 (12)

3.2.1 模拟量输入模块的组成 (13)

3.2.2电压形成回路和低通滤波电路 (13)

3.2.3 A/D转换器 (15)

3.2.4多路转换开关 (19)

3.2.5采样/保持电路 (20)

3.3开关量输入模块 (22)

3.4开关量输出模块 (23)

3.5单片机系统硬件电路图 (23)

第四章软件设计 (24)

4.1确定程序组成及其功能 (24)

4.1.1软件设计流程图 (24)

4.1.2 各程序的作用 (25)

4.2 选择语言，编写程序和调试程序 (25)

4.2.1 语言选择 (25)

4.2.2 编写程序 (26)

4.2.3软件调试 (39)

总结 (40)

致谢 (41)

参考文献 (41)

单片机控制备用电源设计

第一章绪论

1.1课题设计目的

通过做毕业设计，我对我的工作有了足够的了解，特别是我工作时所需的设备。我对应用单片机解决实际问题有了一些了解，不过由于单片机程序比较复杂，设计会遇到诸多的困难，但我不会放弃。我回将自己学到的知识运用起来，达到训练的目的。本设计能够使我对各门课程的综合运用和提高。通过毕业设计，巩固和加深我所学专业理论知识，锻炼分析和解决实际工程问题能力，培养和提高综合使用技术规范、技术资料，进行有关计算、设计、绘图和编写技术文件的初步技能，为今后参加水电站和变电所电气设计、安装、运行、检修、试验打下基础。

通过本毕业设计，使我初步掌握微机型备用电源自动投装置设计的思想、内容、方法和步骤。对实际问题实际分析有了一定的方法，培养了我将书本知识运用到实践的能力。

1.2 课题研究的意义

目前国内大部分变电站自动化系统都是采用单片机系统来实现的，利用单片机系统采集变电站模拟量、脉冲量、开关状态量及一些非电信号，经过功能的重新组合按照预定的程序和要求实现变电站的监视测量、协调和控制，实现数据共享和资源共享，提高变电站自动化的整体效益。我们早期应用的电磁型设备自投装置是由若干继电器，根据不同的运行方式，构成相应的备自投回路。电磁型设备自投的缺点是改变运行方式困难，逻辑回路设计复杂，继电器容易损坏，降低了供电可靠性，运行维护极为不便。

随着电子技术和计算机技术的发展，由微机系统构成的备自投保护可以通过分析输入装置的开关量和电流、电压，跟踪变电站系统当前的运行方式，自动判断是否满足充电、放电及动作条件，发跳合闸命令；并且可以通过编程完成各种更加复杂的逻辑和功能，满足电网一次接线要求。微机数字式备自投保护装置以其性能优、可靠性高、功能齐全、灵活性强，调试维护方便等优势起来越受到用户的青睐，在电力系统中得到广泛的应用。

第二章系统设计

2.1 原始资料分析

2.1.1备用电源自动投入装置及其作用

电力系统对变配电所所用电的供电可靠性要求很高，因为变配电所所用电一旦供电中断，可能造成整个变配电所无法正常运行，后果十分严重。因此，变配电所得所用电均设置有两个或两个以上的独立电源供电，一个工作，另一个备用，或互为备用。

备用电源子偶那个投入装置就是当工作电源因故障断开后，能自动迅速的将备用电源投入供电，或将用户自动切换到备用电源上，使用户不致停电的一种自动装置。

当工作电源消失时，备用电源的投入，可以手动操作，也可用AAT自动操作。手动操作较慢，中断供电时间较长，对正常生产有很大的影响，手动投入备用电源不能满足要求。采用AAT自动投入，中断供电时间只是自动装置的动作时间，时间很短，对生产无明显影响，因此AAT可大大提高供电的可靠性。

2.1.2单片机设计控制备用电源的背景

随着国民经济和电力事业的发展，电力用户对供电可靠性、连续性的要求也越来越高。为了减少用户的损失，保证供电电源的安全可靠和不间断供电，一般在110kV及以下等级的变电站采用了备用电源自投装置。

早期应用的电磁型备自投装置是由若干继电器，根据不同的运行方式，构成相应的备自投回路。电磁型备自投的缺点是改变运行方式困难，逻辑回路设计复杂，继电器容易损坏，降低了供电可靠性，运行维护极为不便。

随着电子技术和计算机技术的发展，由微机系统构成的备自投保护可以通过分析输入装置的开关量和电流、电压，跟踪变电站系统当前的运行方式，自动判断是否满足充电、放电及动作条件，发跳合闸命令；并且可以通过编程完成各种更加复杂的逻辑和功能，满足电网一次接线要求。微机数字式备自投保护装置以其性能优、可靠性高、功能齐全、灵活性强，调试维护方便等优势起来越受到用户的青睐，在电力系统中得到广泛的应用。

微机型自动装置核心部分是CUP模块，CUP模块可以是单片机、PLC等。由于单片机具有体积小、功耗低、功能强、可靠性高、实时性强、简单易学、使用方便灵巧、易于维护和操作、性能