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110KV保护测控装置

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《电力变压器微机维护》doc

发布时间:2022-05-12 13:57:23 来源:欧宝娱乐app在线登录

  太原理工大学持续教育学院 毕业规划(论文) 题 目 电力变压器的微机维护 姓 名 崔 军 伟 学 院 太原理工大学持续教育学院 专 业 电气工程及其主动化 学 号 辅导教师 二〇一 三年 月 日 太原理工大学持续教育学院 毕业规划(论文)使命书 学生名字: 崔军伟 学号: 专业: 电气工程及其主动化 1 规划(论文)标题及专题: 电力变压器的微机维护 2 学生规划(论文)时刻:自 2013 年 月 日开端至 2013 年 月 日止 3 规划(论文)所用资源和参阅资料: 电力体系继电维护原理 工厂供电体系继电维护及主动设备 电力体系维护与操控 微机原理与接口技能 微型核算机继电维护根底 4 规划(论文)应完结的首要内容: 继电维护的根本概述 电力变压器微机维护中各维护的根本原理 微机维护的根本组成 微机维护的硬件规划 微机维护的软件规划 5 提交规划(论文)办法(规划阐明与图纸或论文等)及要求: 论文,严厉依照《湖南科技大学本科生毕业规划(论文)作业规范》的有关要求打印订 硬件电路原理图,用Protel格局输出打印 软件结构流程图 6 发题时刻: 2013 年 月 日 辅导教师: (签名) 学 生 : 崔军伟 摘 要 现在,跟着超高压、特高压输变电技能在全国规模的广泛运用,关于确保电网安全运转的继电维护设备也由传统的电磁型向微机型开展。而电力变压器作为电业体系中重要的改换电压、联络体系、传送功率的设备之一,作为维护它的设备,要求愈加的牢靠和快速。 本文在全面介绍和评述电力体系的微机维护原理及其开展的趋势的根底上,对电力系变压器的微机维护进行了专门研讨。以所拟定的维护计划为依据,提出了以中心模仿转化器和电抗转化器,A/D转化器等各种微机变压器维护设备的详细完结办法。并对维护设备的硬件体系和软件模块规划进行了详细的研讨,满意了变压器微机维护设备的要求。 本设备将变压器运转工况监测与继电维护结合,表现了新一代微机维护设备的规划思维。 关键词:变压器,微机维护,继电维护order to make zhe electrified wrie netting running normally that zhe protective relaying equipment advancing with zhe time. In this paper are introduced comprehensively and electrical system of microcomputer protection principle and development trend of electric power, on the basis of the microcomputer protection of the transformer specially research. With the protection plan formulated for basis, put forward by the middle analog switches and circuit reactance converter, A/D converter transformer protection device of microcomputer as the concrete realization method. For protection device and the hardware and software module design makes a detailed research, satisfy the requirements of transformer microcomputer protection device. This device will transformer running condition monitoring and relay protection union, reflected the new generation of microcomputer protection device design thought. Keywords: Transformer,Microprocessor-based Protection, Reply protection 目 录 第一章 绪 论 - 1 - 第二章 继电维护的根本概述 - 2 - 2.1 电力体系的毛病和不正常运转状况 - 2 - 2.2 继电维护的根本原理、维护设备的组成和根本要求 - 2 - 2.2.1 继电维护的根本原理 - 2 - 2.2.2 继电维护设备 - 3 - 2.2.3 继电维护的根本要求 - 3 - 2.3 微机维护体系简介 - 4 - 2.3.1微机维护的运用与开展概略 - 4 - 2.3.2 微机维护的根本构成 - 5 - 2.3.3 微机维护的特色与开展前景 - 6 - 第三章 电力变压器微机维护中各维护的根本原理 - 8 - 3.1 瓦斯维护 - 8 - 3.2 纵差动维护 - 9 - 3.3 过电流维护 - 10 - 3.4 温度信号 - 10 - 第四章 微机维护的根本组成 - 11 - 4.1 概述 - 11 - 4.1.1 模仿量输入体系 - 11 - 4.1.2 开关量输入/输出体系 - 12 - 4.1.3 CPU主体系 - 12 - 4.2 微机维护的抗搅扰办法 - 13 - 第五章 微机维护的硬件规划 - 14 - 5.1 微机维护体系的根本结构 - 14 - 5.2 数据搜集体系 - 14 - 5.2.1 模仿量输入改换 - 14 - 5.2.2 前置模仿低通滤波器 - 15 - 5.2.3 采样坚持电路 - 16 - 5.2.4 多路转化电路 - 19 - 5.2.5 A/D转化电路 - 21 - 5.3 CPU主体系规划 - 23 - 5.3.1 CPU8086 - 23 - 5.3.2 时钟发生器8284电路 - 24 - 5.3.3内存储器及有关电路 - 24 - 5.3.4 外围输入输出器材译码电路 - 25 - 5.3.5 计数计时电路 - 25 - 5.3.6 间断办理电路 - 25 - 5.4 开关量输入/输出体系 - 25 - 5.4.1 可编程并行I/O接口芯片8255A - 26 - 5.4.2 开关量输入电路 - 27 - 5.4.3开关量输出电路 - 28 - 5.4.4 光电阻隔电路 - 29 - 5.4.5 人机接口回路 - 29 - 第六章 微机维护的软件规划 - 32 - 6.1 微机维护软件的根本结构 - 32 - 6.2 数字滤波 - 32 - 6.3 微机维护的根本算法 - 34 - 6.4 微机维护软件流程 - 36 - 6.4.1 软件框图及软件流程图 - 36 - 6.4.2 数据搜集 - 36 - 6.4.3 8255并行接口输出 - 37 - 6.4.4 数字滤波 - 37 - 6.4.5 输出部分 - 38 - 6.4.6键盘部分 - 38 - 第七章 定论 - 40 - 参阅文献 - 41 - 致 谢 - 42 - 附录A: 元件清单 - 43 - 附录B: 程 序 清 单 - 44 - 附录C:电力变压器微机维护硬件原理图 - 58 - 第一章 绪 论 在电力体系微机继电维护研讨范畴中,变压器维护的研讨和开发一向遭到人们的广泛重视。一方面,将传统的维护原理比方率制动和二次谐波制动原理运用于微机维护,并凭借核算机核算机所具有的技能优势,要点针对维护原理的详细完结技能进行改进和完善,以进步变压器的维护的整体功用。另一方面,充分运用核算机的数字运算,逻辑处理以及长回忆才干,不断的探究新的维护原理,如选用毛病电流完结差动维护、采样值差动维护、波形对称性原理、以及依据变压器磁通改动特性来判别励磁涌流等。但这些原理的实践运用无不对微机维护的指挥中心——CPU的内核结构、高速运算才干以及与实时信号处理相适应的寻址办法等许多方面的特性提出了更高的功用。在研制开发矿井35KV主变微机维护的调研时发现,其时运用于电力体系微机维护的中所选用的CPU多为8位或16位CPU。如INTEL公司的8086、MCS51系列及其兼容产品、8098、8086以及80C196等. 本文首要在全面介绍和评述电力体系的微机维护原理及其开展的趋势的根底上,对电力系变压器的微机维护进行了专门研讨。以所拟定的维护计划为依据,提出了以中心模仿转化器和电抗转化器,A/D转化器等各种微机变压器维护设备的详细完结办法。并对维护设备的硬件体系和软件模块规划进行了详细的研讨,满意了变压器微机维护设备的要求。 本设备将变压器运转工况监测与继电维护结合,表现了新一代微机维护设备的规划思维。 第二章 继电维护的根本概述 2.1 电力体系的毛病和不正常运转状况 变压器是电力体系中许多运用的重要的电气设备。它的安全运转直接联络到电力体系供电的牢靠性及运转的安稳性。变压器在电力体系的运用数量较多,且变压器一旦发生毛病,其影响规模较大。因此,为了确保电力体系及变压器的安全,并把毛病和反常运转状况约束在最小,在变压器中有必要装设动作牢靠的,功用杰出的继电维护设备。 电力变压器广泛选用油浸式结构,其毛病可分为变压器油箱内部毛病和油箱外部毛病两大类。 ① 内部毛病 因为变压器置身油箱内部,因此变压器油箱内部毛病应包含有绕组的相间短路、匝间短路和中性点接地体系侧的接地短路。当变压器油箱内部发生这些毛病时,短路电流在毛病点发生的高温电弧不只或许烧坏绕组绝缘材料和铁心,并且因为绝缘材料和变压器油剧烈气化发生许多气体,或许使变压器油箱部分变形,严峻时乃至引起油箱爆破。因此,变压器油箱内部毛病是电力体系最风险的毛病之一,在装备变压器维护时应该留意。 ② 外部毛病 变压器油箱外部毛病首要是在电力体系绝缘套管和引出线上发生的相间短路和中性点接地体系侧的接地短路。 变压器的反常运转状况有多种,常见的有外部短路引起的过电流、过负荷、油箱漏油构成的油面下降或冷却体系,体系毛病引起的油温升高。外部接地短路引起的中性点过电压及体系过电压或频率下降引起的过励磁等。 2.2 继电维护的根本原理、维护设备的组成和根本要求 2.2.1 继电维护的根本原理 继电维护设备要能正确作业,首要有必要具有有区分被维护设备正常运转与发生毛病和反常运转状况的才干。电力体系发生毛病时,电流电压的巨细和相位发生改动,还会发生负序、零序电流电压重量。当突变量抵达必定值时,起动逻辑操控环节,宣布相应的跳闸脉冲或信号。 运用毛病中电气量的特征,可以构成不同原理的继电维护设备。如:反响电流增大的过电流维护,反响电压下降的低电压维护,反响电压和电流的比值,即阻抗改动的间隔维护等。 2.2.2 继电维护设备 供电体系发生毛病时,会引起电流的添加和电压的下降,以及电流、电压间相位角的改动。因此,运用毛病时参数与正常运转时的不同,就可以构成不同原理和类型的继电维护。继电维护的品种许多,一般由三大部分组成:即丈量部分、逻辑部分和履行部分,其原理结构图如图2.1所示。 图2.1 继电维护设备的原理结构图 ① 丈量部分:丈量被维护元器材重量,通过转化和构成后,将其与整定值比较,据比较成果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”、等于“0”或“1”等逻辑信号,然后判别维护是否应该起动。 ② 逻辑部分:依据丈量部分各输出量的巨细、性质、输出的逻辑状况,呈现次第或组合办法,承认维护设备是否动作。 ③ 履行部分:依据逻辑部分所做出的判别,履行维护设备的使命。如宣布信号、跳闸或不动作等。 2.2.3 继电维护的根本要求 电力体系继电维护的根本功用有牢靠性、挑选性、快速性、活络性,这些要求之间,有的相辅相承,有的彼此约束,针对不同的运用条件,侧要点也有所不同。 ① 继电维护的牢靠性 继电维护的牢靠性是对电力体系继电维护的最根本功用要求,它又分为两个方面,即可信任性与安全性。 可信任性要求继电维护在规划要求它动作的反常或毛病状况下,可以精确地完结动作;安全性要求继电维护在非规划要求它动作的其他一切状况下,可以牢靠地不动作。 可信任性与安全性,都是继电维护必备的功用,但两者彼此对立。在规划与选用继电维护时,需求依据被维护目标的详细状况,对这两方面的功用要求恰当地予以调停。 ② 挑选性 继电维护的挑选性是指在对体系影响或许最小的场所,完结短路器的操控操作,以中止毛病或体系事端的开展。 电力元件继电维护的挑选性,除了决议于继电维护设备自身的功用外,还要求满意:a、由电源算起,愈挨近毛病点的继电维护的毛病起动值相对愈小,动作时刻愈短,并在上下级之间留有恰当的裕度;b、要具有后备维护作用,假如最挨近毛病点的继电维护设备或断路器因故回绝动作而不能断开毛病时,能由紧邻的电源侧继电维护动作将毛病断开。 ③ 快速性 继电维护的快速性是指继电维护应以答应的或许最快速度动作于断路器跳闸,以断开毛病或间断反常状况开展。继电维护快速动作可以减轻毛病元件的损坏程度,减小对用户作业的影响,进步体系的安稳性。因此,在发生毛病时,应力求维护设备能敏捷动作切除毛病。 因为快速性与挑选性在一般状况下是对立的,为统筹两者,一般答应带有必定的延时切除毛病。毛病切除的总时刻等于维护设备和断路器动作时刻之和。 ④ 活络性 继电维护的活络性是指维护设备关于其维护规模内所发生的各种金属性短路毛病,应具有满意的反响才干。维护设备的活络性要求与挑选性要求联络密切,在电力体系毛病时,毛病设备的维护有必要先可以活络地反响毛病,才或许有挑选性的切除毛病。因此能有挑选切除毛病的维护,有必要一起具有有活络性。 维护设备的活络性一般用活络系数Ksen(又称活络度)的巨细来衡量。活络系数越高,表明维护设备对毛病的反响才干越强,反之,则越弱。因此,过量维护和欠量维护关于活络系数的界说是不同。在最晦气状况下维护设备的活络系数应大于1,一般为1.2~2.0。 2.3 微机维护体系简介 2.3.1微机维护的运用与开展概略 核算机的呈现是20世纪最令人瞩意图事情。自从世界上公认的第一台电子核算机――电子数字积分核算机ENLAC 于1946年在美国诞生以来,核算机的开展速度很快,特别是微处理器的呈现,给工业主动化操控带来了深化的革新。广泛而深化地影响着科学技能、出产和日子等各个范畴。以近十年来国内电力体系的敏捷开展为例:电力体系的现代化运转程度恰当高,发电厂及电网的操控中心遍及选用了以核算机为中心的主动监测体系,可以主动进行数据搜集与安全监控、主动发电操控与经济调度及安全剖析。 就电力体系安全运转的重要范畴――继电维护而言,核算机维护的呈现与广泛运用反映了这一技能开展潮流的一个方面。事实上,核算机维护设备现在首要是以微处理器为根底的数字电路构成的,一般又称为微机维护。 现在我国无论是输电线路的维护仍是电力主设备维护都有一系列成套有用的微机维护设备。在220~500KV变电所内,已构成了依据不同原理的双套微机主维护系列设备,在110KV~35KV变电所内微机维护设备也得到广泛运用,在归纳主动化的变电所和电站里,微机型继电维护设备与监控体系已归纳构成一个网络体系。维护设备通过微机监控体系的通讯网络,将维护的状况、动作、信号传送给集控站或调度所,值班人员可以在远方投切维护设备、查看维护状况批改维护定值等。 微机维护的出产厂家许多,产品许多,在国内,现在较为老练和用量较大的微机维护产品有: ① 南瑞继电维护公司出产的LFP-900系列微机维护设备,含各种电压等级的线路维护、变压器成套维护、12.5MVA以下的发电机成套维护、母线维护、变电端归纳主动化微机维护设备及各种辅佐设备。 ② 北京哈德威四方维护与操控设备有限公司出产的CS系列微机维护设备,含CSL系列线路维护、CSP系列电容器维护、CST系列变压器维护、CSI断路器维护等,别的该公司还出产CSD系列集中式遥测、遥信和遥控设备、CSM网络主站、CSN系列网络辅佐器材及其他微机主动设备。 ③ 许昌继电器集团和南京主动化设备总厂等国内其他出产厂家出产的WXH(B)、WBE型微机维护设备等。 ④ 国外产品有:美国GE公司出产的DLP型微机间隔线路维护、美国SET公司出产的SEL-301型 微机线路维护、ABB公司出产的REL-531微机间隔维护、德国西门子公司出产的TSA-531型间隔维护等。 2.3.2 微机维护的根本构成 原有的维护设备是使输入的电流、电压信号直接在模仿量之间进行比较和运算处理,使模仿量与设备中给定的电气量进行比较和运算处理,而核算机维护则因为核算机只能作数字运算或逻辑运算,因此,首要要求以模仿量输入的电流电压的瞬时值改换为离散的数字量,然后才送入核算机的中心处理器,按规则的算法程序进行运算,且将运算成果随时与给定的数字进行比较,终究做出是否跳闸的判别。 微机维护的根本构成可当作由硬件和软件两部分构成。其整套硬件一般是用独自的专用机箱拼装,包含数据搜集体系、CPU主体系、开关量输入、输出体系及外围设备等。微机维护的软件由初始化模块、数据搜集办理模块、毛病检出模块、毛病核算模块与自检模块等组成。 2.3.3 微机维护的特色与开展前景 ① 运转灵敏 维护定值可保存于具有电可擦性质的EEPROM中。因为微机维护的可编程及通讯才干,该定值可依据体系运转办法的改动灵敏地进行批改,批改时刻短且进程简略。 ② 牢靠性高 微机维护可以对硬件和软件进行接连的自检,有很强的归纳剖析和判别才干。它能主动检测出硬件毛病一起宣布报警信号并闭锁其跳闸出口回路。一起软件也具有自检功用,可以对输入的数据进行校错和纠错,即主动的辨认和扫除搅扰。 ③ 易于取得附加功用 因为核算机软件的特色,使得微机维护可以做到硬件和软件资源同享,在不添加任何硬件的状况下,只需添加一些软件即可取得各种附加功用。例如在微机维护设备中,可以很便利地附加低周减载和主动重合闸、毛病滤波、毛病测距等主动设备的功用。微机维护设备可以配有打印机、显现器等外部设备,在体系发生毛病后供应多种信息,如动作时刻记载、毛病类型和相别、电流电压波形记载等。这些信息将有助于运转部分对事端的剖析和处理。微机维护所具有的对外通讯功用,使之成为该数字化环境不行短少的一环。 ④ 动作正确率高 微机维护设备能确保在任何时刻均不断敏捷地采样核算,重复精确地校核。在电力体系发生毛病的暂态期内,就能正确判别毛病,假如毛病发生了改动或进一步开展也能及时做出判别和自纠。 ⑤ 调试维护便利 微机维护的硬件是一片单片微型核算机及外围设备,而各种杂乱的功用是由相应的程序完结的。微机维护设备自身又具有自确诊功用,可以对硬件各部分和寄存在EPROM中的程序进行主动检测,一旦发现反常就会宣布报警。一般只需给上电源后没有警报,就可以承认设备是无缺的。故对微机维护设备可以说简直不必调试,大大减轻了调试和运转维护的作业量。 跟着电力体系的高速开展和核算机技能、通讯技能的不断进步,继电维护技能面临着进一步开展的趋势。国内外微机继电维护技能的未来开展趋势为:核算机化,网络化,维护、操控、丈量、数据通讯一体化,人工智能化。 跟着核算机硬件的迅猛开展,微机维护硬件也在不断的开展。电力体系对微机维护的要求也总是在不断进步,除了具有维护的根本功用外,微机维护还具有许多毛病信息和数据的长时刻寄存空间、快速的数据处理功用、强壮的通讯才干,与其它维护操控设备和调度联网,以同享全体系数据、信息和网络资源的才干、高档言语编程等。 第三章 电力变压器微机维护中各维护的根本原理 电力变压器高低压侧的电压为110KV、38.5KV,且变压器的容量为50000KVA,为了确保电力体系和变压器的安全运转,应装设以下动作牢靠、功用杰出的维护设备。 3.1 瓦斯维护 瓦斯维护是反响变压器油箱内部气体的数量和活动的速度而动作的维护,维护变压器油箱内部各种短路毛病,特别是对绕组的相间短路和匝间短路。因为短路点电弧的作用,将使变压器油和其它绝缘材料分化,发生气体。气体从油箱经连通管流向油枕,运用气体的数量及流速构成瓦斯维护。 瓦斯维护的原理接线所示,上面的触点表明“轻瓦斯维护”,动作后经延时宣布报警信号。下面的触点表明“重瓦斯维护”,动作后起动变压器维护的总出口继电器,使断路器跳闸。当油箱内部发生严峻毛病时,因为油流的不安稳或许构成干簧触点的颤动,此刻为使断路器能牢靠跳闸,应选用电流具有自坚持线圈的出口中心继电器KM,动作后由断路器的辅佐触点来免除出口回路的自坚持。此外,为避免变压器换油或进行实验时引起重 瓦斯维护误动作跳闸,可运用切换片KB将跳闸回路切换到信号回路。 图3.1 瓦斯维护原理接线图 瓦斯维护的首要利益是动作敏捷、活络度高,设备接线简略、能反响变压器油箱内部发生的各种毛病包含细微的匝间短路毛病(这时其它变压器维护无法做到的)。近年来,大型变压器为了改进防护冲击过电压的功用,广泛选用了新式结构和工艺,这导致了匝间短路毛病或许性的添加,而纵差动维护却往往不能动作,只能依托瓦斯维护来反响;此外,瓦斯维护还能反响变压器的铁心部分烧损、绕组内部断线。绝缘逐步劣化及油面下降等毛病。瓦斯维护的首要缺陷是:①不能反响变压器套管和引出线的毛病,因此,还需求引进其它主维护;②在变压器内部发生严峻毛病时,因为瓦斯维护要有必定的油流速度才干动作,因此动作速度不够快。 3.2 纵差动维护 纵差动维护是反响被维护变压器各端流入和流出电流的相量差,通过比较变压器各侧电流巨细及相位构成维护原理。变压器完结差动维护的原理接线 变压器完结差动维护的原理 因为电力变压器高低压侧的额定电流不同,因此为了确保纵差动维护的正确作业,就有必要恰当挑选两边电流互感器的变比n,这时与送电线路的纵差动维护不同的。使得在正常运转和外部毛病时,两个二次电流持平。在维护规模内毛病时,流入差回路的电流的为短路电流二次值,维护动作。纵差动维护动作后,跳开变压器两边的断路器。 在正常运转及维护规模外部短路稳态状况下有稳态不平衡电流流入纵差动维护回路中,差动维护的动作电流应大于最大不平衡电流,以确保维护规模外部短路时差动维护不动作。不平衡电流增大,将使维护的活络度下降。 ①因为变压器两边电流相位不同而发生不平衡电流 变压器常常选用Y,d11的接线办法,其两边电流的相位差为30°。假如两边的电流互感器仍选用一般的接线办法,则二次电流因为相位不同也会有一个差电流流入继电器。为了铲除这种不平衡电流的影响,一般将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形,而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形,并恰当考虑衔接办法即可整定。 ②因为两边电流互感器的差错引起的不平衡电流 当变压器两边电流互感器变比的比值等于变压器的变比时,因为电流互感器有电流差错△I,在正常运转及维护规模外部毛病时流入差回路中的电流不为零。在正常运转时,电流互感器的铁心不饱满,励磁电流很小,不平衡电流也很小。当外部毛病时,短路电流很大,使两边电流互感器敏捷饱满,励磁阻抗下降,励磁电流的差值也增大,不平衡电流增大。所以在挑选互感器时,应选带有气隙的D级铁心互感器,使之在短路时也不饱满,别的选大变比的电流互感器,可以下降短路电流的倍数。 发生不平衡电流的原因许多,应挑选适宜的办法消除或减小不平衡电流对变压器的影响。 3.3 过电流维护 为了避免外部短路引起变压器线圈的过电流,并作为差动维护和瓦斯维护的后备维护,变压器还有必要装设过电流维护。 因为变压器的过负荷才干强,流过变压器的最大负荷电流大。因此变压器过电流维护的动作电流大、活络度低,一般只用在容量较小或许只作为变压器相邻元件的后备维护。为完结过电流维护的动作挑选性,各维护的动作时刻一般按阶梯准则进行整定,相邻维护的动作时刻,自负荷向电源方向逐步增大,且每套维护的动作时刻是安稳不变的,与短路电流的巨细无关。别的过电流维护的整定值还要考虑继电器的回来系数,因为在外部短路时,电流继电器或许起动,但在外部毛病切除后(此刻电流降到最大负荷电流),有必要牢靠回来,不然会呈现误跳闸。过电流维护应按躲过最大作业电流整定,起动值比较大,往往不能满意活络度的要求。为此,可以选用低电压闭锁的过电流维护,以进步维护的活络度。 3.4 温度信号 变压器油的温度越高,劣化速度就越快,运用寿命就越短,因此,变压器运转规程规则,变压器正常运转上层油温应操控在60~80C°规模内,不宜超越85C°,不得超越95 C°。为此,有必要对运转中的变压器上层油温进行监督。 在变压器正常运转时,可动指示指针处在两个定位指针之间。当变压器上层油温升高时,受热器中液体胀大,温度指示表中流体压力计的感应部分所受压力增大,指示表指针的方位相应改动,当指示表指针抵达预先放置的赤色限定位指针方位时,定位指针的一对触点闭合,宣布变压器油温高信号并发动相应的冷却体系;反之,在变压器上层油温下降时,指示表指针的方位也作相应的改动,当指示表指针抵达预先放置的黄色下限定位指针方位时,定位指针的触点由闭合变为断开,堵截相应冷却体系的发动回路。可见,变压器温度信号设备不只可实时显现变压器的上层油温,还起到了主动操控变压器冷却体系的作用。 第四章 微机维护的根本组成 4.1 概述 微机维护是选用数字逻辑维护的,维护的每一种功用首要通过微机体系中程序运转来完结。微机维护设备实践上便是一台具有继电维护功用的微机体系,是一种依托微机完结维护功用的工业操控设备。 因此,微机维护的根本构成又可当作由硬件和软件两部分构成,其整套硬件一般是用独自的专用机箱拼装,包含数据搜集体系、CPU主体系、开关量输出、输入体系及外围设备等。微机维护的软件体系由初始化模块、数据搜集办理模块、毛病检出模块、毛病核算模块与自检模块等组成。 4.1.1 模仿量输入体系 模仿量输入体系又称数据搜集单元,首要包含电压构成、模仿滤波(ALF)、采样坚持(S/H)、多路转化(MPX)以及模数转化(A/D)等功用块,它的作用是阻隔、规范输入电压,并将模仿输入量精确地转化为所需的数字量,以便与CPU接口。模仿量输入体系是微机维护设备中很重要的电路,维护设备的动作速度和丈量精确度等功用都与该电路密切相关。 现在微机维护产品中数据搜集单元一般选用模数改换(ADC)。 微机维护用的模数转化器绝大大都是运用逐次迫临法的原理完结的。其根本原理是,转化开端时,操控器首要在数码设定器中设置一个最高位数码“1”(例如:100…00),该数码经D/A数模改换为模仿电压U0,反应到输入侧的比较器一端,与输入电压Ui进行比较。假如设定值U0<Ui,则保存该位原设置的数码“1”,然后由操控器在数码设定器中附加次高位设置数码“1”构成新的数码(如:110…00),经D/A数模改换,再反应到输入侧比较器与Ui进行比较。假如设定值U0>Ui,则原设定次高位数码“1”改为“0”,然后附加下一高位设置数码“1”(如:101…00)。重复上述的比较与设置,直到所设定的数码总值转化成反应电压U0尽或许地挨近Ui的值。若其差错小于所设定数码中可改动的最小值(最小量化单位),则此刻数码设定器中的数码总值即为转化成果。 逐次比较式A/D转化的一个重要目标是转化精度,即A/D转化分辨率,它首要取决于设定数码的最小量化单位,A/D转化输出的数字量位数越多,最小量化单位越小,分辨率越高转化出的数字量舍入差错越小,A/D转化的精度就越高。逐次比较式的另一个重要目标是A/D转化速度,它与A/D转化分辨率是有关的,一般分辨率越高,其转化速度就相对下降。 模数改换还可以选用VFC型的改换办法。VFC型的模数转化是将电压模仿量Ui线性地改换为数字脉冲式的频率fs,然后由核算器对数字脉冲计数,供CPU读入。 ADC和VFC两种模数转化办法各有其优缺陷,ADC转化办法的利益是简略完结高速高精度采样,但因为难以完结多CPU之间的数据同享,抗搅扰才干交差,本钱亦较高,一般用于元件维护中;VFC转化办法的利益是电路简略、抗搅扰才干强、作业安稳、与CPU的接口极端简略,易于完结多CPU的数据同享,但因为受VFC器的约束,难以完结较高采样速率下的高精度数据搜集,一般用于线 开关量输入/输出体系 开关量输入/输出体系,首要用于完结各种维护的出口跳闸、信号显现、打印、信号报警、外部触点输入及人机对话等功用。它由多种输入/输出(I/O)接口芯片、光电阻隔器材及有触点的中心继电器组成。 开关量输入即接点状况(接通或断开)的输入可分两类:一类是低电平(+5v)开关量输入,如微机维护运转调试状况输入;一类是高电平(+220v)开关量输入(如断路器的状况信号),高电平开关量输入有必要装有光电阻隔,以避免外部搅扰侵略微机维护设备。 开关量输出首要包含维护的跳闸出口以及本地和中心信号输出等,由并行口经光电阻隔电路将开关量输出的电路,只需由软件使并行口的PB输出低电平“0”,PB输出高电平“1”,便可使与非门H1输出低电平,光敏三极管导通,继电器J被吸合。 4.1.3 CPU主体系 CPU主体系,它是由微机和扩展芯片构成的一台小型工业扩展微机体系,除了这些硬件之外,还有存储在存储器里的软件体系。这些硬件和软件构成的整个微机体系首要使命是将数据搜集单元输出的数据进行剖析处理,并完结逻辑运算、扩展和记载等使命,以完结各种继电维护功用。除此之外,现代的微机维护还应具有各种远方功用,它包含发送维护信息并上传给变电所微机监控体系,接搜集控站、调度所的扩展和办理信息。 这种微机体系可以是单CPU或多CPU体系。一般为了进步维护设备的容错水平,现在大大都维护设备已选用多CPU体系。特别较为杂乱的维护设备,其主维护和后备维护都是彼此独立的微机体系。它们的CPU是彼此独立的,任何一个维护CPU或芯片损坏均不影响其它维护。除此之外,各维护的CPU总线均不引出,输入及输出的回路均经光电阻隔处理,各维护具有自检与互检功用,能将毛病定位到插件或芯片,然后大大地进步了维护设备运转的牢靠性。但关于比较简略的微机维护,因为维护功用较少,大都仍是选用单CPU首要包含微机处理器(CPU)、只读存储器(一般用EPROM)、随机存取存储器(RAM)以及守时器等。CPU履行寄存在EPROM中的程序,对数据搜集体系输入到RAM中的数据进行剖析处理,以完结继电维护的功用。 4.2 微机维护的抗搅扰办法 ① 搅扰对微机维护的影响比较大,首要有以下几个方面: a、核算或逻辑过错。微机维护中的输出数据、核算中心成果和操控标志字都放在RAM中,强搅扰引起RAM数据发生改动是或许的。别的,当CPU正在读(或写)一个数据时,数据线或地址线受搅扰发生改动,就会构成读(或写)一个坏数据或许对一个过错的地址读(或写)。假如这是一个中心成果或许采样数据,就会构成核算过错;假如这是一个标志字就会构成逻辑紊乱,这都有或许引起设备误动或拒动。 b、程序运转越轨。这是因为随机搅扰破坏了程序履行的正常次序而构成程序履行卡死的现象。如当CPU正通过地址总线送出一相地址以便从EPROM获取指令操作码。假如因为搅扰使传送地址犯错,它将从下一个过错的地址取得一个过错的操作码。假如这个误码CPU不认识,程序运转将发生间断;假如这个误码是可履行码,那么在履行了一系列非预期的指令后往往终究碰到一个CPU不认识的指令操作码而中止作业。由此看出,在程序运转越轨后引起误动作的机会是很小的,但会构成CPU中止履行继电维护使命的规则使命,在发生体系毛病时,维护设备将拒动。 c、元件损坏。严峻的搅扰还或许构成元件损坏。 ② 硬件规划时应使微机维护和外接端子同微机弱电体系之间没有电的联络,体系的正确运转,应采纳以下抗搅扰办法。如: a、沟通输入端子:选用电压构成回路中的小变压器阻隔,一次和二次绕组间有屏蔽层。 b、开关量输入端子:选用光电耦合器阻隔。 c、开关量输出端子:选用光电阻隔和继电器绕组与接地之间阻隔。 d、直流电源端子:逆变电源中的高频变压器阻隔,线圈间有屏蔽层。 e、交直流来线(沟通电压、沟通电流、直流电源)先经抗搅扰电容再进设备。 f、将弱电体系的插件远离同外接端子有直接电联络的各插件(如:电压构成回路、开关量输入和开关量输出回路等). g、设备后底板的配线也应使强电和弱电严厉分隔 h、各弱电电源不共地等 第五章 微机维护的硬件规划 5.1 微机维护体系的根本结构 微机维护设备首要是以微处理器为根底的数字电路构成的。它的中心是中心处理单元CPU及其数字逻辑电路和实时处理程序。 在微机维护中广泛选用插件式结构,微机维护设备包含以下印制板插件:①模仿量输入改换插件;②前置模仿低通滤波插件;③采样及A/D转化插件;④CPU及人机对话插件;⑤开关量输入/输出插件。微机维护设备硬件暗示框图如图5.1所示,这种硬件模块化表现了微机维护结构的特色。 图5.1 微机维护设备硬件暗示框图 5.2 数据搜集体系 5.2.1 模仿量输入改换 微机维护要从被维护的电力设备的电流互感器和电压互感器上取得信息,但这些互感器的二次侧电流或电压不能适应模数改换器的输入规模要求,故需求对它们下降和改换,在微机维护中一般要求输入信号为±5V和±10V的电压信号,详细决议于所用的模数转化器,因此一般选用中心改换器来完结以上的改换,沟通电流的改换一般选用电流中心改换器并在其二次侧并电阻以取得所需变电压的办法。此外,也有选用电抗改换器的。二者各有其优缺陷,电抗改换器的利益是线性规模较大,铁芯不简略饱满,有移相作用,别的其按捺非周期重量的作用在某些运用中也或许成为利益。电流中心改换器的最大利益是只需铁芯不饱满,则其二次电流及并联电阻上的二次电压的波形可根本坚持与一次电流波形相同且同相,即它的传变可使原信息不失真,这对微机维护是很重要的,因为只需在这种条件下作精确的运算或定量剖析才是有意义的。至于移相,提取某些重量或按捺某些重量等,在微机维护体系中,依据需求可以简略地通过软件来完结。电流中心改换器的缺陷是在非周期重量的作用下简略饱满,线性度较差,动态规模也较小。 该改换除了起电量改换的作用外,还起到阻隔的作用。它使微机电路在电气上与强电体系相阻隔,然后在较大程度上削弱了来自高压体系的电磁搅扰。 5.2.2 前置模仿低通滤波器 模仿低通滤波器的作用是滤掉电压和电流中的高频重量以下降采样频率fs。滤波器有有源滤波和无源滤波两种,对要求快速动作的维护及操控设备而言,为避免无源模仿低通滤波中电阻和电容对信号构成衰减和时刻延迟,可以选用有源模仿低通滤波器;一般状况下选用无源模仿低通滤波器 即可。如图5.2为RC无源低通滤波器,只需调整R、C的数值就可以改动低通滤波器的截 止频率取f=50工频,任取R=2.27K,那么电容的容量为:C=0.27F 图5.2 模仿低通滤波器 (5.1) (5.2) (5.3) (5.4) (5.5) (5.6) (5.7) 5.2.3 采样坚持电路 1.采样坚持原理 采样坚持电路的作业原理如图5.3所示。 图5.3 采样坚持电路原理图 它由一个电子模仿开关AS ,电容Ch及两个阻抗改换器组成。阻抗改换器由运算扩大器构成的电压跟从器完结的,具有输入阻抗高,输出阻抗低的特色。开关AS受逻辑输入端采样脉冲的电平操控,高电平时AS闭合。此刻,电路处于采样状况,Ch敏捷充电到Ui在采样时刻的电压值。As的闭合时刻应满意使Ch有满意的充电时刻即采样时刻。为了正确采到Ui在采样时刻的值,明显期望采样时刻越短越好,因此,运用阻抗改换器I,它在输入端呈现高阻抗,而输出阻抗低,使Ch上的电压能敏捷盯梢到Ui的值。AS翻开时,电容Ch 上坚持住AS翻开瞬间的电压,电路处于坚持状况。相同,为了进步坚持才干,电路中运用了另一个阻抗改换器II,它对Ch呈现高阻抗,而输出阻抗(侧U0)很低,以增强带负载才干。 2.采样坚持电路 采样/坚持电路(S/H)有两方面的作用:首要是在一个极短的时刻内丈量模仿输入量在该时刻的瞬时值,并在模仿/数字转化器进行转化的期间内坚持其输出不变;其次是因为微机维护体系中要确保各模仿量的相位联络通过采样后坚持不变,各通道有必要同步采样。在本体系中选用的是LF398采样坚持器来完结采样的。图5.4(a)、(b) LF398典型连线个引脚,结构框图和典型连线kΩ电阻,用于调理漂移电压,7脚和8脚是两个操控端,操控开关的关断。7脚接参阅电压,8脚接操控信号。参阅电压应依据操控信号的电平来挑选。如7脚接地,则8脚接操控信号大于1.4V时,LF398处于采样状况;如8脚为低电平, 则LF398处于坚持状况。6脚外接坚持电容,即可构成完好的采样坚持电路,它是一种具有扩大功用的采样坚持电路具有较低的捕捉时刻Ch=1000pF,搜集时刻为25μs,可满意12位A/D要求。它的选取对采样坚持电路的技能功用目标至关重要,大电容可使体系得到较高精度,但采样时刻加长。小电容可进步采样频率,但精度较低。一起,电容的挑选应归纳考虑精度要求和采样频率等要素。 (a)LF398典型衔接图 (b) LF398结构框图 图5.4(a)、(b) LF398典型连线.采样频率的挑选和ALF的运用 采样频率的挑选是微机维护硬件规划和软件规划中的一个关键问题,这个问题涉及到采样信号是否实在的反映输入的信号。采样频率越高,要求CPU的速度越高。因为微机维护是一个实时体系,数据搜集体系以采样频率不断地向CPU输入数据,CPU有必要要来得及在两个相邻采样间隔时刻内处理完每一组采样值一切必要做的各种操作和运算,不然CPU将跟不上实时节拍而无法作业。相反采样频率过低将不能实在地反映被采样信号的状况。假如被采样信号中所含最高频率成分频率为,则采样频率有必要大于的二倍,不然将构成频率混叠。设被采样信号中含有的最高频率为。如图5.6(a)所示,从图5.6(b)中可以看出其时,采样所看到的为一向流成分,而在图5.6(c)中,当略大于时,采样所看到的是一个差拍低频信号,即一个高于的频率成分在采样后将被过错地认为是一个低频信号,或称高频信号“混叠”到了低频段。明显当后,将不会呈现这种混叠现象。采样/坚持电路(S/H)有两方面的作用:首要是在一个极短的时刻内丈量模仿输入量在该时刻的瞬时值,并在模仿/数字转化器进行转化的期间内坚持其输出不变;其次是因为微机维护体系中要确保各模仿量的相位联络通过采样后坚持不变,各通道有必要同步采样。 图 4.6 频率混叠暗示图 对微机维护体系来说,在毛病初瞬,电压、电流中或许含有恰当高的频率重量,为避免混叠, 不得不必得很高,然后对硬件速度提出过高的要求,但实践上现在大大都的微机维护原理都是反映工频量的,在这种状况下可以在采样前用一个模仿低通滤波器将高频滤掉,这样就可以下降了,然后下降对硬件提出的要求。依据数字滤波器的利益可知,一般并不要求ALF滤掉一切的高频重量,而仅用它滤掉以上的重量,以消除频率混叠,避免高频重量混到工频附近来。低于的其它暂态频率重量,可以通过数字滤波器来滤除。 5.2.4 多路转化电路 多路转化开关是关于反映两个量以上的继电维护设备,如阻抗、功率方向等都要求对某个模仿量一起采样,以取得各个量之间的精确的相位联络,因此对每个输入量设置一套电压构成,抗混叠低通滤波和采样坚持电路。一切采样坚持器的逻辑输入需并联后由守时器供应采样脉冲,因为模数转化器价格较贵重,为了节省经费简化结构咱们挑选共用一个A/D转化器,经多路转化开关,在某时刻操控某一通道注册,然后完结该路的输当选经进程。微机具有很强的数据处理功用,能快速处理多路信息,但在某时刻只能处理某一路信息,若有多路信号输入就有必要设置多路转化开关。在该体系中选用模仿开关AD7506完结。AD7506为单端16选一多路其内部包含16路模仿通道信号通过采样电路加在多路开关AD7506的输入端。 图4.9 AD7506多路转化开关 图5.7 多路转化开关 图5.8 AD7506原理图 在该体系中选用模仿开关AD7506完结。AD7506为单端16选一多路其内部包含16路模仿通道信号通过采样电路加在多路开关AD7506的输入端。通过CPU对其地址译码端(A0~A3)进行地址译码,并使其使能端(EN)为高电平,就可以完结16路通道的切换。如图5.2.5 A/D转化电路 在本体系中选用AD574型逐次转化A/D转化器,28脚双列直插式封装。其分辨率为12位,转化速度为25us,输出12位二进制编码,该电路中输入电压极性和量程挑选±5V,一起设置了相应的调速电路。如图5.9为AD574的功用引脚图。各引脚信号功用如下。 图5.9 AD574功用引脚图 :片选,低电平有用; CE:片答应,高有用,答应对该芯片的操作;/:读/转化,高读A/D转化成果,低发动A/D转化;:数据格局,高为12并行输出,低为8位(4位)并行输出;A0 :字节地址/短周期,高为8位转化/输出低4位,低为12位转化/输出高8位;STS:转化状况,高为正在转化,低为转化完毕;REF IN:基准输入;REF OUT:基准输出;BIP OFF:单极性补偿;DB11~DB0:12位数据线Vin:模仿量输入;DC,AC:数字地与模仿地;VL.VCC,VEE:电源。 A/D转化电路分为以下几部分: ① 电源 AD574需求三种电压即±15V及+5V,其数字量输出为0~5V的TTL电平,而其D/A转化用的+10V参阅电压,在芯片内部由+15V通过降压电阻和一个带温度补偿的齐纳二极管发生。为了对参阅电压进行微调,以调整D/A转化器的份额常数,然后抵达微调A/D转化器的转化份额常数的意图。此10V参阅电压并不是在内部直接引向D/A转化器,而是先从端引出,以便在外部通过一个100欧的微调电位计再从端接入,供应内部D/A转化器。别的AD574内部还包含偏置部分,在用于双极性模仿量时即可将+10V的参阅电压()经一个100欧电位计后接至偏置电压端,以便对偏置电压微调,完结零点调整。用于单极性模仿量时可将偏置电压端接地。 AD574内部模仿地和数字地是分隔的,别离经两个端子引出。在外部应把模仿地直接引至输入模仿量的零线。全设备的模仿地和数字地只答应在一点相连以避免数字地零线回路上通过电流构成的压降窜入模仿量输入回路而引起A/D转化的噪声。 ② 模仿输入电压Ui AD574有两个模仿量输入端子,+20V输入端和+10V输入端。前者在单极性时输入电压的答应规模为0~20V,双极性则为±10V。后者在单极性时为0~10V,双极性为±5V。依据需求挑选其一接入模仿电压。 ③ 数字量输出 AD574为12位输出。内部有寄存器和三态门,因此答应将此12位输出线直接接至CPU的数据总线根输出线均呈高阻状况,在需求读数时由相应操控端的操控才有输出供CPU读取。 ④ 操控和状况线个操控输入端子(CE,CS,R/C,12/8,A0)和一个输出端子STS,使其运用十分灵敏。CE,CS和R/C是根本操控线,用于操控起动转化和读取转化成果。CS是芯片挑选线,CE是操控时钟,R/C是功用挑选,高电平时读低电平起动转化。因此起动转化。只需使CE=1,CS=0,R/C=0。读取成果只需是CE=1,CS=0,R/C=1一般的用法可以把CS接地址译码电路,在选中AD574时CS变为低电平,R/C端受CPU的读写线操控,读时高电平,写时低电平。而CE接CPU的时序脉冲线。在转化进程中其状况端子STS将输出高电平。转化完结后,STS由高电平变低电平以告诉CPU来读取成果。关于某些体系不是由CPU操控布线答应仅用R/C操控。此刻,可将CE固定接高电平,CS固定接低电平,只需将R/C端加一个不小于400ns的低电平脉冲就可以起动转化。假如转化完结时,R/C线将当即敞开数据输出线的三态门送出数据。反之,三态门不敞开,AD574处于等候状况,直至R/C变高电平送出数据,并鄙人一次由高电平变开端下一个转化进程。 AD574还设有两个特别操控线。它们的合作运用可以使AD574的12位数字输出便利地直接同有16位数据总线位数据总线位机时,应将端子固定接高电平,A0固定接低电平。此刻在AD574转化完结并接到要读取转化成果的指令时,其12位数据线的三态门将一起敞开,用于8位机时,可将接低电平,此刻在收到读数指令时,AD574将受A0端子 电平的操控,在A0为低电平时送出12位中的高8位。在A0为高电平时送出低4位。因此应将12位输出线位和CPU的数据总线位则并联到数据总线 CPU8086 CPU8086的功用引脚图如图4.10所示。 图4.10 8086的功用引脚图 ·AD7~AD0(输入/输出,三态) 地址/数据复用线,分时复用。一般当CPU拜访存储器或外设时,先要给出被访单元或端口地址(T1状况),然后再读/写数据(T2、T3、Tw),因此只需在外部有一个地址锁存器把这8条线位地址锁存下来就行了,作地址线位地址线。在拜访内存或I/O的整个总线位有用地址。 · (输出,三态) 读选通讯号,低电平有用。当其有用时表明CPU要从存储器或I/O端口读入数据。被拜访的存储器或I/O设备,应运用这个信号将它们的数据门翻开,使数据进入数据总线。 ·READY(输入) 准备安排妥当信号。这是从所寻址的存储器或I/O设备来的信号,高电平有用。当其有用时,将完结数据传送。CPU在T3周期的开端采样READY线周期完毕后刺进Twait周期,直至READY变高后,则在此Twait周期完毕今后进入T4周期,完结数据传送。 ·INTR(输入) 可屏蔽间断恳求信号。是一个电平触发输入信号,高电平有用。CPU在每一个指令周期的终究一个T状况的开端时刻采样这条线,以决议是否进入间断呼应周期。 ·NMI(输入) 非屏蔽间断恳求输入信号。这是一个边缘触发信号。 ·RESET(输入) 复位输入引起处理器当即完毕现行操作。这个信号有必要坚持高电平有用至少4个时钟周期,以完结内部的复位进程。当其回来为“低”时,CPU将从0FFFF0H处开端履行指令。 ·LOCK(输入,三态) 总线封闭信号输出,低电平有用。当其有用时,CPU以外的主线总设备不能取得对体系总线的操控。LOCK信号由Lock指令使其收效,且鄙人一个指令完结前坚持有用。 ·MN/MX(输入) 组态挑选输入脚。当该脚输入高电平时,CPU处于最小组态作业形式;当输入低电平时,CPU处于最大组态作业形式。 ·CLK(输入) 时钟输入端。8086规范时钟频率为5MHZ。 ·Vcc和GND电源和地线的作用是将晶体振动器发生的振动频率分频,向8086供应契合守时要求的时钟信号,并发生准备好信号和体系复位信号。8284外接基频14.31818MHZ,基频经8284三分频后输出的时钟信号(CLK)为4.77MHZ,作为8086CPU的主作业频率;再经8284二分频后得到外围时钟信号(PCLK)为2.385MHZ。一起8284把输入的复位恳求(RES)及等候恳求信号(RDY1)信号在其内部与时钟信号同步后为CPU供应安排妥当(RDY)和复位(RST)信号。 5.3.3内存储器及有关电路 选用27256EPROM器材来保存程序和常数,占用高地址64K空间,地址分配为F0000H~FFFFFH。选用62256RAM器材来暂存实时核算处理的数据和标志,占用低地址32K空间,地址分配为00000~07FFFH。因为大容量的EPROM和RAM器材的读写速度可以满意该电路的要求,不再对它们刺进等候周期,故只对输入输出指令和间断呼应设置等候状况操控。地址锁存电路由地址锁存器74LS373组成。实践只运用了17根地址线)和一根高字节答应操控线(BHE)。EPROM的译码仅用A19操控。RAM及EEPROM区的译码则可挑选适宜的译码器来完结。 5.3.4 外围输入输出器材译码电路 CPU插件为外围输入输出供应了八根片选信号线,其译码电路可由与非门74LS133和一片四中取一译码器74LS155构成。这八根片选信号反映A0、A3和A4所组合的八个状况。其间CPU插件自身用去三个信号线和超时主动复归电路运用。地址线均引至插头,供板外I/O器材寻址运用。此外,16位数据线 计数计时电路 选用一片可编程计数计时器8253。8253包含三个独立的16位计数计时通道,该电路中假定各通道均取所谓办法0,即三个操控门信号(G)均接至高电平,使之作业在答应计数状况。通道1和通道2的输入端(C1和C2)接1.2288MHZ时钟信号,对应最大守时约为53.3ms;通道0的输入端(C0)接0.0768MHZ时钟信号,对应最大守时约为853.3ms。通道2首要为采样供应守时,批改其常数可完结频率盯梢。通道0则为无需起动量的某些后备维护供应另一组较长守时。它们的输出端(O2和O0)均接至间断操控器的输入端(IR1和IR2)。通道1的作用在于为测频需求预留一个计数器。 5.3.6 间断办理电路 选用8259可编程间断操控器,插件板上界说了三个向量间断源。IR0用于测频,直接引至插头;IR1和IR2别离用来呼应守时通道2和通道0的间断请求。一般规则间断优先权IR0

  IR1

  IR2. 在CPU主体系中,AD574的数据线后接至插头,向CPU传递数据。74LS373的两个特别作用是:①将AD574的12位输出数据转化为二进制补码;②为CPU读取A/D转化状况和采样坚持状况供应通道,别离占用D0和D1。数据处理单元的原理逻辑框图如附图3所示。 5.4 开关量输入/输出体系 开关量输入/输出体系用于完结各种维护的出口跳闸、信号显现、打印、报警及外部触点输入等功用。该体系首要原理逻辑图如附图3所示,其首要器材为可编程并行I/O接口8255,其首要功用及有关电路如下。 5.4.1 可编程并行I/O接口芯片8255A ⒈ 8255A有以下几部分构成: ① 8255A有三个数据端口A、B、C,分为A、B两组.A组包含端口A和端口C的高四位,B组包含端口B和端口C的低四位。 ② A组操控和B组操控。这两组操控部件都从读/写操控逻辑接纳指令,从内部接纳操控字,并向有关的口宣布恰当的指令。 ③ 读/写操控逻辑。该部件的功用是办理一切的内部和外部的传送进程,包含数据及操控字。它接纳来自CPU地址总线和操控总线的输入信号,然后向A和B两组的操控部件发送指令。 ④ 数据总线A用以与体系数据总线衔接的部件。CPU通过输入输出指令接纳和发送的数据、操控字和状况信息都是通过该缓冲器传送的。 ⒉ 8255A的引脚如图5.11所示。引脚分为两部分: 图5.11 8255A的引脚图 ① 与CPU相连的引脚 ·RESET:复位信号,高电平有用。当该输入端处于高电平时,一切内部寄存器(包含操控寄存器)均被铲除,一切的 I/O口(A、B、C)均被置成输入办法。 ·:芯片挑选信号,低电平有用。当该引脚处于低电平时,答应8255与CPU进行通讯。一般接端口地址译码器输出端。 ·:写答应信号,低电平有用。当该脚为低电时答应CPU从8255A读取信息。 ·A0和A1:口选线个数据口和操控字寄存器。 A1 A2 选中的目标 0 0 0 A口 0 0 1 B口 0 1 0 C口 0 1 1 操控寄存器 ·A0和A1:口选线口选线挑选功用 和操控字寄存器。挑选功用如表1。 ·:读答应信号,低电平有用。当为低电平时答应CPU从8255A读取信息。 ·:写答应信号,低电平有用。当该脚为低电平时,答应CPU把数据或操控字写入8255A。 ② 与外设相连的引脚 PA0~PA7、PB0~PB7、PC0~PC7别离对应端口A、B和C。 5.4.2 开关量输入电路 开关量输入回路包含断路器和阻隔开关的辅佐触点或跳合闸方位继电器接点输入,外部设备闭锁重合闸触点输入,轻、重瓦斯继电器触点输入,还包含设备上衔接片方位输入等回路。对微机维护设备的开关量输入,即接点状况(接通或断开)的输入可以分为以下两大类: ① 设备在设备面板上的接点。这类接点包含在设备调试时用的或运转中定时查看设备用的键盘接点以及切换设备作业办法用的转化开关等。 ② 从设备外部通过端子排引进设备的接点。例如需求由运转人员不翻开设备外盖而在运转中切换的各种压板,转化开关以及其它维护设备和操作继电器的接点等。 关于装在设备面板上的接点,可直接接至微机的并行接口,如图5.12(a)所示。只需在初始化时规则图中可编程的并行口的PA0为输进口,则CPU就可以通过软件查询,随时知道图5.12(a)中外部接点K1的状况。 图5.12(a) 设备面板上的接点与微机图 图 5.12(b) 设备外部接点与微机 接口衔接图 的衔接接线图 关于从设备外部引进的接点,假如也按图5.12(a)接线将给微机引进搅扰,故应经光电阻隔如图5-12(b)所示。图中虚线框内是一个光电耦合器材,集成在一个芯片。当外部接点K1接通时,有电流通过光电器材的发光二极管回路,使光敏三极管导通。K1翻开时,则光敏三极管截止。因此三极管的导通和截止彻底反映了外部接点的状况,好像将K1接到三极管的方位相同。不同点是图5-12(b)中或许带有电磁搅扰的外部接线回路和微机的电路部分之间无电的联络,而光电耦合芯片的两个彼此阻隔部分间的分布电容仅仅是几个轻轻法,因此可以大大削弱搅扰。原理逻辑如附图3所示。 5.4.3开关量输出电路 开关量输出回路首要包含维护的跳闸出口以及本地和中心信号等。原理逻辑如附图3所示。一般都选用并行接口的输出口来操控有接点继电器(干簧或密封小中心继电器)的办法,但为了进步抗搅扰才干,最好也通过一级光电阻隔,如图5.13所示。 只需由软件使并行口的PB0输出“0”,PB1输出“1”,便可使与非门H1输出低电平,光敏三极管导通,继电器J被吸合。 在初始化和需求继电器J返还时,应使PB0输出“1”,PB1输出“0”。 设置反相器B1及与非门H1而不是将发光二极管直接同并行口相连,一方面是因为并行口带负载才干有限,不足以驱动发光二极管,另一方面因为选用与非门后要求满意两个条件才干使继电器J动作,添加了抗搅扰才干。 图5.13中的PB0经一反相器,而PB1却不经反相器,这样可避免拉合直流电源的进程中继电器J的短时误动作。因为在拉合直流电源进程中,当5V电源处在中心某一临界电压值时,或许因为逻辑电路的作业紊乱而构成维护误动作,特别是维护设备的电源往往接有大容量的电容器,所以拉合直流电源时,无论是5V电源仍是驱动继电器J用的电源E,都或许恰当缓慢的上升或下降,然后两个相反的条件彼此约束,可以牢靠的避免误动作。 插件原理逻辑图中,信号及电平输出电路占用8255A的C口的高四位为面板供应四个不同插件的内部显现信号,亦可经光电阻隔后向外部供应电平信号。 5.4.4 光电阻隔电路 ①在开关量输出接口和输入接口接技能中的光电阻隔技能 在本体系中,用到了开关量输入和输出接口技能,其间,在开关量输出接口中,它输出的开关信号,是通过芯片给出的低压直流电平信号。这种电平信号的负载才干比较低,因此,不能直接驱动外部设备,而要通过有关接口进行转化之后才干运用于外设的启闭。此外,因为大都外设的功率都比较大,在启闭进程中会发生强壮的电磁搅扰信号,假如不加以阻隔,搅扰信号易通过输出线路窜入测控体系中,构成体系失控或损坏元器材,所以在开关量输出接口中要设置光电阻隔。相同,在输入接口中,为了避免搅扰及损坏元器材,也设置了光电阻隔。 ②光电阻隔技能的利益 选用光电阻隔技能,不光可以最大极限的避免现场强电磁搅扰的窜入,并且可以避免工频电源中高次谐波的搅扰,也可以有用地堵截电路中级与级之间的电的联络,然后确保各级电路能独立牢靠地作业。 微机维护的软件规划 6.1 微机维护软件的根本结构 硬件是微机维护设备传递信息的载体,而软件则决议其动作特性和和规则。微机维护操控设备的软件可分为监控程序和运转程序两部分。所谓监控程序包含对人机接口键盘指令的处理程序和为设备中各个单元进行调试,整定值或门槛值设置,陈述显现等而装备的程序。运转程序则是维护及操控设备在运转状况下所需求履行的程序,以完结某种原理的维护功用或抵达某种操控的意图。 6.2 数字滤波 在微机维护中的算法中所用的数据均是输入模仿量进行数字化处理后的采样值。数字滤波器是数字处理环节种的重要组成部分。数字滤波器是通过对采样序列的数字运算得到一个新的序列,在新的序列中已滤除了不需求的频率成分,只保存了需求的频率成分。 数字滤波器不同于模仿滤波器,它具有以下杰出利益: ① 滤波精度高。通过添加微机所用的字长,易进步滤波精度; ② 具有高度的灵敏性。通过改动滤波算法或某些滤波参数,可灵敏调整滤波特性; ③ 安稳性高,受环境温度影响小; ④ 便于时分复用。 在微机维护中广泛选用差分滤波。差分滤波器输出信号的差分方 (6.1) 式中 K为差分步长,,可依据需求挑选。 设接连正弦函数信号在时刻的采样,即 (6.2) 式中,,别离为输入信号的幅值、相位、频率;为周期。 而)则表明 时刻的采样, 即 (6.3) 通过差分滤波后,输出信号为 即: (6.4) 式中 , 若取每基频周期内采样点数为N,基频频率f1,则有,将此式代入,差分滤波器的幅频特性为: (6.5) 令,在(6.5)中,当取,……时,。阐明经差分滤波后输入信号中的直流重量以及频率为和的整次谐波重量将被彻底滤除;当,……时,有一系列等幅极大值。这表明经滤波后,输入信号中一切对应此频率的谐波将有等幅的最大输出。 数字滤波的特性一般用频率呼应来衡量,包含幅频特性和相频特性。幅频特性反映的是不同频率的输入信号,通过数字滤波后,幅值的改动状况;相频特性反映的是输入与输出信号之间相位移的改动状况。因为大大都的维护原理只用到基频或某次谐波,因此在微机维护中首要考虑幅频。 在微机维护中,差分滤波器首要用于以下几个方面: ① 消除某些谐波的影响。差分滤波对毛病信号的某些高频重量有扩大作用,不能独自运用。 ② 按捺毛病信号衰减直流重量的影响。对衰减的直流重量有杰出的按捺作用,为取得较好的按捺作用,加速核算速度,取K=1 ③ 提取毛病信号中的毛病重量,在式(6.1)中若取K=N,则: 相应幅频特性中,可滤除直流基频及一切整次谐波重量。电力体系正常运转时 ,滤波器无输出。 相应幅频特性中,可滤除直流基频及一切整次谐波重量。电力体系正常运转时,,滤波器无输出。 6.3 微机维护的根本算法 微机维护选用的是数字继电器,数字继电器的功用是由软件完结的。微机维护设备依据模/数转化器供应的输入电气量的采样数据,运用程序进行剖析、运算和判别以完结各种继电维护功用。算法的好坏首要从以下三方面考虑:运算精确度、数据窗长度、运算作业量。运算精确度高可使维护设备对区内、外毛病判别精确,而算法所用的数据窗短,运算量小则有利于进步维护设备的运转速度。现在微机维护选用的算法一般有积分算法和傅氏算法:积分算法采样率一般为每周波20点,速度快且安全性高,用于快速动作维护;傅氏算法采样率一般为每周波12点,核算精确度高,用于后备维护。以下为傅立叶算法。 在微机维护中的算法中所用的数据均是输入模仿量进行数字化处理后的采样值。数字滤波器是数字处理环节种的重要组成部分。数字滤波器是通过对采样序列的数字运算得到一个新的序列,在新的序列中已滤除了不需求的频率成分,只保存了需求的频率成分。 假定输入信号为周期性函数信号,即输入信号除基频重量外,还包含直流重量和各种整次谐波重量,输入信号为: (6.6) 式中为直流重量。 为基频角频率。 ,为第K次谐波重量的幅值和相位。 将(6.6)式打开,有 (6.7) 式中 为第K次谐波重量实部 为第K次谐波重量虚部 依据傅氏级数的原理可得: (6.8) (6.9) 在数字核算中 (6.8)、(6.9)均选用采样值序列核算,并取每基频周期N点采样,故有 (6.10) (6.11) 傅氏算法的数据窗宽度为一个基频周期,当输入信号为周期信号时,傅氏算法可精确地求出信号中的某次谐波重量,并确保其它整次谐波重量及安稳直流重量衰减到零。 傅氏算法虽不能彻底消除非整次谐波重量,但有必定的按捺作用,特别