CN201134661Y

CN201134661Y - 电力系统微机测控保护装置

Info

Publication number: CN201134661Y
Application number: CNU2007201296643U
Authority: CN
Inventors: 单立辉; 李俊岭; 龙昱; 丁三六
Original assignee: ANHUI JUSON ELECTRIC AUTOMATION Co Ltd
Current assignee: ANHUI JUSON ELECTRIC AUTOMATION Co Ltd
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2017-12-27

Abstract

本实用新型涉及电力保护装置，为一种电力系统微机测控保护装置，包括测量CT模块、测量PT模块、保护CT模块、保护PT模块、电能计量电路、低通滤波电路、多路转换开关、看门狗电路、CPU、双启动防误出口电路。测量CT模块、测量PT模块的输出经电能计量电路输入CPU，保护CT模块、保护PT模块的输出经过低通滤波电路、多路转换开关输入CPU，看门狗A、看门狗B的输出输入CPU，CPU输出送到双启动防误出口电路。本实用新型克服现有技术测量精度不高、A/D采样回路成本高、可能死机和误动作的技术问题，具有测量精度高、成本低、克服死机和误出口的优点。

Description

电力系统微机测控保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力保护装置，特别是一种应用于电力系统中大型发电机组厂用电系统的微机保护测控装置。

背景技术

随着我国经济建设的高速发展，现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，电网实时信息传送量成倍增多，对电网运行的可靠性要求也越来越高，而电力系统中，对于大型发电机组厂用电系统的微机保护测控装置的要求也越来越高。

微机保护测控装置主要实现了对电气回路的测量、保护、监控等功能。它通过对变压器、电动机、电容器等关键节点采样，然后分别经过保护PT、CT和测量PT、CT变换后得到电压，此电压再经过二阶模拟低通滤波回路，经过电压跟随器后，经过A/D转换芯片得到数字信号，最后进入CPU；CPU在通过计算判断之后，将测量所得信息显示出来，如U、I、P、Q、CosΦ、有功电度、无功电度遥测、电度计数脉冲输入、正常断路器遥控分合、开关量变位遥信、事故遥信、装置运行参数遥调、事件追忆、故障录波等信息和状态；并决定如何进行出口控制，如过流、过压、欠压、速断、重合闸、低周减载、CT、PT断线检查、以及非电量等保护。从而达到了装置的基本功能要求。

在实现上述功能时，目前市场上的微机保护测控装置硬件在做采样回路、有功和无功功率计量、装置复位、以及装置出口处理时，通常采用以下几种方式：

1、采样回路：电压、电流信号通过测量CT、PT和保护CT、PT时必须经过一个专用的A/D采集芯片和多路转换开关，然后进入CPU进行计算。

2、有功和无功功率的计量依靠CPU对采集到的数据进行处理而得到。

4、装置依靠单一的看门狗进行复位。

5、装置出口控制采用单一信号对光耦进行判断处理。

同样这几种方式的选择也伴随着出现了相应的问题：

1、采样回路成本偏高。

2、有功和无功功率的计量精度偏低、不准确。

3、采用单个看门狗复位电路，程序一旦跑飞很可能因为不能完全复位而造成死机现象。

4、装置出口电路简单，在程序异常或复位时，误出口的几率较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应用于电力系统的测量精度高、成本低、可靠性高的微机测控保护装置。

本实用新型所采用的技术方案是：电力系统微机测控保护装置，包括测量CT模块、测量PT模块、保护CT模块、保护PT模块、电能计量电路、低通滤波电路、多路转换开关、看门狗电路、CPU、双启动防误出口电路，其中，

测量CT模块、测量PT模块的输出经电能计量电路输入CPU，保护CT模块、保护PT模块的输出经过低通滤波电路、多路转换开关输入CPU，看门狗电路的输出输入CPU，CPU输出送到双启动防误出口电路。

电能计量电路采用ATT7028A芯片。

看门狗电路由看门狗A和看门狗B双看门狗电路组成。

双启动防误出口电路由三极管Q1、光耦U1、电阻R1、R2组成，单片机信号经电阻R1输出至三极管Q1的基极，光耦U1阳极与三极管Q1的射极连接，光耦U1阴极经电阻R2与电源VCC连接。

本实用新型的积极效果是：本实用新型通过采用专门的电能计量电路提高了有功和无功功率的计量精度，降低了设备成本。通过采用双看门狗电路有效避免单个看门狗可能出现的死机现象。通过采用双启动防误出口电路避免了在程序存在异常但非复位时和单片机复位时两种情况下造成的误出口现象。集电力系统、电子技术、自动化、继电保护之大成，以计算机和网络技术为依托，面对变电站通盘设计、优化功能和简化系统，用分散、分层、分布式结构实现面向对象的思想。装置适用于66KV及以下的中性点非直接接地(经消弧线圈接地或不接地)系统，可广泛应用于发电厂、变电站、开闭锁(可与各类综合自动化配套)等场所。具备完善的保护、测量、控制与监视功能，为电力系统的保护与控制提供了完整的解决方案。该系列产品将测量、保护、操作回路集成在一个机箱内，可在恶劣的工业环境下(如高温、低温、震动、有害气体、灰尘、强电磁干扰等)长期可靠地运行。

附图说明

图1为本实用新型原理图，

图2为未改进时双启动防误出口电路图，

图3为改进后双启动防误出口电路图，

图4为电能计量芯片的接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，电力系统微机测控保护装置，包括测量CT模块1、测量PT模块2、保护CT模块3、保护PT模块4、电能计量电路5、低通滤波电路6、多路转换开关7、看门狗电路8、CPU9、双启动防误出口电路10，其中，

测量CT模块1、测量PT模块2的输出经电能计量电路5输入CPU9，保护CT模块3、保护PT模块4的输出经过低通滤波电路6、多路转换开关7输入CPU9，看门狗电路8的输出输入CPU9，CPU9输出送到双启动防误出口电路10。

电能计量电路5采用ATT7028A芯片。

看门狗电路8由看门狗A和看门狗B双看门狗电路组成。

双启动防误出口电路10由三极管Q1、光耦U1、电阻R1、R2组成，单片机信号经电阻R1输出至三极管Q1的基极，光耦U1阳极与三极管Q1的射极连接，光耦U1阴极经电阻R2与电源VCC连接。

本实用新型可应用于66KV及以下的电力综合保护系统。本方案选用多功能电能计量专用电路替代了以往的A/D采集芯片，将通过测量CT、PT和保护CT、PT之后的电压、电流信号分开处理。经过测量CT、PT的信号进入多功能电能计量专用芯片处理之后进入主CPU，而经过保护CT、PT的信号直接采用主CPU内部的A/D采集功能。装置采用二级看门狗复位，防止装置死机不恢复。装置出口采用双启动控制，防误动。

1、采用了电能计量专用电路芯片

目前市场上的同类产品在作有功和无功功率的计量和AD采集处理时，通常选用专用的AD采集芯片，成本价在120元/片左右，且计量精度不高。但在采用电能计量专用电路芯片之后，首先，提高了有功和无功功率的计量精度，本产品应用的行业目前的有功和无功功率的计量精度为5％，采用电能计量专用电路精度可达到2％的要求。其次，由于有功和无功功率计量需要电流电压的相对的相位信息，就需要采样保持电路和同时采样的多路输入的AD转换芯片，但采用电能计量专用电路芯片之后，其中同时包含了采样保持电路和同步采集，成本价在30元/片左右，大大降低了产品成本。

电能计量芯片的接线图如图4，芯片各管脚定义如下：

SEL-SET管脚为选择三相三线或三相四线模式的选择。为灵活适应两种情况，所以用CPU控制管脚的高低。

以下为7028A与CPU的SPI通讯管脚

DOUT：7028A的数据的输出

DIN：7028A的数据的输出

CLK；7028A的通讯时钟

CS：7028A的的片选

ATT7028A是一款适用于三相三线或三相四线模式的高精度的电能计量芯片。可实现电压、电流的有效值、功率、视在功率、功率因数等采集计算功能。

以计算采集总的三相功率为例，简单介绍其原理：通过集成的6路16位的A/D转换后，取得高精度的离散点，并在芯片内部进行乘法和累加算法，计算出功率暂存与芯片内部，通过SPI的通讯可供CPU读取。其他类似。

2、双看门狗复位电路

看门狗的作用：其是一个特殊的记数器，当在某周期内改变其中的一管脚状态，则记数器归零，重新记数；否则会发出一复位信号，强行使系统复位。实现了使程序从出错处返回，重新运行。

当运用一个看门狗时就会出现：当程序进入某个死循环，而此循环又包含有清看门狗的指令，那么看门狗就不会溢出，程序永远不会跳出死循环。

针对上述情况改进之后，现特意设置两个看门狗，看门狗1的复位时间为T1，看门狗2的复位时间为T2，并使T1＞＞T2。两时限的看门狗各自独立。T2为短时限的看门狗，保证系统的快速恢复；T1为长时限的看门狗，大于程序的整个运行周期，同时合理安排程序的清除看门狗的指令。通过以上措施可有效避免单个看门狗出现的死机现象。

3、双启动防误出口电路

图2为未改进时装置出口控制电路，图3为改进之后的双启动防误出口电路。两图结构是都是用三极管驱动光耦实现继电器的控制，工作原理为通过单片机控制三极管的基极(I/O1)，使三极管导通，进而使VCC电源施加到U1光耦阳极，为光耦导通提供电压。以下分别介绍上述两图例。

当按照图3接线时，光耦的阴极通过电阻R2上拉后被单片机I/O2控制，在光耦阳极有电压的条件下，必须使I/O2被置为低电压，光耦的次极OUT1，OUT2才能导通，配合后续电路，实现继电器出口。

当按照图2接线时，光耦的阴极接地，，在光耦阳极有电压的条件下，光耦的次极OUT1，OUT2自然导通，配合后续电路，实现继电器出口。

未改进时如图2：

因为控制光耦U1的管脚只有一个信号，所以在程序存在异常但非复位时和单片机复位时两种情况下往往会造成误出口。

改进后如图3：

1、在非复位但程序存在异常情况下，本系统中同时用I/O1和I/O2两个信号控制光耦U1的输出，当程序异常使其中的任意一个有效时都不会使光耦U1导通。使误出口的几率大大降低。

2、在单片机在复位情况下，相同类型的的管脚为同一种状态，而图3的电路可确保不会误出口。

改进之后的JSE-6000系列微机保护测控装置在A/D采集电路成本上有了大幅降低，提高了有功和无功功率的计量精度，解决了微机保护测控装置死机不恢复难题，并且大大降低了装置误出口几率。

Claims

1、电力系统微机测控保护装置，包括测量CT模块[1]、测量PT模块[2]、保护CT模块[3]、保护PT模块[4]、电能计量电路[5]、低通滤波电路[6]、多路转换开关[7]、看门狗电路[8]、CPU[9]、双启动防误出口电路[10]，其特征在于：测量CT模块[1]、测量PT模块[2]的输出经电能计量电路[5]输入CPU[9]，保护CT模块[3]、保护PT模块[4]的输出经过低通滤波电路[6]、多路转换开关[7]输入CPU[9]，看门狗电路[8]的输出输入CPU[9]，CPU[9]输出送到双启动防误出口电路[10]。

2、如权利要求1所述的电力系统微机测控保护装置，其特征在于：电能计量电路[5]采用ATT7028A芯片。

3、如权利要求1所述的电力系统微机测控保护装置，其特征在于：看门狗电路[8]由看门狗A和看门狗B双看门狗电路组成。

4、如权利要求1所述的电力系统微机测控保护装置，其特征在于：双启动防误出口电路[10]由三极管Q1、光耦U1、电阻R1、R2组成，单片机信号经电阻R1输出至三极管Q1的基极，光耦U1阳极与三极管Q1的射极连接，光耦U1阴极经电阻R2与电源VCC连接。