CN205029328U - 一种基于can总线的svc电容器微机继电保护装置 - Google Patents

Abstract

一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置。本装置包括微处理模块、采样模块、开关量输出模块、通信模块与人机接口模块。本装置放于每组电容器投切支路中，如图所示，当支路发生过电压、过电流与过热等故障时，保护装置继电器动作并发出报警信号，同时通过CAN总线通信向总控制器传输故障信号，防止总控制器继续向故障支路发出投切命令，造成损失，直至故障解除。通过软硬件设计，保证在非正常情况下（过压、过流与过热等）及时跳闸报警，并通过CAN总线传输到总控制器，防止故障线路继续工作造成损失，极大提高了静止无功补偿装置的稳定性和可行性。

Description

一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置。

背景技术

近年来随着更多功率因数低、非线性与非对称性的负荷不断接入电网中，电网中的无功分量持续增加，电能质量问题日益严重，静止无功补偿装置（SVC）的性价比最高，应用越来越广泛。然而SVC电容器的保护仍然是薄弱环节，传统的电容器保护装置种类少、保护功能单一，难以满足SVC工作需要。本装置针对每条电容支路，保证在非正常情况下（过压、过流与过热等）及时跳闸报警，并通过CAN总线传输到总控制器，防止故障线路继续工作造成损失，极大提高了静止无功补偿装置的稳定性和可行性。

实用新型内容

本实用新型为解决传统的电容器保护装置种类少、保护功能单一，难以满足SVC工作需要的问题，而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置。本装置包括微处理模块、采样模块、开关量输出模块、通信模块与人机接口模块，微处理模块分别与采样模块、开关量输出模块、通信模块、人机接口模块相连接。如图1所示。本实用新型的电容器保护装置设置于电容器投切支路中，用于保护每组电容器投切支路，如图2所示，当支路发生过电压、过电流与过热等故障时，保护装置继电器动作并发出报警信号，同时通过CAN总线通信向总控制器传输故障信号，防止总控制器继续向故障支路发出投切命令，造成损失，直至故障解除。

微处理器采用了宏晶科技有限公司（STC）于2013年所推出的最新款的1T单片机IAP15F2K61S2，该芯片是常规51单片机的加强版。该系列单片机的运行速度要比普通51单片机快7-12倍。IAP15F2K61S2单片机集成了丰富的实用功能部件，简化了常规单片机最小系统的硬件构成，省去了外部复位电路和时钟电路等部分，优化了管脚配置。IAP15F2K61S2单片机几乎包含了数据釆集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统(SOC)。

采样模块包括电压电流采样电路与温度采集电路，电压电流采样电路，如图3所示，电压电流信号经过二阶阻容滤波（截止频率为50Hz）后，经过运算放大器跟随，接入单片机芯片AD口，AD口前反并联的二极管起到保护作用，防止电压过高损坏芯片。经过采样电路的电压电流数据送入单片机后，由单片机判断是否存在过电压与过电流故障。温度采样模块，由温度传感器采集电容器接点触头上与电容器外壳的实时温度数据，并送入单片机AD口。

温度传感器采集电容器接点触头上与电容器外壳的实时温度数据，送入单片机，由单片机判断实时温度是否过高、温升是否过大。

开关量输出模块，如图4所示，当微处理模块检测电容器支路电压或电流超过正常值及电容器外壳及接线触头温度过高、温升过大时，微处理模块发出故障信号，继电器动作，将故障支路切除。

通信模块电路设计。本装置设计中通信方式采用CAN总线方式，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。另外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要原因。

各个分支点的保护装置通过CAN总线向总控制器发送故障信号，总控制器接收故障信号后，不再向故障支路发出投切命令，直至故障消除；支路故障解除后，支路保护装置向总控制器传输故障解除信号。

人机接口模块设计。该装置人机接口模块主要包括红外遥控电路、键盘、液晶显示电路与报警电路。各支路保护装置可通过红外遥控器完成统一开启或关闭，便于集中统一控制；液晶显示模块可显示实时温度、电流电压数值与故障情况，以便用户直接观察。支路发生故障时，保护装置除断开支路连接与上传故障信息外，还通过报警电路发出声光警报，提示用户尽快检查支路并解除故障。此外，用户可通过键盘调节装置工作模式与液晶显示界面等。

SVC作为重要的无功补偿方式，广泛应用于电网中，在线运行的电容器故障频发，严重影响电力系统的稳定运行，降低了电能质量。本装置集保护、控制与远动等功能于一体，克服了传统保护装置的不足，是解决电容器故障、保护电容器有效运行的有力手段。

附图说明

图1为该装置硬件组成结构框图。

图2为SVC及保护装置总电路图。

图3为电压采样电路图。

图4为电流采样电路图。

图5为开关量输出模块的电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对该装置的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，包括微处理模块、采样模块、开入开出模块、通信模块与人际接口模块等。

该装置工作原理如图2所示，微型互感器3从电容器4所在支路采集电压电流信号，温度传感器采集电容器4的接电触头温度与外壳温度，并将模拟量送入电容器保护装置主体1中去，由微处理模块完成AD转换后，检测电压电流与温度信号是否正常，若有故障发生，电容保护装置的继电器2动作，将电容器4所在支路切除，同时通过CAN总线传输向总控制系统5发出故障信号，防止该故障支路继续工作；若装置1检测到故障解除后，继电器2闭合，同时通过CAN总线通信向总控制系统5发出故障解除信号，电容器4支路参与正常投切工作。

采样电路工作原理如图3与图4所示，电容器4所在支路电流电压信号经过微型互感器后，经过二阶阻容滤波滤除高频分量，二阶阻容滤波电阻取值11kΩ、电容取值0.1μF，截止频率为50Hz左右。经二阶滤波后，信号进入运算放大器LM324，起到隔离与缓冲的作用。在AD接口前，接入稳压管，电压突然过高损坏芯片。

开关量输出模块如图5所示，当单片机给出低电平时，三极管导通，继电器线圈通电，触点闭合；当单片机给出高电平时，三极管截止，继电器线圈断电，触点打开。

Claims (7)

1.一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，其特征在于该装置用于保护每组电容器投切支路，当支路发生过电压、过电流与过热故障时，保护装置继电器动作并发出报警信号，同时通过CAN总线通信向总控制器传输故障信号，防止总控制器继续向故障支路发出投切命令，造成损失，直至故障解除；

该装置包括微处理模块、采样模块、开关量输出模块、通信模块与人机接口模块；微处理模块分别与采样模块、开关量输出模块、通信模块、人机接口模块相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，其特征在于采样模块包括电压电流采样电路与温度采集电路。

3.根据权利要求2所述的一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，其特征在于采样模块的电压电流采样电路，电压电流信号经过二阶阻容滤波后，经过运算放大器跟随，接入单片机芯片AD口，AD口前反并联的二极管起到保护作用，防止电压过高损坏芯片。

4.根据权利要求3所述的一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，其特征在于温度采样模块，由温度传感器采集电容器接点触头上与电容器外壳的实时温度数据，并送入单片机AD口。

5.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，其特征在于开关量输出模块，当微处理模块检测电容器支路电压电流超过正常值时、电容器外壳及接线触头温度过高、温升过大时，微处理模块发出故障信号，继电器动作，将故障支路切除。

6.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，其特征在于CAN总线通信方式，各个分支点的保护装置通过CAN总线向总控制器发送故障信号，总控制器接收故障信号后，不再向故障支路发出投切命令，直至故障消除；支路故障解除后，支路保护装置向总控制器传输故障解除信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的SVC电容器微机继电保护装置，其特征在于人机接口模块，该模块包括红外遥控电路、键盘、液晶显示电路与报警电路，各支路保护装置可通过红外遥控器完成统一开启及关闭，便于集中统一控制；液晶显示模块可显示实时温度、电流电压数值与故障情况，以便用户直接观察；支路发生故障时，保护装置除断开支路连接与上传故障信息外，还通过报警电路发出声光警报，提示用户尽快检查支路并解除故障；此外，用户可通过键盘调节装置工作模式与液晶显示界面。