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摘 要:介绍了当前计算机保护装置典型的硬件结构系统地阐述了信号输入回路、单片机微机系统、人机对话设施、输出通道及电源五个部分的功能及相关联系突出展示了现代计算机产品的智能化和实用性对于配合电力系统综合自动化产品的调试有一定的指导作用。
关键词:计算机继电保护典型硬件结构 单片机 0 引言 计算机保护装置实质是一种依靠计算机智能地实现保护功能的工业控制装置。
它的主要部分是计算机本体用来分析电力系统的有关电量及判断系统是否发生故障决定是否发出跳闸信号。
随着集成电路和计算机技术的飞速发展微机保护装置硬件的发展也是十分迅速的结构更加合理、性能更加完善。
1 计算机保护的结构与原理 典型的计算机保护装置结构是由以下五个部分构成的:单片计算机系统、信号输入回路、人机对话设施、输出通道回路及电源. 模拟量输入回路部分由隔离与电压形成及低通滤波回路、多路开关及模数变换组成开关量输入由光隔输入组成单片机微机系统是由CPU、EPROM、RAM、E2 PROM 组成 人机对话设施部分由键盘和显示器、实时时钟、打印电路组成开关量输出通道由IPO、信号和出口回路组成全套装置由逆变稳压电源供电。
图1 中模拟量输入回路、开关量输入、单片机微机系统、人机对话设施和开关量输出各插件均通过总线BUS 联系在一起由CPU 通过BUS 实现信息数据传输和控制。
该总线BUS 称为三总线即AB 地址总线、DB 数据总线、CB 控制总线。
CPU 通过AB 地址总线选择各功能芯片通过CB 控制总线控制各功能芯片的工作方式最终由DB 数据总线传送信息和数据。
计算机保护的基本原理如下:各交流量分别经信号输入回路、模拟低通滤波回路送到CPU 控制的多路开关经模数转换后由DB 数据总线送到数据存储器RAM 。
CPU 通过调用程序存储器EPROM 内的程序对采集的数据进行计算其计算结果与存放在电可擦除存储器E2 PROM 中的整定值进行比较做出相应判断。
再通过输入输出端口 IPO 将处理信号送到相应外设信号与出口 发出报警信号或执行跳闸。
键盘、显示器、打印机用于人机对话以便对整个保护系统进行调试、整定、监视。
开关量输入电路用于高压断路器或隔离开关的辅助触点引入对于变压器保护还需将瓦斯、温度等触点引入以便CPU 检测做出相应控制。
硬件自检电路用来检测CPU 程序工作是否正常一旦CPU 工作不正常即闭锁保护并发出报警信号。
1. 1 单片机微机系统 计算机保护装置的核心是单片机微机系统它是由单片机微机和扩展芯片构成的一台小型工业控制微机系统除了这些硬件之外还有存储在存储器里的软件系统。
这些硬件和软件构成的整个单片机微机系统主要任务是完成数值测量、计算、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。
除此之外现代的微机保护应具有各种远方功能它包括发送保护信息并上传给变电所微机监控系统接收集控站、调试所的控制和管理信息。
计算机保护装置输入信号主要有两类即开关量和模拟量信号。
为了提高保护装置的抗干扰性能信号需要经整形延时、光电隔离等处理。
输入的电压和电流信号是模拟信号需经模数变换将模拟信号转换为计算机能接受的数字脉冲信号。
1. 2 信号输入回路 1. 2. 1 模拟量输入回路模拟量输入回路的主要作用是隔离、规范输入电压及完成模数变换以便与CPU 接口完成数据采集任务。
此部分电路称数据采集电路。
微机保护的模数变换是直接将模拟量转变为数字量的ADC 变换方式。
原理方框图如图2 所示。
ALF 为模拟低通滤波器 1. 2. 2 开关量输入回路开关量输入回路包括断路器和隔离开关的辅助触点或跳合闸位置继电器接点输入、外部装置闭锁重合闸触点输入、轻重瓦斯继电器接点输入还包括脉冲量输入、有功无功电度输入等。
原理图如图3 所示。
1. 3 人机对话设施部分人机接口的媒介是键盘、液晶显示器、打印机、信号灯。
工作人员通过命令和数值键入完成对各保护插件定值的输入、控制方式字的输入及对系统各部分的检查计算机将系统自检结果及各部分