直流屏是如今電網系統的重要組成部分,是繼電保護、主動設備和斷路器等設備正確動作的基本確保。其穩定作業能對避免系統損壞、事端擴大和設備嚴重損壞至關重要。直流屏監控系統的首要監測直流屏的情況信息,一起與監控中心交流消息,控制直流屏的作業。這樣,保護人員可以及時發現設備作業的不正常情況,及時處理,而不等其發展演變成事端。直流屏控制系統依據功用大致分為以下幾個方面:(1)監控量的檢測包括電池電壓檢測、電池溫度、機殼內部溫度檢測、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各模塊作業原理和系統整體規劃。
監控量的檢測
1.AD芯片的選擇監控量可以分為兩類: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∑-■型模數轉化芯片。溫度檢測不需要太高精度,選用MSP430F149自帶的AD進行檢測,因為結束了并行搜集,所以使監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劃選用了TI公司所生產的MSP系列單片機MSP430F149。意圖是應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轉化器ADC。結束模仿設定功用
(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,可以滿足系統速度的設定及曲線守時的要求
(4)內置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,不只規劃變得非常簡略,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,結束采樣通道地址、輸入輸出端口的擴展。一起CPLD內結束了兩路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,內部近9000力邏輯門,系統資源非常豐厚,最大的I/O數為80個。
絕緣檢測系統
1.幾種檢測辦法的比較
現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,用直流系統正負極對地電阻和人為設置的兩個電阻組成電橋,系統正常時,電橋平衡。當系統出現某一點接地時,電橋失去平衡,產生報警信號。該辦法存在以下缺陷:正負極接地等效電阻平等下降或數值接近時,即便現已跨越報警鴻溝,設備也不動作;正負極接地等效電阻數值都很大,但差值較大時,設備會誤報警。交流信號注入法又稱低頻信號法,選用守時在直流系統母線和大地之間注入低頻交流信號,依據交流電流信號的流向查找接地問題來結束接地監測。此種辦法具有受直流系統分布電容影響大、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測。它無需向直流系統注入低頻交流信號,因此不受直流系統分布電容的影響。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劃通過兩路隔絕開關芯片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公式推導出母線對機殼(大地)的絕緣電阻。
3.通訊部分通過RS485總線結束主監控與下位機的通訊,采用傳輸進程比較遠、抗干擾才干比較強、易于結束光電隔絕的MAX485芯片傳輸數據。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結束電氣隔絕。與監控工控機的銜接選用RS232總線,芯片也相同選用MAXIM公司生產的MAX232,相同選用屏蔽雙絞線銜接。
4.本文規劃了依據MSP430F149單片機和EPM240T100的直流屏電源監控與絕緣檢測系統。因為合理優化了監控參數檢測系統,一起選用了可靠性和準確度高的乒乓式變電橋檢測法,使得本系統具有檢測精度、實時性好、現場接線簡略及本錢低一級長處。從現場作業情況來看,控制系統安穩可靠,功用參數優良,得到了用戶的好評。
