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微机测控技术论文
微机测控技术论文 微机测控技术论文篇一 微机测控软件抗干扰技术研究 摘要：在现今自动化技术飞速发展的今天，电力系统中也开始大规模 的使用微型计算机，例如在微机保护装置以及在变电站监控系统中采用大量的测 控装置等。对于测控装置来说，它主要的功能首先是包括同期的装置，其次是对 站内的变压器开关、功率及位置信号以及开关量等信息进行采集的工作。整个监 控系统能否正常的运行一部分取决于测控装置运行的稳定性，但是电力系统的现 场一般都存在非常多的干扰，所以如何将测控装置的抗干扰能力提升就成为了保 证这些装置稳定运行的最基本条件。装置的抗干扰能力在提升时，通过提升其硬 件抗干扰电路或者提升其软件抗干扰这两种措施进行来进行。这其中，软件抗干 扰能够在系统已经受到干扰的情况下来补救，这样就显现出软件抗干扰所具有的 灵活性以及节省硬件资源的特点，因此，软件抗干扰也受到了越来越多的重视。关键词：微机测控软件 抗干扰 技术 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：
1007-9416(2014)05-0075-02 1 干扰源以及装置受到干扰影响后产生的故障现象 现今，测控系统工作主要受两种干扰源干扰，一种是测控装置在采样 的过程中回路线较长而产生的干扰，在现场，各种各样的干扰可以沿着测控装置 的线路串入，这时测控装置的单片机系统的输出回路或者输入回路就会受到一定 的干扰，测控装置的输入回路或者是输出回路就会被干扰混乱，信号也会因为干 扰而变得混乱。另外一种是受到空间的电磁辐射干扰而产生的混乱。测控装置受 到相应的干扰时，主要会发生以下两种内部故障现象：(1)正常程序会因为程序 计数器的被破坏而产生正常运行程序“跑飞”的现象。程序“跑飞”现象会产生很多 的影响，数据存储区的数据可能会被破坏，或者程序死循环的情况出现，这样的 故障一般都会发生在测控的现场。(2)每一个单片机内的特殊功能都有相应的寄 存器，所以外来的干扰可能会损坏每个寄存器的初始化状态，最后造成整个系统 出项功能紊乱的状态，各个系统的采集以及输入的真实信号量也可能会被影响而 不能够正常反应出来。2 单片机系统中常用软件的抗干扰设计 2.1 数字滤波 在现实的工作与实践中，不管采用多少的抗干扰措施也不能够避免外 界的干扰信号，或多或少的影响到微机控制系统的正常运行。所以，我们要想将 模拟输入信号中产生的噪音问题消除，就很有必要将数字滤波技术应用在必要的 软件中。数字滤波，其主要的运行原理为经过一定的计算程序将采用的信号进行 平滑加工，这样进一步的减少或者消除噪音以及干扰，充分的保证其中的有用信 号的质量。数字滤波有许多的计算方法，算术平均法、RC低通数字器的算法以 及滑动平均滤波等方式都是能够实现数字滤波的方法。现在我们以RC低通数字 器的算法作为例子来进行数字滤波算法的介绍。RC低通数字滤波器主要是应用 在慢速随机抽样系统上的技术，他不仅能够将周期性干扰进行很好的免除，还能 够将频率非常高的随机干扰信号进行消除。以下是RC低通滤波数字器的一阶滞 后数学模型：
根据以上的数学模型，我们就可以很快的将整个技术的流程图写出来， 我们也可以根据整个流程图更加方便快捷的找出能够与之相对应的程序，这样的 方式能够为整个工序提供更加有效方便的流程(如图1)。
2.2 设立软件陷阱 在微机测控装置的正常运行中，外界的干扰很可能是整个程序的CPU 发生混乱的情况，而混乱发生后也会导致整个软件的程序发生失控的情况，但是 如果失控之后的程序落入到非程序区时，我们就可以设立“软件陷阱”，利用这样 的方法令程序恢复成正常的状态。所谓的软件陷阱，实际上是一条引导指令，他 能够将捕获的程序强行的引向另一个指定的地址，这个地址主要是设立专门的程 序来进行错误的出错位置处理。软件陷阱能够合理适当的安排会对预定的处理效 果起到直接的影响，所以我们要妥善的安排软件陷阱的设计场所，如果安排不当 很可能起到与保护效果相反的作用，其后果将难以预料。陷阱软件一般会安排在 以下几个区域进行使用。
(1)为经过使用的EPROM空间。现今使用的程序储存器大多数会有非 常大的EPROM容量，一般用完的情况很少发生，这样的状态不仅能够为今后的 额程序扩充以及修改提供了相应的空间，同时也是进行软件陷阱安排的最合适场 所。这些非程序能够利用陷阱指令充当填充，“跑飞”的程序一旦进入到这个区域，那么软件陷阱就会自动的将其拉回到正轨。
(2)未经使用的中断区。未经使用的中断区会因为干扰而呈现开放的 状态，所以如果我们在相应的中断程序服务中设置一些软件陷阱，不仅能够防止 干扰所导致的中断区激活的程序混乱状况，还能够将“跑飞”的程序及时的捕捉回 来，这样通过适当的处理之后，程序就会回到原来的运行状态中继续运作。
(3)运行程序区。设计程序时往往会采用模块化的设计进行，也会采 用程序的要求顺序进行执行。根据这样的特点，陷阱软件就可以分别放置在各个 用户程序以及模块之间。如果在正常的程序运行中这些陷阱指令会处于不运行的 状态，这样用户在使用中程序才能够正常的执行，但是一旦发生程序“跑飞”的情 况，且“跑飞”的程序落入陷阱之中，那么陷阱指令就开始运作，从而将程序拉回 到正常的运行轨道。这个方法不仅有效，还能够根据用户程序的大小自己制定陷 阱的多少，但是在一般情况下，每1K字节只要设置几个陷阱就足够处理“跑飞” 程序。
(4)非EPROM芯片空间。对于单片机的系统来说，它的地址空间除开 EPROM芯片占用的空间之外，还有大量的空间留下来，这些未被使用的空间大 多数都会维持原来的状态。例如MCS―51系列的单片机，OFFH一般对应一条单 字节指令MOVR7，A，程序一旦发生“跑飞”的状况，到这一区域就不再进行跳跃， 陷阱软件就能够将其拉回正规。所以要想捕捉到“跑飞”的程序，就要在每一段设 置中设计一个陷阱。
一般我们会将软件陷阱设在一些正常执行程序时执行不到的位置，所 以这些程序不会为影响程序的正常运行，更不会影响程序执行时的效率，但是“跑 飞”的程序一旦被送到这些陷阱中，那么陷阱就会立刻发挥它的作用，将“跑飞” 的程序拉回正轨，这样的设计对程序的改正有非常快速的效果。所以我们可以在 EPROM的容量能够允许的情况下，多多的设计一些这样的软件，这样才能够达 到保护软件抗干扰的作用以及保护效果。
2.3 软件“看门狗” 如果在程序失控时，他没有落入到设计好的陷阱中，最后却落入到一 个临时的死循环当中，这样的情况下，软件陷阱在改正程序上就没有任何的效果， 所以我们在这时通常会用一种程序监督的技术，这种技术我们将他称作“看门狗” 技术，这种技术能够帮助程序脱离死循环的状态。所谓的程序监督技术，其实就 是指一种能够不依赖于CPU系统而能够独立的进行工作的技术，对于CPU来说， 他只是一个能够在固定时间间隔内将系统目前正常的信息传递给系统的一种技术，但是如果CPU落入到了死循环的状态中，那么系统就能够在第一时间发现错 误并将整个系统拉回到原来的位置，使其复位。
微机测控装置的应用程序一般为循环运行，循环的时间也是基本固定 的时间，而“看门狗”技术就是要对循环运行的时间进行监控，一旦发现运行的时 间增加或者是减少就要在第一时间确定系统进入到死循环的状体，最后用强制性 的方法逼迫系统复位。“看门狗”技术既可以在硬件中实现，还可以在软件中进一 步实现，将这个软件设计在微机测控装置的系统中，不仅可以避免安装软件时所 要额外安装的硬件，还能够令“跑飞”的程序从断点处开始执行，这样的处理能够 为按顺序控制的系统带来许多的方便，也是十分必要的，他也可以将已经调试好 的系统之中不可靠的工作进行补救处理。
2.4 对开关量输入软件以及输出软件的抗干扰设计 开关量输入信号中的干扰主要是来自有效电瓶信号，其上面的一系列 离散尖脉冲进行叠加，其作用的时间一般都很短。当测控系统的控制部分有输入 的干扰，但是硬件又不能够进行有效的控制，所以我们要采用软件的重复检测方 法进行信号真伪的检测。对于软件重复检测来说，就是在一定的时间间隔中，将 接口中的输入数据进行多次反复的检测，如果相邻的检测内容不能够得出一致的 结论，就视为伪输入信号，若结果与之相反，则视为真输入信号。
一般重复输出的方法都会运用在开关量输出软件抗干扰设计中。重复 输出，主要是指在尽可能短的时间内将开关量数据进行重复输出，但是如果输出 端口受到一些干扰导致输出错误信号时，外部执行设备就不能够做出有效的反应， 正确的数据继续的输出，这样错误动作就能够避免发生，这些方法对于所存器输 出的控制信号都能够产生非常有效的效果。
3 测控装置的软件抗干扰措施 对于500KV的变电站监控系统设计来说，测控装置会全部安装在继电 保护室内，连接时会利用网络与控制台，为了保证监控系统的测量精度，我们有 必要对测控装置的设计进行采集的模拟量进行数字滤波，还要对开关量的软件进 行重复的检测，这样才能够减少外界对采样值的影响以及干扰，这样得出的采样 精度才能够满足现场的要求。要想装置能够在电力系统现场的复杂环境中正常的 运行，避免装置在运行时发生突然死机以及失控的情况。设计装置时，我们不仅 要加强硬件的抗干扰，还要提升软件的抗干扰设计，这样才能够有效地抑制干扰，避免严重后果产生。
4 结语 现今，微机测控装置正在大量的运用在监控系统中，其中抗干扰技术 是整个装置设计中最重要的一环，只有在电力系统中确认好抗干扰设计才能够将 整个系统设计做好，才能够保证整个装置正常的运行。尤其是在强大的电磁干扰 环境下，我们要对运行设备提出更高的可靠性要求，所以我们装置的抗干扰设计 就成为非常困难以及非常急待解决的问题。实践证明，只有在相关部件以及性能 特点得到充分的了解之后才能够合理的从软件以及硬件两方面进行有针对性的 措施，这样整个装置才能够在稳定以及安全的情况下运行。
微机测控技术论文篇二 电力变压器试验微机测控系统的研究与实现 摘要：随着科学技术的发展，我国在电力工业也迅速发展壮大，对输 电设备的各项性能指标要求也越来越高。变压器作为电力工业设备领域的重要设 备，对其质量和性能，试验检测控制指标要求，自然也越来越严格。事实上我国 的电力变压器试验测控系统，相比国外很多发达国家还存在着很大的差距。事实 证明，对于电力变压器采用微机测控系统来进行试验，不仅可以有效提高电力变 压器的质量，还能够进一步促进我国电力工业的发展。本论文将结合我国电力变 压器试验测控系统的发展现状，从电力变压器试验微机测控系统的作用和分类着 手分析，着重探析微机测控系统是如何实现对电力变压器进行成功测量控制运作 的。
关键词：电力;变压器;微机;测控;试验;作用;现状;实现 变压器在电力工业中担当者举足轻重的作用，因为它关系着整个电力 工业的质量和安全保障，因此，在电压器制造过程中，对于变压器的试验至关重 要，这种试验不仅关系到产品质量的检测，还直接影响到整个电力传输过程是否 能安全有序的运行。研究表明，采用计算机微机控制，进行变压器测量控制，可 以有效提高变压器试验的工作效率，简易相关技术工作人员繁琐的冗沉的工作程 序，还可以进一步精确监测数据，并智能化和自动化实施系统控制。虽然我国在 这些方面相比国外发达国家还存在一定差距，但是这也证明了我国在变压器测试领域的发展，还存在和宽广的发展空间。为促进我国电力工业的进一步发展，结 合我国变压器测控系统的发展现状，对手电力变压器试验微机测控系统的实现进 行研究是非常有意义的。
一、我国电力变压器试验微机测控系统的发展现状 1、试验速度慢，生产效率低 变压器试验是检验变压器质量和性能是否达标的重要手段，一般情况 下，一家制造变压器的企业，必将拥有其独有的变压器试验测控系统，然而，我 国很多企业的变压器试验测控系统自动化水平还相对较低，有些生产厂家甚至还 在采用手动化控制操作，效率不高，无法满足电力工业日益发展的需求，导致电 压器的质量无法达标，也严重将影响到企业的发展以及电力传输的正常运行。
2、自动化、智能化与精确度上的不足 随着新技术的研发和改进，为了适应现代化发展，微机测控系统也逐 渐在变压器试验领域崭露头角，其测试精度和自动化程度，为产品质量、管理以 及生产效率提供了保障，有效的降低试验过程中的时间和劳动强度。然而这种新 的技术工艺，在我国还处于刚刚发展的阶段，虽然近几年，我国变压器试验测控 技术在制造行业中确实取得了长足的进步，但是相比国外的发达国家来说，其差 距也不容忽视，新技术的各项性能、操作工序，我们还不是很熟悉，需要进一步 熟练和改进，在智能化，自动化，精确度上，也需要进一步的创新和发展。
二、电力变压器试验微机测控系统的作用和分类 目前，变压器试验测控技术在各个变压器应用行业中都得到了很大的 的发展，变压器试验技术水平高低，在一定程度上影响着变压器生产质量的提高。
研究发现，采用微机测控系统的变压器试验，能够有效保证检测质量，提供精确 的监测数据，还可以进行智能化与自动化控制工序。
1、电力变压器试验微机测控系统的作用 首先，这种微机测控系统，可以检查变压器的各项性能指标是否合格 过关，可以有效杜绝产品制造过程中存在任何可以导致变压器短路、断路等现象 的发生;其次，微机联结控制的电压器试验测控系统，可以通过微机检测提供 的试验数据分析，明显的呈现生产工序中存在各种问题，从而更方便改进设计， 提高生产工艺质量，积累更多成熟的经验，进一步指导生产，保证制造变压器的 质量。
最后，这种微机测控系统，可以进一步促进电力工业技术的发展，可 以实现和突破电力工业操作智能化，控制自动化，数据精确化的美好愿景。
2、电力变压器试验微机测控系统的分类 根据我国相关电力设备标准规定，电压器制造的整个过程需要进行三 种试验：
首先，在每一台变压器制造完成后，在出厂之前，会进行第一次试验， 来测试其绝缘特性，绕组联结组别，电气强度等各项性能指标，此项试验成为出 厂试验;
其次，为了检查所生产的指定变压器能否符合相关部门、系统或工序 的要求，会对其进行温升、耐压、谐波分析等方面的试验，其目的是为了检查此 系列指定的变压器的结构和性能能否严格与所需要的标准和技术条件进行匹配， 称为型式试验。
最后，在原有试验的基础上，提高要求，对部分指定变压器的性能特 征，增加额外的包括噪音，零序抗阻等试验项目，此项试验称为特殊试验。
三、电力变压器试验微机测控系统的实现 变压器试验微机测控系统实际上是由两部分构成：硬件和软件。PC 机以及外部测试仪器、控制块三大板块组成了此系统的硬件，而软件则采用了 windows操作页面，进行智能化与精确化的控制，再结合VB语言开发，以及Access 后台数据库管理、Excel输出数据报表，使得整个微机测控系统与传统的人工操 作相比，在精确度、智能化、灵活性上都得到了大幅度的提高。整个系统由windows 操作平台进行操作控制，这使得用户操作更为便捷，其数据管理更加简易和可靠， 也进一步提高了变压器试验的自动化水平。
从整个系统的功能上来讲，此微机测控系统可用于空载试验，负载试 验，感应试验，谐波饰演，温升试验等多种类型的变压器试验中。其中，温升试验一半时间较长，可实现各项试验数据的处理、管理、存档;而空载试验，则是 专门对于三相变压器而采取的一种试验方式，可测量变压器的空载损耗和空载电 流，这种试验可用于对变压器成品进行质量检查;此外负载试验是为了测量变压 器的负载损耗和短路阻抗，这种测量对变压器的经济运行有很大的影响，它可以 决定变压器在负载时的电压变化对电网运行时电压波动的影响。
从整个变压器试验微机测控系统的结构来说，系统是由自动和手动操 作两个部分构成的。其中自动试验只要负责各种试验的正常进行，并提供精确、 有用的数据，而手动工序则主要是为了应对系统中出现的紧急或突发的情况，尤 其是一些特殊的高压试验，需要人为进行把控。
从这种微机测控系统实现的原理来说，可以参照下图2.1，依图所示， 在试验检测中，数据采集板将试验的数据和相关的控制信号通过USB传输接口， 先后通过PC机传输到多功能的数据采集板，进行数据传输，以及管理控制。等 到其传输的电压电流信号通过系统中的电压电流互感器组衰减后，再将信号传递 给数据接口板，由数据接口板对其进行衰减、放大变换，直到形成可以匹配的信 号，才进入数据采集板，进行转换;转换后的信号再次通过USB接口传输，将数 据信息送到上机位，然后有计算机完美呈现。
综上所述，微机测控系统的采用和推广，为压器试验自动检测控制系 统的发展开拓了新的途径。研究一种新型电力变压器试验测控系统是非常必要的， 这对提高生产效率以及设备的质量水平，满足变压器生产企业对提高设备的要求 具有重要意义。虽然，与国外很多发达国家相比，我国的电力变压器试验微机测 控系统还处于起步阶段，但这也证明了我国的电力变压器试验微机测控系统在自 动化、智能化与精确度方面还有很大的提升空间。只有不断的研究、探索和发现， 才能有更多的创新和突破，才能进一步促进我国电力变压器试验工序的进步和成 熟。
