直流屏是电力体系的重要组成部分, 是继电保护、 自动设备和断路器等设备正确动作的基本保证 。其稳 定运转对避免体系损坏 、事端扩大和设备严重损坏至 关重要 。直流监控体系的主要监测直流屏的状况信 息 ,同时与监控中心沟通讯息,操控直流屏的运转。这 样 ,保护人员能够及时发现设备运转的不正常状况 ,及 时处理 ,而不等其发展演变成事端[ 1] 。 直流屏操控体系根据功能大致分为以下几个方 面 :(1)监控量的丈量包含电池电压丈量、电池温度、 机壳内部温度丈量、母线电压电流丈量和沟通电压测 量 ;(2)母线绝缘检测和支路接地选线 ;(3)开关量输 入输出 ,用于电铃报警、LED指示和电池活化等操作 操控;(4)通讯。本文将侧重介绍操控体系各模块工 作原理和体系全体规划。
监控量的侧量
1. AD芯片的挑选 监控量能够分为两类:直流量丈量包含电池电压 丈量、电池温度、机壳内部温度丈量 、母线电压电流测 量 ;沟通量电压丈量, 包含两路输入沟通电压的丈量。 直流量变化速度慢,要求丈量精度高所以选用 ∑ -■ 型模数转换芯片。温度丈量不需要太高精度 , 选用 MSP430F149自带的 AD进行丈量,由于完结了并行采 集 ,所以使监控量的改写速度成倍增加 。沟通量收集 选用了专用的沟通电压收集芯片, 不需要外接电压互 感器,不光简化了电路规划, 还大大降低了硬件本钱、 提高了丈量精度 。
2. 微处理器的挑选 本规划选用了 TI公司所生产的 MSP系列单片机 MSP430F149。意图是应用其丰富的接口资源和强壮 的守时器功能, MSP430F149的功能特色如下:
(1)6个八位并行接口
(2)12位 A/D转换器 ADC。完结模拟设定功能
(3) 强壮的守时器功能 。 TIMER-A3、 TIMER- B7别离为带有 3个和 7个捕捉 /比较寄存器的 16位 守时器 ,能够满足体系速度的设定及曲线守时的要求
(4) 内置 2KBRAM、60KB的 FLASH。 MSP430F149所提供的丰富资源 , 外围硬件扩展 只需做很少的工作,不只规划变得十分简略,而且该控 制器体积小 、牢靠性高 。
3. CPLD
由于所要收集的量许多 , 所以必须用 CPLD扩展 MCU的 I/O, 完结采样通道地址 、输入输出端口的扩 展 。同时 CPLD内完结了两路 SPI端口 , 别离与外部 的两个 AD芯片通讯 , 再并行传输给 MSP430F149, 大大减轻了 MSP430F149的运转担负。 CPLD选用 Altera 公司的 MaxIIEPM240,其选用 TQFP封装 ,可用 I/O端 口 80个 , 兼容 1.5 /1.8/2.5/3.3V。具有 240个逻辑 单元,等效宏单元 192个 ,内部近 9000力逻辑门 ,体系 资源十分丰富,最大的 I/O数为 80个。
绝缘检测体系
1. 几种检测方法的比较
现有检测直流体系接地电阻的方法主要有电桥法 、沟通讯号注入法和直流漏电流法 。电桥法的思路 是 ,用直流体系正负极对地电阻和人为设置的两个电 阻组成电桥 ,体系正常时, 电桥平衡。当体系呈现某一 点接地时,电桥失去平衡, 发生报警信号。该方法存在 以下缺点:正负极接地等效电阻平等下降或数值接近 时 ,即使已经逾越报警边界 , 设备也不动作;正负极接 地等效电阻数值都很大, 但差值较大时, 设备会误报 警 。沟通讯号注入法又称低频信号法 ,选用守时在直 流体系母线和大地之间注入低频沟通讯号, 根据沟通 电流信号的流向查找接地毛病来完结接地监测 。此种 方法具有受直流体系分布电容影响大 、易受相近频率 的沟通讯号干扰等缺点 ,检测精度和灵敏度都不太抱负 。直流漏电流检测法主要是经过检测直流体系支路 对地直流不平衡电流 ,挑选接地毛病地点支路来进行 接地监测。它无需向直流体系注入低频沟通讯号, 因 此不受直流体系分布电容的影响。但因漏电流较小, 难以丈量,严重约束了毛病检测的精度和灵敏度。乒 乓式变电桥检测的规划思维是:经过切换电桥两臂电 阻值的大小 ,使电桥没有一个固定的平衡点。经过测 量不同状况下的电压 ,就能够计算出直流体系对地的 绝缘电阻。避免了上述丈量方法的不足之处。
2. 乒乓式变电桥检测的规划 经过两路阻隔开关芯片 AQW214 改动正负母线 与机壳间的电阻 。机壳对负母线的电压也随之改动。 丈量出不同状况下的机壳电压就能够根据公式推导出 母线对机壳 (大地 )的绝缘电阻。
3. 通讯部分 经过 RS485总线完结主监控与下位机的通讯, 采 用传输进程比较远、抗干扰才能比较强、易于完结光电 阻隔的 MAX485 芯片传输数据 。选用屏蔽双绞线连 接 ,线间接 120Ψ的匹配电阻 。用高速光电阻隔器材 6N137完结电气阻隔。 与监控工控机的衔接选用 RS232 总线, 芯片也同样选用 MAXIM公司生产的 MAX232,同样选用屏蔽双绞线衔接。
4. 结论本文规划了根据 MSP430F149单片机和 EPM240T100 的直流屏电源监控与绝缘检测体系。由于合理优化了监 控参数丈量体系,同时选用了牢靠性和准确度高的乒乓 式变电桥丈量法, 使得本体系具有丈量精度、实时性好、 现场接线简略及本钱低一级优点。从现场运转状况来看, 操控体系安稳牢靠,功能参数优良,得到了用户的好评。
