直流屏是如今電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分,是繼電保護(hù)、主動(dòng)設(shè)備和斷路器等設(shè)備正確動(dòng)作的基本確保。其穩(wěn)定作業(yè)能對(duì)避免系統(tǒng)損壞、事端擴(kuò)大和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至關(guān)重要。直流屏監(jiān)控系統(tǒng)的首要監(jiān)測(cè)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(hù)人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)的不正常情況,及時(shí)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(gè)方面:(1)監(jiān)控量的檢測(cè)包括電池電壓檢測(cè)、電池溫度、機(jī)殼內(nèi)部溫度檢測(cè)、母線電壓電流檢測(cè)和交流電壓檢測(cè);(2)母線絕緣檢測(cè)和支路接地選線;(3)開(kāi)關(guān)量輸入輸出,用于電鈴報(bào)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(cè)
1.AD芯片的選擇監(jiān)控量可以分為兩類:直流量檢測(cè)包括電池電壓檢測(cè)、電池溫度、機(jī)殼內(nèi)部溫度檢測(cè)、母線電壓電流檢測(cè);交流量電壓檢測(cè),包括兩路輸入交流電壓的檢測(cè)。直流量改變速度慢,要求檢測(cè)精度高所以選用∑-■型模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片。溫度檢測(cè)不需要太高精度,選用MSP430F149自帶的AD進(jìn)行檢測(cè),因?yàn)榻Y(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(jiǎn)化了電路規(guī)劃,還大大降低了硬件本錢、提高了檢測(cè)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(jī)MSP430F149。意圖是應(yīng)用其豐厚的接口資源和強(qiáng)壯的守時(shí)器功用,MSP430F149的功用特征如下:
(1)6個(gè)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(shí)器功用。TIMER-A3、TIMER-B7別離為帶有3個(gè)和7個(gè)捕捉/比較寄存器的16位守時(shí)器,可以滿足系統(tǒng)速度的設(shè)定及曲線守時(shí)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(kuò)展只需做很少的作業(yè),不只規(guī)劃變得非常簡(jiǎn)略,并且該控制器體積小、可靠性高。
3.CPLD
因?yàn)樗鸭牧吭S多,所以必須用CPLD擴(kuò)展MCU的I/O,結(jié)束采樣通道地址、輸入輸出端口的擴(kuò)展。一起CPLD內(nèi)結(jié)束了兩路SPI端口,別離與外部的兩個(gè)AD芯片通訊,再并行傳輸給MSP430F149,大大減輕了MSP430F149的作業(yè)背負(fù)。CPLD選用Altera公司的MaxIIEPM240,其選用TQFP封裝,可用I/O端口80個(gè),兼容1.5/1.8/2.5/3.3V。具有240個(gè)邏輯單元,等效宏單元192個(gè),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(gè)。
絕緣檢測(cè)系統(tǒng)
1.幾種檢測(cè)辦法的比較
現(xiàn)有檢測(cè)直流屏接地電阻的辦法首要有電橋法、交流信號(hào)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(fù)極對(duì)地電阻和人為設(shè)置的兩個(gè)電阻組成電橋,系統(tǒng)正常時(shí),電橋平衡。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)某一點(diǎn)接地時(shí),電橋失去平衡,產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。該辦法存在以下缺陷:正負(fù)極接地等效電阻平等下降或數(shù)值接近時(shí),即便現(xiàn)已跨越報(bào)警鴻溝,設(shè)備也不動(dòng)作;正負(fù)極接地等效電阻數(shù)值都很大,但差值較大時(shí),設(shè)備會(huì)誤報(bào)警。交流信號(hào)注入法又稱低頻信號(hào)法,選用守時(shí)在直流系統(tǒng)母線和大地之間注入低頻交流信號(hào),依據(jù)交流電流信號(hào)的流向查找接地問(wèn)題來(lái)結(jié)束接地監(jiān)測(cè)。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(hào)干擾等缺陷,檢測(cè)精度和靈敏度都不太抱負(fù)。直流漏電流檢測(cè)法首要是通過(guò)檢測(cè)直流系統(tǒng)支路對(duì)地直流不平衡電流,選擇接地問(wèn)題地點(diǎn)支路來(lái)進(jìn)行接地監(jiān)測(cè)。它無(wú)需向直流系統(tǒng)注入低頻交流信號(hào),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(cè),嚴(yán)重約束了問(wèn)題檢測(cè)的精度和靈敏度。乒乓式變電橋檢測(cè)的規(guī)劃思維是:通過(guò)切換電橋兩臂電阻值的巨細(xì),使電橋沒(méi)有一個(gè)固定的平衡點(diǎn)。通過(guò)檢測(cè)不同情況下的電壓,就可以計(jì)算出直流系統(tǒng)對(duì)地的絕緣電阻。避免了上述檢測(cè)辦法的不足之處。
2.乒乓式變電橋檢測(cè)的規(guī)劃通過(guò)兩路隔絕開(kāi)關(guān)芯片AQW214改動(dòng)正負(fù)母線與機(jī)殼間的電阻。機(jī)殼對(duì)負(fù)母線的電壓也隨之改動(dòng)。檢測(cè)出不同情況下的機(jī)殼電壓就可以依據(jù)公式推導(dǎo)出母線對(duì)機(jī)殼(大地)的絕緣電阻。
3.通訊部分通過(guò)RS485總線結(jié)束主監(jiān)控與下位機(jī)的通訊,采用傳輸進(jìn)程比較遠(yuǎn)、抗干擾才干比較強(qiáng)、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(jī)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(jī)和EPM240T100的直流屏電源監(jiān)控與絕緣檢測(cè)系統(tǒng)。因?yàn)楹侠韮?yōu)化了監(jiān)控參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng),一起選用了可靠性和準(zhǔn)確度高的乒乓式變電橋檢測(cè)法,使得本系統(tǒng)具有檢測(cè)精度、實(shí)時(shí)性好、現(xiàn)場(chǎng)接線簡(jiǎn)略及本錢低一級(jí)長(zhǎng)處。從現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況來(lái)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(píng)。
