CN103762559B - 一种低压线路保护装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种低压线路保护装置，包括微处理器，采集三相电压电流信号并进行A/D转换输送至微处理器的电压电流采集单元，显示器，连接显示器和微处理器的显示器驱动电路，以及与微处理器连接的存储单元、开关量及按键信号采集单元、保护动作继电器输出单元和变量输出单元。本装置具有先进的现场总线，基于微处理器技术，采用模块化结构；由微处理器来执行线路监测控制功能，与接触器、软起动器、塑壳断路器配合为低压交流电动机及低压线路回路提供了一整套集控制、保护、监测和总线通讯于一体的解决方案，具有线路过载、短路、断相、三相电流不平衡、过欠压、漏电等保护功能。

Description

一种低压线路保护装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及低压线路保护装置。

背景技术

电力的供应对社会的生产、工作的正常进行有着非常重要的作用，因此在电力自动化等领域中，低压线路保护装置的使用已经变的越来越普遍，而电力开关设备上的低压线路保护装置的保护性能的可靠性及测量精准度，对电力开关设备的正常运行起到了非常重要的作用。

但目前使用的低压线路保护装置，难以兼顾线路过载、短路、断相、三相电流不平衡、过欠压、漏电等保护功能，因此难以适应电力、石化、轻工、煤炭、纸业、钢铁、冶金、纺织等行业生产需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种具有高速运算和实时信号处理能力，能够满足多种保护功能的低压线路保护装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种低压线路保护装置，包括微处理器，采集三相电压电流信号并进行A/D转换输送至微处理器的电压电流采集单元，显示器，连接显示器和微处理器的显示器驱动电路，以及与微处理器连接的存储单元、开关量及按键信号采集单元、保护动作继电器输出单元和变量输出单元。

装置还包括通讯接口，所述的通讯接口连接微处理器和上位机。

所述的存储单元为EEPROM存储器，其通过LPC2136的I2C平方总线进行通信。

一种低压线路保护装置的控制方法：

步骤1、系统启动；

步骤2、微处理器进行初始化动作；

步骤3、中断信号判断，若是则进入步骤4，若否则进入步骤5；

步骤4、执行中断子程序后进入步骤5；

步骤5、微处理器对电压电流采集单元的采样信号进行数据处理计算，从而得到正确的电压、电流、功率、电度值；

步骤6、微处理器输出步骤5中得到的数据输出至显示器显示；

步骤7、判断是否按了参数设置键，若是则进入步骤8，若否则返回3循环执行此系统程序；

步骤8、进行参数设置及参数存储，再返回3循环执行此系统程序。

进一步的，所述的步骤2中初始化动作包括微处理器输入输出口的定义、中断寄存器、全局变量、第一定时器、存储单元中断、串口通讯中断、波特率设置。

进一步的，所述的步骤2中初始化动作首先定义微处理器的输入输出管脚；之后对存储器中断进行初始化设置及定义；之后设置定时器的时间常数；之后对串口通讯进行设置，并定义通讯波特率；之后从存储器中读出电量采样后的校验值，电度的存储值及参数设置值；之后中断的优先级开中断；最后进入主程序。

进一步的，所述的步骤5、6中电压电流采集单元的采样信号首先需加标准信号对采集的电量进行校验，之后存入存储单元中；之后将电量采样值进行计算后输送至显示器进行显示。

进一步的，所述的步骤4中的中断子程序：

进入中断子程序；

判断是否为第一定时器中断，若是则执行中断，进行按键输入读取，开关量的判断，及面板运行的控制，之后返回主程序，若否进入下一步；

判断是否为第二定时器中断；若是则执行电度值的累加，及通讯超时的判断，之后返回主程序，若否进入下一步；

判断是否为存储单元中断；若是则执行数据的存储，之后返回主程序，若否进入下一步；

判断是否为串口中断，若是则执行通讯程序，之后返回主程序，若否则直接返回主程序。

进一步的，所述的串口中断程序：

开始动作；

保护现场，之后进入中判断是否接收完毕；若不是则等待，若是则进入中接收数据进行CRC校验；

判断计算码与接收码是否相同，若不是则恢复现场，若是则进行功能码判断；

根据功能码执行相应的读数存储器、执行遥控操作或写数寄存器的命令；

执行完成或无法核对功能码则恢复现场；

返回主程序。

本发明具有先进的现场总线，基于微处理器技术，采用模块化结构；由微处理器来执行线路监测控制功能，与接触器、软起动器、塑壳断路器配合为低压交流电动机及低压线路回路提供了一整套集控制、保护、监测和总线通讯于一体的解决方案，具有线路过载、短路、断相、三相电流不平衡、过欠压、漏电等保护功能，适用于交流50HZ，额定电压AC380V/660V，额定电流在800A及以下的低压线路上，广泛用于电力、石化、轻工、煤炭、纸业、钢铁、冶金、纺织等行业。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为保护装置系统框图；

图2为保护装置程序主流程图；

图3为初始化程序流程图；

图4为电量采集A/D转换流程图；

图5为中断流程图；

图6为串口通讯中断流程图；

上述图中的标记均为：1、微处理器；2、电压电流采集单元；3、通讯接口；4、显示器驱动电路；5、显示器；6、存储单元；7、开关量及按键信号采集单元；8、保护动作继电器输出单元；9、变量输出单元。

具体实施方式

本发明以高性能混合信号微处理器1为核心，具有高速运算和实时信号处理能力，轻松完成保护算法；微处理器1的总线不出芯片，系统的可靠性和抗干扰能力大大提高，增强了可靠性；采用交流采样，其实时性和准确性远高于其他方式。同时高速采集接入装置的电流、电压输入信号数据，测量精度高。测量内容包括：相电流、相电压、线电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数、积分电度和脉冲电度等。

如图1所示，低压线路保护装置包括微处理器1、电压电流采集单元2、通讯接口3、显示器驱动电路4、显示器5、存储单元6、开关量及按键信号采集单元7、保护动作继电器输出单元8和变量输出单元9，有效的将上述元器件结合一体，从而实现电量仪表的所有功能，由于采用了专用的电量处理芯片，使得测量精度得到很大的提高，而使用的ARM7微处理器1，大大提高了软件的处理速度，简化了设计结构，加强了芯片的抗干扰的功能，提高了产品的可靠性。

微处理器1优选PHILIPS公司的ARM7微处理器1LPC2136配合专用计量芯片ATT7022A，设计成电量测量仪表；微处理器1也是初始化设备，用于对LPC2136输入输出口分配及定义，全局变量的初始化赋值，定时器中断初始化，通讯向量中断初始化，波特率初始化设置，电量芯片读取初始化及存储单元6驱动初始化等；微处理器1还具有定时器中断，其用于定时读键盘采集值，读取输入开关量采集值，电度值的读取及实时累加，面板运行指示灯的控制；此外，微处理器1还具有四个按键，用于显示数据的屏幕翻转以及调整参数的设置并将这些参数存储于存储单元6中；

电压电流采集单元2与微处理器1连接，依据采集到电量值对低压线路进行保护，此外该单元具有电压电流采集单元2，并通过LPC2136的A/D转换口，对电压、电流通道进行采样并A/D转换，同时计算出功率、功率因素、电度等值；

显示器驱动电路4连接显示器5和微处理器1，显示器驱动电路4采用LED驱动芯片ZLG7289将其电量值及保护动作情况显示在三排4位LED显示器5上；

存储单元6为EEPROM存储器，其通过LPC2136的I2C平方总线对EEPROMCAT1025J控制，从而将设置的电压、电流变比，通讯地址、通讯波特率等值，以及累计电度值，ATT7022标准校验值存入，以便于失电永久保存；

通讯接口3串口中断判定执行装置，其连接上位机和微处理器1，网络通讯采用RS485电平，MODBUS协议，用于判定是否执行通讯，若是执行通讯，当上位机唤醒本机，则本机相应，立即保存现场，接收完一帧数据后，微处理器1对接收数据进行CRC校验，倘若校验结果正确，说明接收数据完全正确，微处理器1响应上位机指令，查询功能码，根据功能码去执行遥信、遥测、遥控等功能；

开关量及按键信号采集单元7和变量输出单元9与微处理器1连接，用于输入输出开关量，采集输入的开关量的值；

保护动作继电器输出单元8连接微处理器1和电磁阀，用于发出微处理器1发出的执行合闸、分闸、保护动作或报警等命令。

参见图2可知，基于上述装置系统，低压线路保护装置的控制方法如下：

步骤1、系统启动；

步骤2、微处理器1进行初始化动作；即微处理器1输入输出口的定义、中断寄存器、全局变量、定时器、EEPROM中断、串口通讯中断、波特率设置等进行初始化；

步骤3、中断信号判断，若是则进入步骤4，若否则进入步骤5；

步骤4、执行中断子程序后进入步骤5；

步骤5、微处理器1对电压电流采集单元2的采样信号进行数据处理计算，从而得到正确的电压、电流、功率、电度值；

步骤6、微处理器1输出步骤5中得到的数据输出至显示器5显示；

步骤7、判断是否按了参数设置键，若是则进入步骤8，若否则返回3循环执行此系统程序；

步骤8、进行参数设置及参数存储，再返回3循环执行此系统程序。

参见图3可知，步骤2中初始化程序控制方法具体如下：开始动作，首先定义微处理器1的输入输出管脚，对EEPROM CAT1025JI中断进行初始化设置及定义，然后设置定时器的时间常数，对串口通讯进行设置，同时定义通讯波特率；从EEPROM中读出电量采样后的校验值，电度的存储值及参数设置值等，设置中断的优先级开中断，最后回到主程序。

参见图4为步骤5、6数据采样及A/D转换的具体控制方法：开始动作；加标准信号对采集的电量进行校验，；将校验值存入EEPROM中，；进行电量采样值，然后进行数值转换；将数值送显示器5显示。

参见图5为步骤4中的中断子程序控制方法，具体如下：进入中断子程序；判断是否为第一定时器中断，若是则执行中断，进行按键输入读取，开关量的判断，及面板运行的控制，之后返回主程序，若否进入下一步；判断是否为第二定时器中断；若是则执行电度值的累加，及通讯超时的判断，之后返回主程序，若否进入下一步；判断是否为存储单元6中断；若是则执行数据的存储，之后返回主程序，若否进入下一步；判断是否为串口中断，若是则执行通讯程序，之后返回主程序，若否则直接返回主程序。

参见图6为上述串口中断程序控制方法，具体如下：开始动作；保护现场，之后判断是否接收完毕，若不是则等待，若是则接收数据进行CRC校验，然后进行判断计算码与接收码是否相同，若不是则恢复现场，若是，则判断功能码为是否03（列举的编号），若是流程进入读数据寄存器，上送到上位机，若为否则判断功能码是否为05（列举的编号），若是则进行遥控操作，否则进入判断功能码是否为06（列举的编号），若是则进入写寄存器值，否则进入恢复现场，最终返回主程序

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低压线路保护装置的控制方法，其特征在于：

步骤1、系统启动；

步骤2、微处理器进行初始化动作；

步骤3、中断信号判断，若是则进入步骤4，若否则进入步骤5；

步骤4、执行中断子程序后进入步骤5；

步骤5、微处理器对电压电流采集单元的采样信号进行数据处理计算，从而得到正确的电压、电流、功率、电度值；

步骤6、微处理器输出步骤5中得到的数据输出至显示器显示；

步骤7、判断是否按了参数设置键，若是则进入步骤8，若否则返回3循环执行此系统程序；

步骤8、进行参数设置及参数存储，再返回3循环执行此系统程序;

所述的步骤4中的中断子程序：

进入中断子程序；

判断是否为第一定时器中断，若是则执行中断，进行按键输入读取，开关量的判断，及面板运行的控制，之后返回主程序，若否进入下一步；

判断是否为第二定时器中断；若是则执行电度值的累加，及通讯超时的判断，之后返回主程序，若否进入下一步；

判断是否为存储单元中断；若是则执行数据的存储，之后返回主程序，若否进入下一步；

判断是否为串口中断，若是则执行通讯程序，之后返回主程序，若否则直接返回主程序;

所述的串口中断程序：

开始动作；

保护现场，之后进入中判断是否接收完毕；若不是则等待，若是则进入中接收数据进行CRC校验；

判断计算码与接收码是否相同，若不是则恢复现场，若是则进行功能码判断；

根据功能码执行读数存储器、执行遥控操作或写数寄存器的命令；

执行完成或无法核对功能码则恢复现场；

返回主程序。

2.根据权利要求1所述的低压线路保护装置的控制方法，其特征在于：所述的步骤2中初始化动作包括微处理器输入输出口的定义、中断寄存器、全局变量、定时器、存储单元中断、串口通讯中断、波特率设置。

3.根据权利要求1或2所述的低压线路保护装置的控制方法，其特征在于：所述的步骤2中初始化动作首先定义微处理器的输入输出管脚；之后对存储器中断进行初始化设置及定义；之后设置定时器的时间常数；之后对串口通讯进行设置，并定义通讯波特率；之后从存储器中读出电量采样后的校验值，电度的存储值及参数设置值；之后中断的优先级开中断；最后进入主程序。

4.根据权利要求1所述的低压线路保护装置的控制方法，其特征在于：所述的步骤5、6中电压电流采集单元的采样信号首先需加标准信号对采集的电量进行校验，之后存入存储单元中；之后将电量采样值进行计算后输送至显示器进行显示。