1　在线监测装置的特点
　　在电力系统运行中，为了提高对直流系统的监测能力和经济运行水平，确保安全生产，我们采用单片机研制成直流系统绝缘在线巡回监测装置，与传统的装置相比，主要特点有：
　　（1）本仪器采用AT89C51单片机与若干集成电路芯片组成最小系统，其全部电路集中在一块印刷线路板上，结构紧凑，体积小，工艺简单。
　　（2）工作可靠，抗干扰能力强，有“看门狗”，不会有死机现象，提高了巡回监测抗干扰能力。
　　（3）本装置采用了MAX306集成开关电路代替传统JAG－4－1型干簧继电器，实现了无触点切换；其巡检速度快，测量误差小，大大提高了仪器的使用寿命和工作可靠性。
　　（4）与传统的数字式电路相比，自动化程度高，工作性能好，利用计算机丰富的软件功能，通过采样、记忆、处理数据，合理实现了巡回检测直流系统各条支路的自动化和智能化；能显示接地支路编号和极性，并报警提示现场运行人员及时处理接地故障。

2　硬件电路设计
　　本装置主要由AT89C51单片机、AD654的V／F转换器，353运算放大器，4位8段LED显示器，MAX306 I／O扩展接口、键盘、时钟电路及抗干扰电路组成，其系统硬件电路如图1所示。
　　来自现场的直流系统64条支路，每条支路都套着一个电流互感器。当某条支路有接地故障时，就会在互感器上感应出一个微安级的信号，其中还叠加有其它的高频信号，必须经过高频滤波，然后选频放大、再滤波，得到的较好的±5 V正弦波信号，经AD654 V／F送入AT89C51的T₀端进行计数处理。其信号接收原理框图如图2所示。

　　由于该装置需要巡回检测直流系统64条支路的接地故障，为简化检测电路，实现64条支路信号共用一个公用接收电路，则必须配置切换各条支路的切换电路，选用MAX306作为扩展接口电路，可以共用一个接收系统，使电路变得简单。　

  　与传统的干簧继电器比较，MAX306组成的切换电路给整个检测系统带来转换速度快、无触点、寿命长、控制线路简单等优点。传统的干簧继电器有抖动脉冲现象，信号跳跃很大，必须在软件上躲过脉冲幅值，这样不但需要增加滤波电路而且延长巡检时间。干簧继电器有通断次数的寿命问题，一旦某继电器出现故障，该条支路失去检测，整个系统即不能正常工作。模拟开关阻抗值大，但由于运算放大器输入阻抗非常高，使其多路开关电路的导通电阻可以忽略不计，经实际现场运行验证，无问题。
　　发电厂、变电所工作现场有系统内部干扰、外部电场、电磁波干扰等，传感器把各种干扰信号一同送入放大器电路放大，因此滤波成了监测系统正常可靠工作的关键问题。使用普通的运算放大器构成高阶有源滤波电路较为复杂，该仪器在硬件电路设计时使用的是八阶低通滤波器MAX292，它可以产生0．1 Hz到25 kHz的输出频率。巴特沃斯滤波器在设计时，使低通频带尽可能地平坦，因此它可以作为普通的滤波器来使用。它的肩特性虽然较为平缓，但通频带的相位特性非常平坦，最适用于失真非常小地传送波形的场合。滤波电路如图3所示。使用MAX292集成芯片可以简单地构成8阶滤波器，使用时可以根据电路要求来设计所需要阶数的滤波电路。

　　本仪器在面板设置四位显示器，其中2位是支路数编号，另外2位是电压偏移量。红绿发光二极管分别表示正极接地或负极接地。键盘是用户设定电压偏移量的，键号为0～9。功能键分别为：复位键、设定键、消除报警键、自检键。

3　系统软件设计
　　该仪器的系统测试软件是根据设计要求及硬件配置情况编制而成的。程序设计使用汇编语言，采用顺序程序设计方法。全部程序包括：主程序、键盘处理程序、报警程序。
　　主程序是直流系统绝缘监测的核心，用来管理键盘，调用报警程序、检查路数、处理数据。主程序如图4所示。中断服务程序如图5所示。
　　当装置上电后，首先系统自检，预热10 s后，装置以键盘设定电压偏移量作为直流系统接地报警界线开始巡回检测。软件采用阻性电流幅值判断法进行处理，当直流系统接地时，主程序调用报警程序。

　　报警服务程序是：数码管显示接地支路编号，并不断闪烁，蜂鸣器告警，发光二极管指示接地极性，等待现场人员处理线路故障。软件也做了防干扰的设计，反复确定哪条支路是否真接地，最终把接地支路查找出来并显示结果。
　　

4　结束语
　　该仪器采用微机技术使装置具有智能化、自动化及维护方便等特点。整个装置可安装在屏上，也可置于平台上，直流系统监测经过研制阶段，实验室调试，现场运行等不同时期考验，证明设计方案合理，运行监测可靠，达到技术指标要求，是直流系统巡回监测较理想的装置。

参考文献

［1］徐丙垠，张荣伟，薛永瑞．电力系统直流接地点的探测新技术．北京：中国电力，1993，（7）．
［2］张龙德，赵志英，涂时亮．单片微型机原理的应用与实验．上海：复旦大学出版社．1993．