電力調(diào)度控制系統(tǒng)包括遙測、遙信、遙調(diào)、遙控四部分，數(shù)據(jù)采集屬于遙測部分。電力調(diào)度控制系統(tǒng)一般在現(xiàn)場采集四路電信號進行轉(zhuǎn)換處理。整個系統(tǒng)啟動后需要進行一系列的加、減、乘、除、平方、開方運算，這不僅要求ＣＰＵ的處理速度要快，而且對Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的速度也提出了一定的要求。因此，有必要尋找一種轉(zhuǎn)換速度快、精度高、容易控制的轉(zhuǎn)換器來完成系統(tǒng)的模／數(shù)轉(zhuǎn)換。ＭＡＸ１１５是面向１６位和３２位微處理器設(shè)計的８通道逐次逼近型Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器相對于其它多通道Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器來說ＭＡＸ１１５的優(yōu)點在于可以實現(xiàn)真正的多通道同步采樣，因此可以很好地應(yīng)用在分布式ＲＴＵ系統(tǒng)中。

　?。停粒兀保保祪?nèi)部含有四個同步采樣／保持放大器和四個二選一電路具有８個單獨的輸入每個通道的轉(zhuǎn)換速度為２μｓ，采樣速率為３９０ｋｓｐｓ（單通道）、２１８ｋｓｐｓ（雙通道）、１５２ｋｓｐｓ（３通道）、１５２ｋｓｐｓ（４通道）輸入模擬電壓為：±５Ｖ，各通道均有過壓保護功能（±１７Ｖ），同時片內(nèi)含有２．５Ｖ參考電壓和可編程時序發(fā)生器，此外， ＭＡＸ１１５還帶有高速并行ＤＳＰ接口，器件內(nèi)部可提供１０ＭＨｚ時鐘。

　?。?ＭＡＸ１１５的工作原理

　?。停粒兀保保祪?nèi)部含有一個逐次逼近型Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器和四個采樣／保持放大器每個采樣／保持放大器均與一個二選一開關(guān)相連。因此，ＭＡＸ１１５共有８個輸入通道，通過對內(nèi)部時序發(fā)生器的編程可以使用Ａ、 Ｂ兩組采樣／保持放大器中的一組對一路到四路輸入進行同步監(jiān)視，其結(jié)果存儲在片內(nèi)ＲＡＭ里。

　?。?ＭＡＸ１１５的基本操作

　　２．１ 通道選擇

　?。停粒兀保保档妮斎霐?shù)據(jù)線Ａ０～Ａ３的高兩位與輸出數(shù)據(jù)線Ｄ０～Ｄ１１的低兩位通過三態(tài)門復(fù)用，向Ａ０～Ａ３寫入數(shù)據(jù)可控制８個通道的選通。ＭＡＸ１１５共有８種轉(zhuǎn)換模式及一個節(jié)電模式。系統(tǒng)上電后，默認ＣＨ１Ａ為轉(zhuǎn)換通道，也可以通過向Ａ０～Ａ３寫控制字來選通轉(zhuǎn)換通道。芯片的通道選擇如表１所列。

　　表1 MAX115的通道選擇方式

　　A3  A2  A1  A0  轉(zhuǎn)換時間（s）  工作方式 

　　0  0  0  0  2  CH1A通道工作 

　　0  0  0  1  4  CH1A CH2A雙通道工作 

　　0  0  1  0  6  CH1A CH2A CH3A 三通道工作 

　　0  0  1  1  8  CH1A CH2A CH3A CH4A 四通道工作 

　　0  1  0  0  2  CH1B通道工作 

　　0  1  0  1  4  CH1B CH2B雙通道工作 

　　0  1  1  0  6  CH1B CH2B CH3B三通道工作 

　　0  1  1  1  8  CH1B CH2B CH3B CH4B四通道工作 

　　1  任意  任意  任意  -  掉電狀態(tài) 

　　向ＭＡＸ１１５輸入轉(zhuǎn)換指令時，應(yīng)將ＣＳ拉低并對Ａ０～Ａ３數(shù)據(jù)線編程。然后再給ＷＲ一個低脈沖，編程指令在ＷＲ或ＣＳ的上升沿被鎖存。這時模數(shù)轉(zhuǎn)換器做好了轉(zhuǎn)換的準備。一旦轉(zhuǎn)換程序開始執(zhí)行，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將在指定方式下連續(xù)執(zhí)行轉(zhuǎn)換，直到重新編程或斷電為止。

　?。玻?模數(shù)轉(zhuǎn)換的啟動

　　選擇了轉(zhuǎn)換通道后，再給ＣＯＮＶＳＴ一個低電壓，芯片將啟動Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換過程。此后，模擬輸入將在ＣＯＮＶＳＴ上升沿被采樣，此時由于采樣／保持放大器被置成保持模式，附加的ＣＯＮＶＳＴ脈沖被忽略，因此在最后的轉(zhuǎn)換完成以前，電路不能進行新的轉(zhuǎn)換。若是單通道轉(zhuǎn)換，那么Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)束后，中斷信號ＩＮＴ將變低以指示轉(zhuǎn)換已完成。若是多通道轉(zhuǎn)換，則最后一個通道Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)束后， ＩＮＴ才變低。這種模式下，測試系統(tǒng)可以通過監(jiān)視ＩＮＴ信號來檢測轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。

　?。玻?讀數(shù)據(jù)

　　數(shù)據(jù)是以順序方式來讀取的。單通道工作只需執(zhí)行一次讀操作，而在多通道時，在ＲＤ腳上連續(xù)加脈沖就能順序取得ＣＨ１－ＣＨ４的轉(zhuǎn)換結(jié)果。連續(xù)讀時，ＣＳ要保持低電平。無論芯片工作在何種方式，在進行了四次讀操作后，其內(nèi)部地址指針都會重新指向ＣＨ１。ＣＯＮＶＳＴ被置低時，內(nèi)部地址指針也會重新指向ＣＨ１。

　?。玻?時鐘

　?。停粒兀保保祪?nèi)部含有頻率為１０ＭＨｚ的時鐘電路，把ＣＬＫ管腳接到ＤＶｄｄ上可激活內(nèi)部時鐘（內(nèi)部時鐘建立時間一般為１６５μｓ）。也可在ＣＬＫ上建立一個占空比為３０％～７０％的外部時鐘信號。本系統(tǒng)采用了ＭＡＸ１１５的內(nèi)部時鐘。

　　由于ＭＡＸ１１５同時具有采樣／保持和Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換功能，所以只需將被測信號標準化后引入ＭＡＸ１１５的四個通道引腳，然后通過軟件設(shè)置就可實現(xiàn)采樣／保持功能。在采樣／保持信號后，通過軟件對ＭＡＸ１１５的轉(zhuǎn)換管腳進行控制即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能。

　?。场‰娋W(wǎng)數(shù)據(jù)的計算處理

　　電力調(diào)度控制系統(tǒng)中電壓有效值、電流有效值的計算公式如下：

　　上兩式中，ｎ為一個周期內(nèi)的采樣次數(shù)，ｕ０～ｕｎ－１和Ｉ０～Ｉｎ－１分別為一個周期內(nèi)各點電壓和電流的采樣值。由于實際變電站中的供電網(wǎng)絡(luò)是三相交流電，因此需要計算的有效值為三相電的線電壓有效值Ｕａｂ、Ｕｃｂ和線電流有效值有Ｉａ、Ｉｃ。利用Ｕａｂ、Ｕｃｂ和Ｉａ、Ｉｃ可計算出系統(tǒng)的有功功率Ｐ和無功功率Ｑ。公式如下：

　　要處理這么龐大的計算，使用普通的八位單片機

一般難以滿足系統(tǒng)的實時性要求。本系統(tǒng)使用的是十六位單片機８０Ｃ１９６ＫＢ。與八位單片機相比，十六位單片機克服了累加器瓶頸問題，它在內(nèi)存中開辟出２３２個字節(jié)的空間作為通用寄存器使用，增加了數(shù)據(jù)存取的自由度，大大提高了工作效率。而且這些通用寄存器可以按字節(jié)、字、雙字存取，這也給計算帶來了很大方便。另外，８０Ｃ１９６ＫＢ的指令周期可達１２５ｎｓ，比八位單片機的１μｓ快得多。

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