直流屏是如今電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分,是繼電保護、主動設(shè)備和斷路器等設(shè)備正確動作的基本確保。其穩(wěn)定作業(yè)能對避免系統(tǒng)損壞、事端擴大和設(shè)備嚴重損壞至關(guān)重要。直流屏監(jiān)控系統(tǒng)的首要監(jiān)測直流屏的情況信息,一起與監(jiān)控中心交流消息,控制直流屏的作業(yè)。這樣,保護人員可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)的不正常情況,及時處理,而不等其發(fā)展演變成事端。直流屏控制系統(tǒng)依據(jù)功用大致分為以下幾個方面:(1)監(jiān)控量的檢測包括電池電壓檢測、電池溫度、機殼內(nèi)部溫度檢測、母線電壓電流檢測和交流電壓檢測;(2)母線絕緣檢測和支路接地選線;(3)開關(guān)量輸入輸出,用于電鈴報警、LED指示和電池活化等操作控制;(4)通訊。本文將偏重介紹控制系統(tǒng)各模塊作業(yè)原理和系統(tǒng)整體規(guī)劃。
監(jiān)控量的檢測
1.AD芯片的選擇監(jiān)控量可以分為兩類:直流量檢測包括電池電壓檢測、電池溫度、機殼內(nèi)部溫度檢測、母線電壓電流檢測;交流量電壓檢測,包括兩路輸入交流電壓的檢測。直流量改變速度慢,要求檢測精度高所以選用∑-■型模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片。溫度檢測不需要太高精度,選用MSP430F149自帶的AD進行檢測,因為結(jié)束了并行搜集,所以使監(jiān)控量的改寫速度成倍增加。交流量搜集選用了專用的交流電壓搜集芯片,不需要外接電壓互感器,不但簡化了電路規(guī)劃,還大大降低了硬件本錢、提高了檢測精度。
2.微處理器的選擇本規(guī)劃選用了TI公司所生產(chǎn)的MSP系列單片機MSP430F149。意圖是應(yīng)用其豐厚的接口資源和強壯的守時器功用,MSP430F149的功用特征如下:
(1)6個八位并行接口
(2)12位A/D轉(zhuǎn)化器ADC。結(jié)束模仿設(shè)定功用
(3)守時器功用。TIMER-A3、TIMER-B7別離為帶有3個和7個捕捉/比較寄存器的16位守時器,可以滿足系統(tǒng)速度的設(shè)定及曲線守時的要求
(4)內(nèi)置2KBRAM、60KB的FLASH。MSP430F149所提供的豐厚資源,外圍硬件擴展只需做很少的作業(yè),不只規(guī)劃變得非常簡略,并且該控制器體積小、可靠性高。
3.CPLD
因為所要搜集的量許多,所以必須用CPLD擴展MCU的I/O,結(jié)束采樣通道地址、輸入輸出端口的擴展。一起CPLD內(nèi)結(jié)束了兩路SPI端口,別離與外部的兩個AD芯片通訊,再并行傳輸給MSP430F149,大大減輕了MSP430F149的作業(yè)背負。CPLD選用Altera公司的MaxIIEPM240,其選用TQFP封裝,可用I/O端口80個,兼容1.5/1.8/2.5/3.3V。具有240個邏輯單元,等效宏單元192個,內(nèi)部近9000力邏輯門,系統(tǒng)資源非常豐厚,最大的I/O數(shù)為80個。
絕緣檢測系統(tǒng)
1.幾種檢測辦法的比較
現(xiàn)有檢測直流屏接地電阻的辦法首要有電橋法、交流信號注入法和直流漏電流法。電橋法的思路是,用直流系統(tǒng)正負極對地電阻和人為設(shè)置的兩個電阻組成電橋,系統(tǒng)正常時,電橋平衡。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)某一點接地時,電橋失去平衡,產(chǎn)生報警信號。該辦法存在以下缺陷:正負極接地等效電阻平等下降或數(shù)值接近時,即便現(xiàn)已跨越報警鴻溝,設(shè)備也不動作;正負極接地等效電阻數(shù)值都很大,但差值較大時,設(shè)備會誤報警。交流信號注入法又稱低頻信號法,選用守時在直流系統(tǒng)母線和大地之間注入低頻交流信號,依據(jù)交流電流信號的流向查找接地問題來結(jié)束接地監(jiān)測。此種辦法具有受直流系統(tǒng)分布電容影響大、易受相近頻率的交流信號干擾等缺陷,檢測精度和靈敏度都不太抱負。直流漏電流檢測法首要是通過檢測直流系統(tǒng)支路對地直流不平衡電流,選擇接地問題地點支路來進行接地監(jiān)測。它無需向直流系統(tǒng)注入低頻交流信號,因此不受直流系統(tǒng)分布電容的影響。但因漏電流較小,難以檢測,嚴重約束了問題檢測的精度和靈敏度。乒乓式變電橋檢測的規(guī)劃思維是:通過切換電橋兩臂電阻值的巨細,使電橋沒有一個固定的平衡點。通過檢測不同情況下的電壓,就可以計算出直流系統(tǒng)對地的絕緣電阻。避免了上述檢測辦法的不足之處。
2.乒乓式變電橋檢測的規(guī)劃通過兩路隔絕開關(guān)芯片AQW214改動正負母線與機殼間的電阻。機殼對負母線的電壓也隨之改動。檢測出不同情況下的機殼電壓就可以依據(jù)公式推導(dǎo)出母線對機殼(大地)的絕緣電阻。
3.通訊部分通過RS485總線結(jié)束主監(jiān)控與下位機的通訊,采用傳輸進程比較遠、抗干擾才干比較強、易于結(jié)束光電隔絕的MAX485芯片傳輸數(shù)據(jù)。選用屏蔽雙絞線銜接,線直接120Ψ的匹配電阻。用高速光電隔絕器件6N137結(jié)束電氣隔絕。與監(jiān)控工控機的銜接選用RS232總線,芯片也相同選用MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232,相同選用屏蔽雙絞線銜接。
4.本文規(guī)劃了依據(jù)MSP430F149單片機和EPM240T100的直流屏電源監(jiān)控與絕緣檢測系統(tǒng)。因為合理優(yōu)化了監(jiān)控參數(shù)檢測系統(tǒng),一起選用了可靠性和準確度高的乒乓式變電橋檢測法,使得本系統(tǒng)具有檢測精度、實時性好、現(xiàn)場接線簡略及本錢低一級長處。從現(xiàn)場作業(yè)情況來看,控制系統(tǒng)安穩(wěn)可靠,功用參數(shù)優(yōu)良,得到了用戶的好評。
