摘要：本文介紹了變電站保護裝置調(diào)試臺的功能、要求、設計方法及軟件設計。并提出了基于單片機技術[1]開發(fā)的開入開出板的調(diào)試裝置，在保護裝置在生產(chǎn)過程當中的調(diào)試步驟，為保護裝置大規(guī)模生產(chǎn)的可生產(chǎn)性、可靠性提供了技術保障。

關鍵詞：單片機技術；變電站保護；軟件設計

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02

1 引言

變電站綜合自動化系統(tǒng)是適應變電站自動化技術的發(fā)展要求而推出的新一代微機保護，設備在出廠前必須經(jīng)過詳盡的調(diào)試檢驗。開發(fā)單板調(diào)試臺系列可對即將出廠的裝置中每一塊板件進行完備的測試，保證了裝置的可靠性，也提高了調(diào)試人員的整機調(diào)試效率。

電力保護裝置[2]對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到至關重要的作用，這就給電力保護裝置自身的可靠性提出了更高的要求。在電力保護裝置[3]生產(chǎn)過程中，針對保護產(chǎn)品的每一塊板卡都要進行自動化的測試，以滿足可靠性的要求。所以就必須開發(fā)一套有針對性的測試裝備，滿足高效率的測試要求。

2 板件設計概述

2.1 測試臺功能及測試流程。微機保護裝置具備模擬量采集、CPU處理單元、開入開出（I/O）板及背板組成，各個板件以插板方式以背板作為總線板，所有的插件都可以插入到背板上的哈?。℉arding）標準接口，組成保護裝置。

本文依據(jù)開入開出板的技術特點，利用單片機技術，設計一款自動化的單板測試臺，可自動對開入開出板進行測試，并通過將測試結(jié)果通過串口通訊，記錄在計算機里。

為了測試臺的最大使用原則，測試臺設定了多路的輸入輸出回路。開始測試時需要先根據(jù)被測板的類型進行接線，并將被測板插裝到測試的標準哈丁接口上。后臺計算機根據(jù)被測板的類型，設定測試的開入開出路的數(shù)量，對應的端口等，然后下發(fā)測試配置及啟動命令，此時，測試板即根據(jù)配置進行自動測試，測試完成后，測試板將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給計算機測試程序。計算機后臺對數(shù)據(jù)進行分析后，得出測試結(jié)論。

2.2 測試臺設計。一般情況下，開入開出板的作為電力設備現(xiàn)場斷路器的控制及信號狀態(tài)采集的功能，對于可靠性要求很高，所以針對開入開出板的測試，需要有嚴格的測試。以下為針對開入開出板設計的調(diào)試臺框圖。

大調(diào)試臺作為接線裝置，可以將不同板件，按照配置來接線，以適應各類不同板件的測試要求。輔助機箱內(nèi)部可以安裝對應板件的測試板，及本文接下來要介紹的主要內(nèi)容。后臺程序安裝在計算機中，通過串口和測試板連接。

2.3 計算機軟件設計。計算機測試軟件可根據(jù)板件的類型對測試板發(fā)送相對應的命令，測試板對被測的開入開出板進行測試，并將結(jié)果通過串口發(fā)送給計算機。

由計算機測試程序?qū)y試結(jié)果進行判斷，并形成測試報告保存在計算機中。

3 板件設計

該測試臺具備測試電力保護裝置開入開出板的功能要求。滿足開入狀態(tài)監(jiān)測、開出接口控制的功能。并能通過串行接口和計算機連接，將測試數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

3.1 開入回路設計。開入回路，內(nèi)外部用光耦隔離。

圖3 開入回路電路

其中D12和R38作限流用，D13作為防止反向接入信號，保護光耦器件。Z1可針對不同的外部開入信號，選擇不同的器件，確保在某一個值以上開入回路導通。

根據(jù)繼電保護裝置的開入回路的要求，在該測試板中配置16路開入回路。

3.2 開出回路設計。開出回路使用繼電器。

圖4 開出回路電路

繼電器控制端用光耦隔離。其中D16為繼電器線圈保護二極管，防止線圈信號反向。XJ1可控制兩個開出節(jié)點。

根據(jù)繼電保護裝置的開入回路的要求，在該測試板中配置16路開出回路。

3.3 通訊接口設計。采用RS232接口與計算機通訊[4]。RS232標準是美國電子工業(yè)聯(lián)合會制定的一種串行通訊接口標準。適合于數(shù)據(jù)傳輸率在0-20000bps范圍內(nèi)的通訊，光放應用于計算機與終端或外設之間的近距離連接。常用的轉(zhuǎn)換芯片是MAX232。

MAX232功能就是將控制器的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232的通訊電平（5V-15V），使用十分方便。

3.4 單片機選擇。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。

開入開出回路的接口可以直接和單片機的IO口連接，單片機通過改變IO口的輸入、輸出屬性，可對開入量進行信號狀態(tài)量采集，對開出量進行輸出控制。

AT98S51的UART接口和串行通訊接口連接，將UART的TTL通訊方式，轉(zhuǎn)換成RS232的通訊方式。

4 單片機軟件設計

該單片機有內(nèi)部的ROM和RAM，不用外擴存儲器，使用Keil V3軟件對測試板程序進行編程與調(diào)試。該測試板的程序流程如下圖所示：

在上圖中，測試板上電初始化以后，等待串口通訊發(fā)送的命令。初始化程序?qū)纹瑱C的IO口初始化為對應的輸入、輸出屬性。并初始化好串行通訊口，設定波特率、奇偶位、校驗位等。

計算機測試軟件根據(jù)所測試的板件類型設定測試配置，然后通過串口下發(fā)給測試板，并啟動測試。測試板在測試完成以后將測試結(jié)果發(fā)送給計算機。

5 結(jié)論

在本設計中，采用AT89S51單片機作為測試板的主控CPU，具備易于編程。通過單片機的IO口進行開入開出回路的測試，串行通訊接口滿足與計算機的連接。計算機通過串口發(fā)送命令，針對性的進行開入開出板件測試，并將測試結(jié)果在計算機中顯示出來。

該測試板的設計，滿足了電力保護裝置開入開出板的測試要求，自動化的測試方法給批量化生產(chǎn)提供了有效的手段。

參考文獻：

[1]姜大源，王勝元.單片機技術[M].北京：高教出版社，2005，6，1.

[2]陳德樹.計算機繼電保護原理與技術[M].北京：中國水利水電出版社，2006，4.

[3]張舉.微型計算機保護原理[M].北京：中國水利水電出版社，2004，2.

[4]龔尚福.微機原理與接口技術（第二版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2009，2.