直流屏是如今电网系统的重要组成部分,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。其稳定运转能对避免系统损坏、事故扩大和设备严重损坏至关重要。直流屏监控体系的主要监测直流屏的状况信息,同时与监控中心交流讯息,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故[1]。直流屏操控体系根据功能大致分为以下几个方面:(1)监控量的测量包含电池电压测量、电池温度、机壳内部温度测量、母线电压电流测量和交流电压测量;(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整体规划。

监控量的测量

1.AD芯片的挑选监控量能够分为两类:直流量测量包含电池电压测量、电池温度、机壳内部温度测量、母线电压电流测量;交流量电压测量,包含两路输入交流电压的测量。直流量变化速度慢,要求测量精度高所以选用∑-■型模数转换芯片。温度测量不需要太高精度,选用MSP430F149自带的AD进行测量,由于完结了并行采集,所以使监控量的改写速度成倍增加。交流量收集选用了专用的交流电压收集芯片,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、提高了测量精度。

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)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

现有检测直流屏接地电阻的方法主要有电桥法、交流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。交流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交流讯号,根据交流电流信号的流向查找接地问题来完结接地监测。此种方法具有受直流体系分布电容影响大、易受相近频率的交流讯号干扰等缺点,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,挑选接地问题地点支路来进行接地监测。它无需向直流体系注入低频交流讯号,因此不受直流体系分布电容的影响。但因漏电流较小,难以测量,严重约束了问题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。避免了上述测量方法的不足之处。

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。测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.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测量体系,同时选用了牢靠性和准确度高的乒乓式变电桥测量法,使得本体系具有测量精度、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。