直流屏是電力體系的重要組成部分, 是繼電保護、 自動設備和斷路器等設備正確動作的基本保證 。其穩 定運轉對避免體系損壞 、事端擴大和設備嚴重損壞至 關重要 。直流監控體系的主要監測直流屏的狀況信 息 ,同時與監控中心溝通訊息,操控直流屏的運轉。這 樣 ,保護人員能夠及時發現設備運轉的不正常狀況 ,及 時處理 ,而不等其發展演變成事端[ 1] 。 直流屏操控體系根據功能大致分為以下幾個方 面 :(1)監控量的丈量包含電池電壓丈量、電池溫度、 機殼內部溫度丈量、母線電壓電流丈量和溝通電壓測 量 ;(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 操控;(4)通訊。本文將側重介紹操控體系各模塊工 作原理和體系全體規劃。
監控量的側量
1. AD芯片的挑選 監控量能夠分為兩類:直流量丈量包含電池電壓 丈量、電池溫度、機殼內部溫度丈量 、母線電壓電流測 量 ;溝通量電壓丈量, 包含兩路輸入溝通電壓的丈量。 直流量變化速度慢,要求丈量精度高所以選用 ∑ -■ 型模數轉換芯片。溫度丈量不需要太高精度 , 選用 MSP430F149自帶的 AD進行丈量,由于完結了并行采 集 ,所以使監控量的改寫速度成倍增加 。溝通量收集 選用了專用的溝通電壓收集芯片, 不需要外接電壓互 感器,不光簡化了電路規劃, 還大大降低了硬件本錢、 提高了丈量精度 。
2. 微處理器的挑選 本規劃選用了 TI公司所生產的 MSP系列單片機 MSP430F149。意圖是應用其豐富的接口資源和強壯 的守時器功能, MSP430F149的功能特色如下:
(1)6個八位并行接口
(2)12位 A/D轉換器 ADC。完結模擬設定功能
(3) 強壯的守時器功能 。 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 ,能夠滿足體系速度的設定及曲線守時的要求
(4) 內置 2KBRAM、60KB的 FLASH。 MSP430F149所提供的豐富資源 , 外圍硬件擴展 只需做很少的工作,不只規劃變得十分簡略,而且該控 制器體積小 、牢靠性高 。
3. CPLD
由于所要收集的量許多 , 所以必須用 CPLD擴展 MCU的 I/O, 完結采樣通道地址 、輸入輸出端口的擴 展 。同時 CPLD內完結了兩路 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的運轉擔負。 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 ,體系 資源十分豐富,最大的 I/O數為 80個。
絕緣檢測體系
1. 幾種檢測方法的比較
現有檢測直流體系接地電阻的方法主要有電橋法 、溝通訊號注入法和直流漏電流法 。電橋法的思路 是 ,用直流體系正負極對地電阻和人為設置的兩個電 阻組成電橋 ,體系正常時, 電橋平衡。當體系呈現某一 點接地時,電橋失去平衡, 發生報警信號。該方法存在 以下缺點:正負極接地等效電阻平等下降或數值接近 時 ,即使已經逾越報警邊界 , 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 。溝通訊號注入法又稱低頻信號法 ,選用守時在直 流體系母線和大地之間注入低頻溝通訊號, 根據溝通 電流信號的流向查找接地毛病來完結接地監測 。此種 方法具有受直流體系分布電容影響大 、易受相近頻率 的溝通訊號干擾等缺點 ,檢測精度和靈敏度都不太抱負 。直流漏電流檢測法主要是經過檢測直流體系支路 對地直流不平衡電流 ,挑選接地毛病地點支路來進行 接地監測。它無需向直流體系注入低頻溝通訊號, 因 此不受直流體系分布電容的影響。但因漏電流較小, 難以丈量,嚴重約束了毛病檢測的精度和靈敏度。乒 乓式變電橋檢測的規劃思維是:經過切換電橋兩臂電 阻值的大小 ,使電橋沒有一個固定的平衡點。經過測 量不同狀況下的電壓 ,就能夠計算出直流體系對地的 絕緣電阻。避免了上述丈量方法的不足之處。
2. 乒乓式變電橋檢測的規劃 經過兩路阻隔開關芯片 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。 丈量出不同狀況下的機殼電壓就能夠根據公式推導出 母線對機殼 (大地 )的絕緣電阻。
3. 通訊部分 經過 RS485總線完結主監控與下位機的通訊, 采 用傳輸進程比較遠、抗干擾才能比較強、易于完結光電 阻隔的 MAX485 芯片傳輸數據 。選用屏蔽雙絞線連 接 ,線間接 120Ψ的匹配電阻 。用高速光電阻隔器材 6N137完結電氣阻隔。 與監控工控機的銜接選用 RS232 總線, 芯片也同樣選用 MAXIM公司生產的 MAX232,同樣選用屏蔽雙絞線銜接。
4. 結論本文規劃了根據 MSP430F149單片機和 EPM240T100 的直流屏電源監控與絕緣檢測體系。由于合理優化了監 控參數丈量體系,同時選用了牢靠性和準確度高的乒乓 式變電橋丈量法, 使得本體系具有丈量精度、實時性好、 現場接線簡略及本錢低一級優點。從現場運轉狀況來看, 操控體系安穩牢靠,功能參數優良,得到了用戶的好評。
