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)、自動設(shè)備和斷路器等設(shè)備正確動作的基本保證。其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)能對避免系統(tǒng)損壞、事故擴(kuò)大和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至關(guān)重要。直流屏監(jiān)控體系的主要監(jiān)測直流屏的狀況信息,同時與監(jiān)控中心交流訊息,操控直流屏的運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣,保護(hù)人員能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的不正常狀況,及時處理,而不等其發(fā)展演變成事故[1]。直流屏操控體系根據(jù)功能大致分為以下幾個方面:(1)監(jiān)控量的測量包含電池電壓測量、電池溫度、機(jī)殼內(nèi)部溫度測量、母線電壓電流測量和交流電壓測量;(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操控;(4)通訊。本文將側(cè)重介紹操控體系各模塊工作原理和體系整體規(guī)劃。
監(jiān)控量的測量
1.AD芯片的挑選監(jiān)控量能夠分為兩類:直流量測量包含電池電壓測量、電池溫度、機(jī)殼內(nèi)部溫度測量、母線電壓電流測量;交流量電壓測量,包含兩路輸入交流電壓的測量。直流量變化速度慢,要求測量精度高所以選用∑-■型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。溫度測量不需要太高精度,選用MSP430F149自帶的AD進(jìn)行測量,由于完結(jié)了并行采集,所以使監(jiān)控量的改寫速度成倍增加。交流量收集選用了專用的交流電壓收集芯片,不需要外接電壓互感器,不光簡化了電路規(guī)劃,還大大降低了硬件本錢、提高了測量精度。
2.微處理器的挑選本規(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)用其豐富的接口資源和強(qiáng)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(zhuǎn)換器ADC。完結(jié)模擬設(shè)定功能
(3)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(shè)定及曲線守時的要求
(4)內(nèi)置2KBRAM、60KB的FLASH。MSP430F149所提供的豐富資源,外圍硬件擴(kuò)展只需做很少的工作,不只規(guī)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(kuò)展MCU的I/O,完結(jié)采樣通道地址、輸入輸出端口的擴(kuò)展。同時CPLD內(nèi)完結(jié)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(yùn)轉(zhuǎn)擔(dān)負(fù)。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,體系資源十分豐富,最大的I/O數(shù)為80個。
絕緣檢測體系
1.幾種檢測方法的比較
現(xiàn)有檢測直流屏接地電阻的方法主要有電橋法、交流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(fù)極對地電阻和人為設(shè)置的兩個電阻組成電橋,體系正常時,電橋平衡。當(dāng)體系呈現(xiàn)某一點(diǎn)接地時,電橋失去平衡,發(fā)生報警信號。該方法存在以下缺點(diǎn):正負(fù)極接地等效電阻平等下降或數(shù)值接近時,即使已經(jīng)逾越報警邊界,設(shè)備也不動作;正負(fù)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交流訊號,根據(jù)交流電流信號的流向查找接地問題來完結(jié)接地監(jiān)測。此種方法具有受直流體系分布電容影響大、易受相近頻率的交流訊號干擾等缺點(diǎn),檢測精度和靈敏度都不太抱負(fù)。直流漏電流檢測法主要是經(jīng)過檢測直流體系支路對地直流不平衡電流,挑選接地問題地點(diǎn)支路來進(jìn)行接地監(jiān)測。它無需向直流體系注入低頻交流訊號,因此不受直流體系分布電容的影響。但因漏電流較小,難以測量,嚴(yán)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:經(jīng)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(diǎn)。經(jīng)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。避免了上述測量方法的不足之處。
2.乒乓式變電橋檢測的規(guī)劃經(jīng)過兩路阻隔開關(guān)芯片AQW214改動正負(fù)母線與機(jī)殼間的電阻。機(jī)殼對負(fù)母線的電壓也隨之改動。測量出不同狀況下的機(jī)殼電壓就能夠根據(jù)公式推導(dǎo)出母線對機(jī)殼(大地)的絕緣電阻。
3.通訊部分經(jīng)過RS485總線完結(jié)主監(jiān)控與下位機(jī)的通訊,采用傳輸進(jìn)程比較遠(yuǎn)、抗干擾才能比較強(qiáng)、易于完結(jié)光電阻隔的MAX485芯片傳輸數(shù)據(jù)。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(jié)電氣阻隔。與監(jiān)控工控機(jī)的銜接選用RS232總線,芯片也同樣選用MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232,同樣選用屏蔽雙絞線銜接。
4.本文規(guī)劃了根據(jù)MSP430F149單片機(jī)和EPM240T100的直流屏電源監(jiān)控與絕緣檢測體系。由于合理優(yōu)化了監(jiān)控參數(shù)測量體系,同時選用了牢靠性和準(zhǔn)確度高的乒乓式變電橋測量法,使得本體系具有測量精度、實(shí)時性好、現(xiàn)場接線簡略及本錢低一級優(yōu)點(diǎn)。從現(xiàn)場運(yùn)轉(zhuǎn)狀況來看,操控體系安穩(wěn)牢靠,功能參數(shù)優(yōu)良,得到了用戶的好評。
