智能电力系统中单片机控制技术研究

摘 要：近年来，随着社会对电力资源需求的与日俱增，对电力系统的运行质量也提出了更高的要求。与此同时，科学技术的进步，为电力系统的稳定运行提供了可靠的技术保障，电力系统愈发自动化、智能化，智能电力系统的控制性能也得以稳步提高，在此过程中，单片机控制技术在其中发挥着至关重要的作用。鉴于此，本文从硬件和软件两个层面对智能电力系统中单片机控制技术进行深入的研究，以期能够提高单片机控制技术在智能电力系统中的应用水平。

关键词：智能电力系统；单片机；控制技术

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

0 引言

随着科学技术的发展，越来越多的智能化设备进入人们的生活，而这些智能化设备的控制功能，许多都是通过微控制器来实现，微控制器又称之为单片机。相比于计算机，单片机的便携性好，成本低，可独立完成大部分处理任务。本文通过研究智能电力系统中单片机控制技术，将进一步促进单片机控制技术在电力领域中的应用。

1 智能电力系统中单片机控制技术的硬件分析

（1）控制功能。从智能电力系统的功能上来看，其可自动监测系统的运行负荷，当系统的实际运行负荷超出预先设置的标准值时，系统会自动调整输电功能，并进行自动报警，以便检修人员及时维修。智能电力系统采用模块化思想进行设计，主要包含信号采集模块、转换模块、处理模块以及数据输出模块。这些模块中，信号采集模块可实时测定电力系统在运行过程中的电压和电流，信号转换模块则可将采集的电压和电流等数据进行转换处理，使其成为可用于传输的数字信号，这样便可通过单片机控制技术来对这些转换后的数字信号进行处理。对于信号处理模块来说，其也是单片机控制技术中的核心部分，通过该模块的作用可使模拟信号转换成数字信号的同时，还可将其与对应的数据限值做出核对，以此判断系统行为的合理性。在智能电力系统中，数据输出模块是单片机控制技术的主要功能模块，通过单片机控制技术的控制作用，可使数据输出模块自动调整智能电力系统的运行状态，还可通过该模块来传输控制信号。此外，单片机所需的低压直流电是由电力供给装置借助于转换器对电流进行处理后获得的。

（2）控制电路。单片机控制技术在智能电力系统中应用时，需要严格要求其运行电压，一般情况下，单片机控制电路采用低压直流电路，电压可选择5V或3.3V。由于大部分电力系统所使用的电流为高压交流电，因此要使单片机正常工作，就必须从电网中进行取电，而这就需要调整电网电路，使电压降低的同时，实现对控制频率的调整。在单片机控制技术中，需要通过电容、二极管与电阻元件的应用来进行转换器组装，在该转换器中，电阻相当于分压元件，电容相当于调频元件，而二极管则相当于限压元件，这样便可通过这三种元器件的作用使电压转换成低压，防止电压过高烧毁单片机。在单片机控制电路中，还设置有通信电路，通信电路由光电耦合器、集成电路、三极管和电阻等组成，利用拓扑结构来进行电路设计，可使单片机在控制过程中实现自动报警功能。

2 智能电力系统中单片机控制技术的软件分析

（1）单片机控制技术的实施流程分析。在智能电力系统中，管理人员需要通过系统程序来发挥单片机控制技术的功能，软件程序可对控制任务进行排序，明确控制任务中各步骤的实施次序。智能电力系统在运行过程中，其系统程序便会自动运行，在系统程序的作用下，信号采集模块会自动实时采集电网中的电流及电压信号，然后输入测定的信号值，利用转换装置来对输入的模拟信号进行转换，使其转换成数字信号的同时传输到单片机中进行处理，从而使单片机按照数字信号中的步骤次序来完成指定的控制动作。如果单片机所接收的数字信号存在异常时，则单片机会按照系统预设的行为来进行控制，并将异常的数字信号以预警信息的形式反馈给系统管理人员。

（2）信息采集模块。在智能电力系统中，信号采集模块有着复杂的运行流程，当系统启动后，模块会自动进行初始化设置，通过初始化设置可使系统中的各项参数恢复初始值。信号采集模块在初始化后便会于某个时间零点进行模拟信号采集，采集时间主要是依据模拟信号的变化周期来确定的。在信号采集工作中，信号的采集时间应控制在一个周期内，在测定系统的电流及电压信息后，需要对这些采集的信息进行预处理，分析采集的信号是否能够利用单片机进行处理，如不能处理，则将无法处理的信号部分去除，然后重新采集对应信号。如可以处理，则系统会在计时结束后将采集到的信号发送给单片机处理。在单片机控制技术中，定时器的设置是非常重要的，通过对定时器程序进行设置，可为信号采集规定固定的采样周期，在采样周期结束后系统会自动中断采样，使系统恢复至初始状态。

（3）远程通信控制模块。智能电力系统中，单片机控制技术所具有的自动报警功能，可使预警信号快速反馈给系统检修人员，其功能实现是利用通信模块来完成的，通信模块主要采用主从式通信，在设计软件程序时，需要确保主机能够在特定周期下将模拟信号发送给从机，并接收从机反馈的信号，在对通信模块进行程序设计时，需要采用海量的if语句，以此确保程序命令的执行能够形成一个闭环。

3 结语

总而言之，单片机控制技术在智能电力系统中发挥着重要的控制作用，其也是智能电力系统得以稳定运行的可靠保障。通过单片机控制技术的应用，可使智能电力系统变得更加智能化，有效减少了系统控制过程中人力的投入，节约了系统管理成本，提高了智能电力系统的运行稳定性与控制精确性。随着时间的不断推移，单片机控制技术必将得到不断的改进与优化，届时该技术在我国电力领域中必将发挥更为重要的作用。

参考文献：

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作者简介：许中璞（1986-），男，甘肃武威人，硕士研究生，讲师，主要研究方向： 控制工程与电力电子信息技术。