（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。
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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