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(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)能對(duì)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(cè)直流屏的狀況信息,同時(shí)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(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)展演變成事故[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)控量的測(cè)量包含電池電壓測(cè)量、電池溫度、機(jī)殼內(nèi)部溫度測(cè)量、母線電壓電流測(cè)量和交流電壓測(cè)量;(2)母線絕緣檢測(cè)和支路接地選線;(3)開(kāi)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整體規(guī)劃。

監(jiān)控量的測(cè)量

1.AD芯片的挑選監(jiān)控量能夠分為兩類:直流量測(cè)量包含電池電壓測(cè)量、電池溫度、機(jī)殼內(nèi)部溫度測(cè)量、母線電壓電流測(cè)量;交流量電壓測(cè)量,包含兩路輸入交流電壓的測(cè)量。直流量變化速度慢,要求測(cè)量精度高所以選用∑-■型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。溫度測(cè)量不需要太高精度,選用MSP430F149自帶的AD進(jìn)行測(cè)量,由于完結(jié)了并行采集,所以使監(jiān)控量的改寫(xiě)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(jiǎn)化了電路規(guī)劃,還大大降低了硬件本錢(qián)、提高了測(cè)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)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(jiǎn)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(mén),體系資源十分豐富,最大的I/O數(shù)為80個(gè)。

絕緣檢測(cè)體系

1.幾種檢測(cè)方法的比較

現(xiàn)有檢測(cè)直流體系接地電阻的方法主要有電橋法、交流訊號(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。交流訊號(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交流訊號(hào),根據(jù)交流電流信號(hào)的流向查找接地問(wèn)題來(lái)完結(jié)接地監(jiān)測(cè)。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(hào)干擾等缺點(diǎn),檢測(cè)精度和靈敏度都不太抱負(fù)。直流漏電流檢測(cè)法主要是經(jīng)過(guò)檢測(cè)直流體系支路對(duì)地直流不平衡電流,挑選接地問(wèn)題地點(diǎn)支路來(lái)進(jìn)行接地監(jiān)測(cè)。它無(wú)需向直流體系注入低頻交流訊號(hào),因此不受直流體系分布電容的影響。但因漏電流較小,難以測(cè)量,嚴(yán)重約束了問(wèn)題檢測(cè)的精度和靈敏度。乒乓式變電橋檢測(cè)的規(guī)劃思維是:經(jīng)過(guò)切換電橋兩臂電阻值的大小,使電橋沒(méi)有一個(gè)固定的平衡點(diǎn)。經(jīng)過(guò)測(cè)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。避免了上述測(cè)量方法的不足之處。

2.乒乓式變電橋檢測(cè)的規(guī)劃經(jīng)過(guò)兩路阻隔開(kāi)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)。測(cè)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(guò)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(cè)體系。由于合理優(yōu)化了監(jiān)控參數(shù)測(cè)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測(cè)量法,使得本體系具有測(cè)量精度、實(shí)時(shí)性好、現(xiàn)場(chǎng)接線簡(jiǎn)略及本錢(qián)低一級(jí)優(yōu)點(diǎn)。從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況來(lái)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)。