基于ARM的配电柜数字化技术研究

摘要：配电柜是供配电系统中最重要的基础电气设备。为适应当今电网智能化发展方向，研究了配电柜数字化总体 方案。针对配电回路实现数字化，开发了基于STM32F103微处理器的回路检测专用模块，釆用互感器和传感器检测回路 电气量信号以及开关状态、母线接头温度、柜内环境温湿度等，并通过CAN总线与上层监控设备通信互联。实际应用表 明：其可靠性高，实用性好。

0引言

配电柜作为成套的配电装置,起着控制和保护的重要作 用,是供配电系统中极其重要的组成部分,同时也是直接面对 用电客户的设备。传统的配电柜维护方式通过“定期维护”进 行，值班人员经过一段时间对设备进行规定项目的检査，这种 定期维护方式对减少和防止设备的故障发生起到了良好的作 用，但仍存在不少缺陷。例如，设备解体检查过程需要停电作 业，而设备停电状态（如母线接头温度）和设备运行状态不一 致，会影响一些参数的判定。将现代传感器、微处理器、总线通 信等技术引人配电柜实现设备的数字化，使传统的定期维护向 预见性维护方式，即向“按状态维护”的节能方式过渡成为可 能[1]。这既适应了当今电网数字化、集成化和网络化的发展要 求，也为整个电力系统实现智能化奠定基础。

1配电回路数宇化总体方案

将配电柜回路作为研究对象,以微处理器为核心开发数字 化配电柜专用控制单元。随着高性能芯片的不断更新，控制单 元采用基于Cortex -3内核的STM32F103高性能微处理器为核 心，充分利用该芯片丰富的外设接口，通过外围扩展电路实现 对配电回路电压、电流、母线接头温度、柜内环境温湿度及开关 状态等参数的检测,再将计算所得的有功功率、无功功率、视在 功率、功率因数、频率、谐波等参数通过CAN总线传输至上位 PC机并显示，对配电柜进行实时监测并实现远程控制。配电
柜回路数字化控制单元的总体硬件设计原理框图如图1所示。 「上位yc机 I ICAN通^接口电路|

开关量输出控ffWI
|倌号f理j A/D转换电路|
1 
微型精密 微型精密
电压互膦器 电流互感器：

图1控制单元硬件设计结构框图

结合硬件设计，采用支持STM32微处理器的RealView MDK开发套件进行软件开发。软件的开发采用模块化设计的 思想，包括数据采集子模块、数据处理子模块及通信子模块。 控制单元软件的实现流程如图2所示。
C开始）
读取转换结杲并调用数据处理程序处理数据