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      微機保護裝置硬件各模塊的分析

      硬件系統是整個微機保護裝置的基礎,設計的成敗直接關系著裝置功能,對微機保護軟件系統設計與實現也影響很大。因此,微機保護裝置硬件的設計不僅僅要考慮功能要求,同時還需要考慮在此基礎上如何使軟件的設計更加簡潔、方便。

      微機保護裝置實體中,采用插件式結構,由5個插件板和一個總線板及液晶面板構成。插件分別為電源插件,邏輯插件,跳閘插件、主CPU插件和模擬插件。液晶板由顯示器和按鍵組成。各插件通過總線板連接進行數據傳送,液晶和主CPU插件通過串口進行通訊,為了使論文描述更加條理化和清晰化,根據插件的功能,將微機保護裝置進行模塊化的劃分,主要分為:模擬量采集和信號調理模塊、保護測控模塊、開關量輸入輸出模塊、通信模塊、人機接口模塊和電源模塊。硬件系統結構如圖所示。

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      (1)微機保護測控模塊

      該部分為整個微機保護裝置的核心所在,有主處理器CPU,外部存儲器電路、A/D轉換電路、測頻電路、開關量輸入輸出回路、以及RS232/RS485、CAN通訊電路等。微機保護測控模塊主要完成模擬量的采集,模數轉換與處理,根據采集運算的數據,完成各種微機保護邏輯的處理和判斷,通過RS232方式與人機接口模塊通信,通過CAN或者RS485通信方式和上位機進行數據交換,負責采樣各種外部開入的信號并進行處理判斷以控制輸出回路準確有效的動作。

      (2)模擬量采集模塊

      微機保護裝置首先需要對模擬量進行實時采集,模擬量采集模塊先對電力系統一次側電壓、電流信號進行采集和降幅(二次變換和隔離),并對這些信號進行必要的低通濾波,濾出不必要的高頻信號,送至微機保護測控模塊進一步處理。此模塊主要由交流變換電路、信號調理電路組成。

      (3)開關量輸入輸出模塊

      該模塊由開關量輸入、輸出兩部分組成。輸入功能用來負責采集電力系統中的隔離開關的位置、斷路器的位置、本地以及遠方操作等各種狀態量,是微機保護邏輯判斷的重要組成部分。輸出部分用來執行根據各種命令,如驅動斷路器跳閘、信號告警等。這兩部分的信號都非常容易受到電磁干擾,因此,該模塊必須使用光電隔離等措施來消除電磁干擾,使系統輸入、輸出功能盡可能的穩定。

      (4)通信模塊

      通信模塊是數據進行傳輸、交換的橋梁。線路中遙測、遙信、遙脈、SOE信息,以及微機保護動作等信息都要通過此模塊及時發送到上位機和人機接口模塊?紤]到微機保護裝置與上位機和液晶通訊,必須可靠和穩定,結合芯片上的資源,采用串口通訊。此模塊主要設計的電路有RS485/RS232、CAN通訊電路。

      (5)人機接口模塊

      本模塊包括顯示和鍵盤兩部分,通過串口和微機保護測控模塊通信,用來負責數據的顯示、動作信息的查詢、定值的查詢和修改和一些操作等。

      (6)電源模塊

      電源模塊是整個微機保護裝置工作的基礎,提供微機保護裝置中全部芯片的工作電源。電源模塊輸出電壓有5V、24V,根據各個模塊中實際所需電壓對24V5V進行轉化。由于微機保護裝置中的芯片大多數都是精密芯片,所以電源必須盡可能的保持穩定。

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