變電運行模擬繼電保護裝置

摘 要：本裝置模擬變電站的繼電保護裝置，由89s52單片機控制，模擬變電運行中的各種故障現象?？梢允棺冸娺\行人員在較短的時間熟悉變電運行。

關鍵詞：變電運行；繼電保護；單片機；mcs51

中圖分類號：TW77 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0062-02

引 言

在多年的變電運行工作實踐中，深深地感受到工作能力的提高很大程度上是由運行工作時間的長短決定。因為，正常運行的設備不可能經常出現故障，更不可能人為制造故障。所以，只有較長的工作時間才能遇到足夠的故障現象以及處理事故、故障的機會。也就是說要想獲得更多的感性認識只有去等。但是電力系統(tǒng)的運行又希望盡可能處在正常狀態(tài)。這就出現了一個矛盾，要想盡快獲得更多的感性認識提高自己的工作能力，那就是經常出現故障。而提高工作能力的目的卻是為了盡量不出現故障。近年來，隨著繼電保護的智能化、微機化的發(fā)展，作者深感自己的知識落伍，通過培訓學習，在學習的過程中也遇到感性認識不足的問題。由于學習過微型單片機技術，而且現在新型的繼電保護裝置其核心就是微型單片機。于是決定設計、制作一個由89s52單片機模擬的繼電保護裝置。下面就將這個設計簡單介紹一下。

1 硬件電路

1.1 一次電路

由于是學習實驗用的所以專門設計了模擬的一次電路。

由于我沒有三相變壓器，所以T1由三只220V的小型變壓器初、次級分別按星型聯接，次級中性點引出導線作為模擬地。J1、J2、J3分別為三只微型繼電器的常開觸點，R1-R6為0.5Ω的電阻，R7-R12為0.1歐的電阻，用于模擬線路阻抗。

1.2 二次電路

CT1-CT4采用霍爾元件進行電流/電壓變換。PT1、PT2分別采用三只雙6V的小型變壓器初級不用，兩個6V繞組分別接一次線路和取樣電路。

1.3 取樣保持電路和A/D轉換電路

電路總共有21路模擬量，選取3片ADC0809芯片為A/D轉換器，6片CD4066為取樣保持電路的模擬切換開關，21只104PF的瓷片電容為取樣保持電容。

ADC0809的轉換時間最大為64μs，3片ADC0809可以同時工作，故所有模擬量采集一次最快為512μs，工頻一個周期為20ms左右，故一個工頻周期可以采集39次。根據采樣定理fs>2fmax知道是可以滿足采樣要求的。

1.4 過零檢測電路

過零檢測電路用于檢測各路模擬量的相位關系，以便單片機對各路模擬量進行計算、比較、判斷。電路有21路模擬量，故選取6片LM324四運放芯片對模擬量進行過零檢測。

1.5 鍵盤、顯示電路

鍵盤、顯示電路用于顯示、調節(jié)各種保護的定值，以及投入或撤除各種保護。顯示器件采用8只共陰數碼管，段位驅動采用74LS07兩片加8只120Ω的上拉電阻，數位驅動采用LM2003一片，鍵盤電路采用16只小按鍵和兩只10K的上拉電阻。鍵盤、顯示電路與接口芯片8155連接再用8155與單片機連接，否則單片機的I/O口不夠用。

1.6 輸出、控制電路

由89s52的P10、P11、P12輸出經過三只三極管擴流后驅動三個繼電器組。

2 軟件部分

2.1 初始化

定義各模擬量的存儲地址，定義各種保護定值的存儲地址，初始化各接口芯片，定義各種保護的啟、停標志位。

2.2 啟動鍵盤、顯示電路

啟動鍵盤、顯示電路在輸入各種保護定值及確定啟用那些保護后，由于本電路速度等原因將關閉鍵盤、顯示電路，然后再啟動采樣、計算、比較控制等工作。

2.3 采 樣

由過零檢測電路發(fā)出中斷信號，單片機判斷后對相應的模擬量進行采集，并計算出它們的相位，然后存儲到相應的位置供程序進一步計算、比較、判斷、控制等。

2.4 計 算

2.5 比較、判斷

將計算的結果與輸入的定值進行比較，從而決定是否輸出控制信號。

2.6 控 制

根據比較的結果控制相應的繼電器斷開。

3 應用舉例

如圖1，如果在A點發(fā)生短路，j3將斷開j1、j2不會斷開；如果在B點短路，j3將延時2s斷開j1、j2不會斷開；如果在A點發(fā)生短路并把j3短接j2將延時2s斷開j1不會斷開；如果在B點短路并把j3短接j2將延時6秒斷開j1不會斷開。

4 結 語

該制作可以模擬實現差動、過流1段、過流2段、過流3段、零序電流、零序過壓等保護。運行人員可以通過本電路熟悉未遇到過或未經常遇到過的故障，從而提高自己的感性認識。在設計、制作的過程中我學到了很多東西，并且應用該電路也可以為提高運行工作能力起到一定作用。

參考文獻

[1]胡漢才.單片機原理及其接口技術.北京：清華大學出版社，2010.

[2]楊曉敏.電力系統(tǒng)繼電保護原理及應用.北京：中國電力出版社，2006.

[3]王兆安，劉進軍.電力電子技術（第5版）[M].機械工業(yè)出版社，2009.

收稿日期：2018-6-1

作者簡介：陳盛華（1973-），男，四川宜賓人，一級建造師，系統(tǒng)集成項目管理工程師，電氣工程師，大學本科，主要從事電網建設運行管理等相關工作。