（国网聊城供电公司 252000）
摘要：随着社会的不断发展,用户对供电质量的要求越来越高。在系统改造过程中,存在无法转供而导致用户停电;在供电半径边缘,电能质量不理想;或在事故突发情况下,不得不导致重要用户停电等情况。移动变电站可以圆满地解决上述问题,其具有很强的机动性,可根据需要开赴现场,保证用户的正常用电和电能质量。
关键词：变电站；带电设备；安全距离；报警
电气设备结构紧凑,高压设备集中布置在一台移动平板车上,而且车身高度不足1m,高压引线及变压器套管等带电部分均裸露在外面。鉴于移动变电站属于开放式变电站,外来人员闯入容易造成人身、设备事故的发生。因此,研制一种检测灵敏、告警及时可靠、结构简单、易安装、实用性强的移动变电站安全距离警示装置迫在眉睫,以便在作业人员活动范围超出高压带电设备的安全距离时,快速发出声光报警,提示作业人员远离带电设备,从而保障人身安全。
一、系统方案设计
（二）系统性能及要求分析
变电站带电设备安全距离监控报警系 统是针对人员对变电站内各种等级的带电 设备进行非常规工作时对距离进行监控保 证工作人员安全的系统,对系统性能有以下要求：
抗干扰;本系统应该具有一定的抗干 扰能力,误报警会对工作人员心理产生压 力,并使其产生麻痹心理,起不到报警效果。 距离;本系统根据安规中对不同电 压等级安全距离的要求分别设定计算初 值。本系统监控对象为人,相对行动缓慢, 只需要在小范围内进行监控就可以起到报警作用。
报警方式;本系统采取鸣音和闪光 报警结合。 针对以上系统性能分析,下面给出系 统设计要求:本系统采用超声波探头。由单片机进行控制。测量范围0.3到5米,精度: 误差小于5厘米。有LED显示功能供现场人 员观察,有报警设施警告工作人员。
（二）系统总体框图
系统的总体结构应该包括:超声波发 射模块;超声波接受模块;单片机控制模块; LED显示模块和报警模块这五大部分。
在本超声波测距系统中,MCU采用了 MCS-51系列的8751单片机。8751单片机为 EPROM型(可擦式只读存储器),制造工艺 为HMOS。8751具有编程和校验功能。其片 内的4KB程序储存器是EPROM型的,具有 编程、校验和保密编程3种工作方式。使系 统在今后可以进行修改。
超声波探头组成的收发电路是由4路 压电式超声波探头,其中分为两个方向探 测,前后各两个。由单片机产生40KHz矩型 脉冲由P1.0口发送出来,连接一个多路选 择器,由单片机控制多路选择器,实现四路 探头分时进行测量。
单片机方面,当同一方向两个探头都 接受到回波信号,将其平均值送入单片机 进行计算,显示。 数码管显示部分,是由8位数码管组 成,用8279进行控制。8位数码管分为两组 显示。第一组由左边4位组成:第一位显示 是F表示前信号,第2至4位分别显示物体距 离的米,分米,厘米。第二组除第一位显示B 表示后信号外,其余3位同前四位一样表示 车后方向物体接近探头距离。分别为米,分 米,厘米。没有信号,数码管可自动清零,等 待下一次显示。
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二、硬件电路设计
（一）超声波收、发讯电路
本系统共有4组超声波收发探头,通过 单片机控制,分时发射接受信号。 多路选择器DIP16第9、10脚与单片机 P1.4、P1.5脚相连,4路超声波发射信号1、2、3和4分别与多路选择器1、2、4和5连接, 单片机P1.7脚与3相连。4路接受信号1、2、3 和4分别与多路选择器15、14、12和11脚相 连,13脚连接放大电路,并最后连接单片机 引脚P1.6。
（二）显示/键控电路的设计
在本超声波测距系统中,为了可以把监测到的物体到超声波探头的距离直观的 显示出来,特别加了一组LED数码管显示 电路。 MCS-51系列单片机具有四个8位的I/ O即P0、P1、P2、P3。原理上,这四个口均可 用作双向并行I/O接口。但在实际应用中, P0口和P2 口常被用作扩展总线,P3口的某 些位又常用作它的第二功能。所以,若一个 MCS-51应用系统需要连接较多的并行输 入输出的外围设备(如打印机、键盘、显示 器等)时,就必须扩展并行接口。INTEL8279 是一种通用可编程键盘/显示器接口芯片, 可直接与INTEL微型单片机接口,在本次 设计的基于单片机的超声波测距系统中就 采用了8279来实现系统的键盘/显示器扩 展功能,降低了电路的复杂度,提高了稳定 性及可靠性。
8279可编程键盘/显示芯片能够自动 完成键盘输入和显示控制两种功能。键盘 控制部分提供一种扫描工作方式,可与64 个按键的矩阵键盘连接,能对键盘进行自 动扫描,自动消抖,自动识别出按下的键并 给出编码,能对双键或N键同时按下实行保 护,其接收键盘上的输入信息存入内部 FIFO缓冲器,并可在有键输入时向CPU请 求中断。8279提供了按扫描方式工作的显 示接口,其内部有一个16×8的显示缓冲 器,能对8位或16位LED自动扫描,使显示 缓冲器的内容在LED显示出来。
（三） 闪光报警
闪光报警及光报警,是利用单片机控制发光二极管亮灭进行报警的装置。本系统的光报警装置是安装在带电设备危险点 处,用于提醒工作人员其工作范围已经进 入带点设备的危险距离区域。 本报警部分包含两盏报警指示灯与单 片机P2.0,P2.1端口连接,分别为灯1和灯 2,灯1亮表示前端有物体接近危险源小于安全距离加0.5米,灯2亮表示危险源前方 有物体接近小于安全距离。安全距离由程序控制。
三、展望
本系统应用超声波测距技术,结合单片机进行计算完成复杂环境下的监控和报 警功能。可以有效的预防工作人员靠近危 险设备。本系统结构稳定,造价低廉,适应 性强,适合广泛应用。
参考文献
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论文作者:温令云,杨超尘,李云龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：单片机论文; 变电站论文; 超声波论文; 距离论文; 本系统论文; 系统论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第21期论文;