保护和测控装置的机箱和插件优化

保护装置、测控装置、保护测控一体化装置及自动控制等微机装置一般采用标准机箱式结构。机箱的正面称为面板，如图3-1所示。面板上一般设置有液晶显示器、信号灯、按键、串行接口和信号复归按钮等。

图3-1　某保护装置面板

液晶显示器用来显示装置的提示菜单、定值清单、事件报告、运行参数、开关状态等信息；信号灯用于监视及发出装置动作、重合闸动作、告警等信号；按键用于参数设定、事件查询等操作；信号复归按钮用来复归程序、信号等；串行接口用来外接计算机，实现计算机与本装置箱体内的各插件进行通信。

机箱背面设有接线端子排，用于装置机箱与外部的连接。端子排上一般设有交流输入端子、直流电源输入端子、跳闸出口、合闸出口、遥信开入、信号输出等端子。

装置内部是由一个个插件组成的，如图3-2所示。插件实际上就是印制电路板，上面焊接有各种芯片及电子、电路元器件。为了便于调试和检修，在装置不带电的情况下，一般可以插、拔插件。

图3-2　某装置背面插件

不同的保护测控装置机箱，应用的电压等级不同，用途不同，功能不同，厂家不同，标准机箱及插件构成也不完全相同，但标准机箱及其插件的基本结构是大致相同的。一般设有交流插件、A/D转换插件、录波插件、CPU插件、继电器插件、电源插件、人机对话插件等，如图3-3所示。

1.交流插件

交流插件是保护与测控装置的交流电压、交流电流输入插件，用来接收电流互感器、电压互感器送来的交流电流、交流电压。由于电流互感器的二次额定电流为5A或1A，电压互感器的二次额定电压为100V或，与微机装置系统所需的±5V或±10V电压信号不符，因此设置了交流插件。交流插件内设有电流变换器、电压变换器等，将互感器二次幅值进一步降低，并转换成A/D变换回路所允许的交流电压信号。因此，交流插件的作用是电量变换和隔离。

2.A/D转换插件

由于微机系统不能对模拟信号进行处理，因此须通过A/D转换插件将交流插件输出的各路模拟量转换成数字量，以便计算机进行存储、计算和处理。

3.CPU插件

CPU插件是装置的核心插件，用来实现保护测控功能及附加功能，包含CPU系统、模拟量输入电路、开关量输入/输出电路、串行通信接口等。

图3-3　保护测控装置插件组成框图

CPU系统用来执行程序，完成各种数据、信息的处理；模拟量输入电路用来接收A/D变换插件送来的各路模拟量信息；开关量输入电路用来接收该插件所有开关输入量的状态信息；开关量输出电路用来驱动该插件的执行元件，如启动继电器、跳闸继电器、合闸继电器、信号继电器、告警继电器等；串行通信接口用来完成该插件与人机对话插件之间的信息传递。

4.继电器插件(www.xing528.com)

继电器插件指各出口回路执行元件用到的各种小型继电器，根据继电器多少不同、插件多少不同，插件名称也不同。一般根据用途不同分为跳闸插件、信号插件、告警插件、逻辑插件、继电器插件等，这里统称为继电器插件。

继电器插件中一般设置有启动继电器、跳闸继电器、合闸继电器、信号继电器、告警继电器、信号复归继电器、备用继电器等。

启动继电器一般由CPU插件驱动，启动后触点分别用来启动高频发信，闭锁保护跳闸出口、合闸出口，防止跳闸过程中由于暂时压力降低误闭锁重合闸等。

跳闸继电器由保护跳闸出口或远方跳闸出口驱动。跳闸出口继电器用来驱动断路器跳闸回路；备用跳闸出口继电器可根据需要用于实现启动故障录波、启动断路器失灵保护、闭锁母差保护等功能。

跳闸信号继电器由保护跳闸出口驱动，一般用来点亮装置面板上“保护动作”光字牌，向中央信号回路发“保护动作”信号等。

合闸继电器一般由装置的重合闸出口驱动，手动合闸继电器一般由远方合闸出口驱动，均用于驱动断路器合闸回路。

合闸信号继电器由装置的重合闸出口驱动，用来点亮装置面板上“重合闸动作”的光字牌，向中央信号回路发“重合闸动作”信号等。

告警继电器由CPU插件或故障录波插件、人机对话插件等驱动，用来检测保护装置异常时，点亮装置面板上“告警”的光字牌，并向中央信号回路发“保护告警”信号。当CPU插件故障可能造成误跳闸时，告警继电器在发出保护装置“告警”信号的同时，还切断保护跳闸出口回路的电源，将出口跳闸回路闭锁。

信号及告警复归继电器可由面板上的“信号复归”按钮、人机对话插件及由端子排引入的外部信号驱动。

备用继电器的功能由软件编程决定，用于其他功能的输出或备用。

5.人机对话插件

人机对话插件常做成装置的面板，便于人员操作。面板上的显示器可显示画面与数据、按键可输入数据，可进行人工控制操作，可进行诊断与维护。面板上的串行通信接口可与外部计算机连接，可对装置进行调试、整定。

6.录波插件

录波插件用来记录模拟量的采样值，有关开关量的状态值，通过专用录波通信网或公用通信网，将录波数据送至公用的专门用于录波的计算机存盘，录波数据可以数据或图形方式送至打印机打印。这种录波属于分散录波，用户可选择是否增加录波功能。

7.电源插件

电源插件用来给装置的其他插件提供独立的工作电源。电源插件一般采用逆变稳压电源，输出的直流电源电压稳定，不受系统电压波动的影响，并具有较强的抗干扰能力。

电源插件输入电压一般为直流220V或110V，输出电压为+5V、±15V或±12V、±24V三组直流电压。+5V用于CPU板，±15V常用于A/D转换芯片，±24V常用于开关量的输入和输出。

电源插件一般设有失电告警继电器，当电源插件输出的电源中断时，失电告警继电器常闭触点闭合，向中央信号回路发“保护失电”告警信号。