直流屏是電力體系的重要組成部分, 是繼電保護(hù)、 自動(dòng)設(shè)備和斷路器等設(shè)備正確動(dòng)作的基本保證 。其穩(wěn) 定運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)避免體系損壞 、事端擴(kuò)大和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至 關(guān)重要 。直流監(jiān)控體系的主要監(jiān)測直流屏的狀況信 息 ,同時(shí)與監(jiān)控中心溝通訊息,操控直流屏的運(yùn)轉(zhuǎn)。這 樣 ,保護(hù)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的不正常狀況 ,及 時(shí)處理 ,而不等其發(fā)展演變成事端[ 1] 。 直流屏操控體系根據(jù)功能大致分為以下幾個(gè)方 面 :(1)監(jiān)控量的丈量包含電池電壓丈量、電池溫度、 機(jī)殼內(nèi)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(guān)量輸 入輸出 ,用于電鈴報(bào)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 作原理和體系全體規(guī)劃。
監(jiān)控量的側(cè)量
1. AD芯片的挑選 監(jiān)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(jī)殼內(nèi)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(shù)轉(zhuǎn)換芯片。溫度丈量不需要太高精度 , 選用 MSP430F149自帶的 AD進(jìn)行丈量,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 。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(guī)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(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(shí)器功能, MSP430F149的功能特色如下:
(1)6個(gè)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) 強(qiáng)壯的守時(shí)器功能 。 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 ,能夠滿足體系速度的設(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(shí) CPLD內(nèi)完結(jié)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(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 ,體系 資源十分豐富,最大的 I/O數(shù)為 80個(gè)。
絕緣檢測體系
1. 幾種檢測方法的比較
現(xiàn)有檢測直流體系接地電阻的方法主要有電橋法 、溝通訊號(hào)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(duì)地電阻和人為設(shè)置的兩個(gè)電 阻組成電橋 ,體系正常時(shí), 電橋平衡。當(dāng)體系呈現(xiàn)某一 點(diǎn)接地時(shí),電橋失去平衡, 發(fā)生報(bào)警信號(hào)。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(shí) ,即使已經(jīng)逾越報(bào)警邊界 , 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 。溝通訊號(hào)注入法又稱低頻信號(hào)法 ,選用守時(shí)在直 流體系母線和大地之間注入低頻溝通訊號(hào), 根據(jù)溝通 電流信號(hào)的流向查找接地毛病來完結(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 的溝通訊號(hào)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(duì)地直流不平衡電流 ,挑選接地毛病地點(diǎn)支路來進(jìn)行 接地監(jiān)測。它無需向直流體系注入低頻溝通訊號(hào), 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(yán)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(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(gè)固定的平衡點(diǎn)。經(jīng)過測 量不同狀況下的電壓 ,就能夠計(jì)算出直流體系對(duì)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(guī)劃 經(jīng)過兩路阻隔開關(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)。 丈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(duì)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. 結(jié)論本文規(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)丈量體系,同時(shí)選用了牢靠性和準(zhǔn)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(shí)時(shí)性好、 現(xiàn)場接線簡略及本錢低一級(jí)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(píng)。
