自动按频率减负荷装置的微机型优化设计

微机型自动按频率减负荷装置硬件原理框图如图14-18所示。它主要由主机模块、频率的检测、闭锁信号的输入、功能设置和定值修改、开关量输出、串行通信接口等6部分组成。

图14-18　微机型自动频率减负荷装置硬件原理图

1.主机模块

MSC-96系列单片机中的80C196是16位单片机,片内有可编程的高速输入/输出HIS/HSO,可相对于内部定时器配合软件编程就能具有优越的定时功能;片内具有8通道的10位A/D转换器,为实现自动按频率减负荷的闭锁功能提供了方便;片内的异步、同步串行口使该微机系统可以与上级计算机通信。因此,用Inter80C196单片机扩展了随机存储器RAM和程序存储器EPROM,以及存放定值用的可带电擦除和随机写入的EPROM和译码电路等必要的外围芯片,构成单片机应用系统。

2.频率的检测

自动按频率减负荷装置的关键环节是测频电路。为了准确测量电力系统的频率,必须将系统的电压由电压互感器TV输入,经过电压变换器变换成与TV输入成正比的、幅值在±5V范围内的同频率的电压信号,再经低通滤波和整形,转换为与输入同频率的矩形波,将此矩形波连接至Inter80C196单片机的高速输入口HIS-0作为测频的启动信号。可以利用矩形波的上升沿启动单片机对内部时钟脉冲开始计数,而利用矩形波的下降沿,结束计数。根据半周波内单片机计数的值,便可推算出系统的频率。由于Inter80C196单片机有多个高速输入口,因此可以将整形后的信号通过两个高速输入口(HIS-0和HIS-1)进行检测,将两个口检测结果进行比较,以提高测频的准确性,这种测频方法既简单,又能保证测量精度。

3.闭锁信号的输入

为了保证自动按频率减负荷装置的可靠性,在外界干扰下不误动,以及当变电所进、出线发生故障,母线电压急剧下降导致测频错误时,装置不致误发控制命令,除了采用df/dt闭锁外,还设置了低电压及低电流等闭锁措施。为此,必须输入母线电压和主变压器电流。这些模拟信号分贝有电压互感器TV和电流互感器TA输入,经电压、电流变换模块转换成幅值较低的电压信号,在经信号处理和滤波电路进行滤波额移动电平,使其转换成满足80C196片内10位A/D要球的单极性电压信号,并送给单片机进行A/D转换,如图14-18所示。(www.xing528.com)

4.功能设置和定值修改

自动按频率减负荷装置在不同变电所应用时,由于各变电所在电力系统中的地位不同,负荷情况不同,因此装置必须提供功能设置和定值修改的功能,以便用户根据需要设置,如欲使自动按频率减负荷按几级切负荷、各回线所处的级次设置需投入哪些闭锁功能、重合闸投入否等,这些都属于功能设置的范围。队各级次的动作频率f的定值和动作时限,以及各种闭锁功能的闭锁定值,都可以在自动按频率减负荷面板上设置或修改。

5.开关量输出

在自动按频率减负荷装置中,全部开关量输出经光电隔离可输出如下三种类型的控制信号。

(1)跳闸命令:用以按级次切除该切除的负荷。

(2)报警信号:指示动作级次、测频故障报警等。

(3)重合闸动作信号:对于设置重合闸功能的情况,则能够发出重合闸动作信号。

6.串行通信接口

提供RS485和RS232的通信接口,可以与保护管理机等通信。