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【西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置摘要】 论述了作为铁路变电所贯通自闭线路主保护的西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置的工作原理、硬件结构、软件功能及主要技术参数。试验结果和实际运行证明，装置操作简单、工作可靠、性能先进。【关键词:西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置】 微型计算机；贯通自闭线路；微机保护装置【西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置】TM774 【西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置文献标识码】B【文章编号】1002—1663(2001)02-0096-04DevelOpment Of Protective DeVice fOI，Thorough Self.dosed CircuitSZHANGYong-weil，MUYong-wenl，MASheng2，URong-jiang2，SONGTao2(1.Heilongjiang Shuangcheng Electric Power Bureau，Shuangchengl50010，China；2.AchengRelay CO，Ltd，Acheng l50302，China)Abstract Describes the theory behind，hardware an chitecture，so ftware function and majOr characteristicsOfthemicro-computerprotectivedeviceaStheimaryprotectivedevifOrthethorouShself-closedcircuitsatrailway trans former houses，and concludes fromtes tresuits and actual operation that this device features sim-pie and reliable operation and advanced performance.Keywords micro-computer；thorou Shself-closed cir-cuit；protective device0 西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置概述铁路变电所母线PT二次采用B相接地，线路侧Pr二次采用V—V接线，馈出线路为贯通自闭线路。本装置分为主送和备送两种工作方式。主送时，保护功能为两段式过流，三相失压，过流保护跳闸后，还有三相一次重合闸功能；备送时，检测母线PT有压，线路无压装置自动投入合闸，设同期开关，母线有压，线路有压时，检同期合闸。本装置的测控插件具有采集馈电线路三相电流、U_AB线电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率等电力参数和断路器控制功能。1 西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置的构成及工作原理1.1 装置的构成本装置由交流接口插件、CPU单元、管理单元、电源插件和断路器控制插件构成。1.2 管理单元基本原理管理单元作为保护单元和功率测控插件的主机，通过RS—422串行接口相连，每个单元插件都有自己的单片机系统，保护和测控完全独立。保护的定值整定、调试及数据上传都是通过管理单元完成的。装置运行时，管理单元循环查询保护和测控插件，将查询到的保护数据报文或实时采集线路数据，通过液晶显示器显示出来，并保存故障报文数据，以便发送给当地主站。同时管理单元通过RS—485口实现与上位监控机通信，从而将保护和测控送来的数据传给远方。1.3 保护单元的基本原理装置接人三相交流电流I_A、I_B、I_C和母线上三相交流电压U_AB、U_BC、U_CA以及线路上电压U_ab、U_bc。装置在主送方式下运行时，三相电流中只要有一相电流超过任一段过电流整定值，装置经相应延时跳开断路器。跳开断路器后，检测线路上有无电压，线路无压时，装置经延时自动重合闸。本装置失压保护采用三相与逻辑，亦可采用三相电压或逻辑(通过修改程序控制字实现)。失压保护需断路器在合位时才能动作，此时重合闸不动作。主送时装置的原理框图，如图1所示。@@@ GL₁——过流一段整定值；GL₂——过流二段整定值；U_sy——失压定值；t_GL1——过流一段延时整定值；t_GL2——过流二段延时整定值；t_ch——重合闸延时整定值；t_sy——失压延时整定值。

图1 西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置主运行时的原理图

在备送方式下运行时，检测母线PT有压，线路PT、U_ab、U_bc无压，装置自动投入合闸；设同期开关，当母线U_AB有压，线路U_ab、U_bc有压时，检同期合闸。装置在备送方式下，原理框图，如图2所示。@@@ U_yu——有压定值；U_m——母线电压定值；U_L——线路电压定值；△U——母线与电路电压向量差定值。

图2 西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置备送运行时的原理框图

PT断线检测采用系统有较大负序电压而无负序电流原理实现。检测到PT断线后，一方面发出报警信号；一方面继续监视电压，恢复正常后保护也自动恢复正常。在断线期间，保护的工况可由程序控制字来选择。1.4 测控插件基本原理测控插件主要功能是实时采集系统数据，对这些数据作必要的计算及转换处理向管理单元传送。它先采集U_AB、U_BC、I_A、I_B、I_C然后根据交流算法，计算出有功功率、无功功率、功率因数等参数。测控插件通过循环检测完成开关量输入和脉冲量输入功能。接收上位机的遥控命令，并且进行返校，正确后执行遥控命令。1.5 硬件电路1.5.1 保护功能模块硬件电路框图如图3所示，装置硬件由交流接口单元、CPU单元、直流出口单元组成。@@@

图3 西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置硬件电路框图

1.5.1.1 交流接口单元交流模拟量经变流器和变压器隔离变换成计算机能接受的弱电信号，送给CPU单元。各变换器装入一个插件中，构成交流接口单元。1.5.1.2 CPU即保护功能单元CPU插件是本装置的核心，用来完成数据采集、计算、逻辑判断处理、发出口跳闸命令等功能。此外，还具有同保护管理单元通信，实现远方修改定值，传送保护信息，打印故障报告等功能。CPU采用80C196kB型16位单片机，外接晶振的基频12MHz，32KEPROM(27C256)、32KRAM(62256)、2K的E2PROM(28C17)构成装置的存贮系统；由多路开关MAX358、A/D转换器ADl674JN及74HC244构成数据采集系统，将交流接口单元送来的模拟信号转换成相应数字量，CPU对该数字量进行计算，判断是否有故障发生。如有故障，通过光隔带动出口继电器跳开断路器，并发出相应信号，通过RS—422口将故障报告传送给管理单元，管理单元可将此报告传送给当地上位主站。通信接口采用MAX489芯片。1.5.1.3 直流出口单元直流出口单元由跳闸出口继电器、磁保持信号继电器和+24V电源监视继电器构成。本插件可直接跳开(采用JZX—39F)断路器，信号具有保持功能。信号可以远方复归或就地复归。1.5.2 管理单元单片机、程序存储器、数据存储器与保护单元相同，液晶显示器为16×4字符显示器，硬件时钟采用DSl2887并行时钟芯片，与保护及测控通信采用RS—422口，与上位机通信采用RS—485接口，使其与外部无电气连接，大大提高系统的可靠性。1.5.3 测控插件硬件电路该插件采用微型交流电压/电流互感器，单片机、程序存储器、数据存储器与保护单元相同。1.5.4 电源插件电源插件将直流220V(或110V)转换成5V、±12V、+24V，供装置内部使用。本插件设有失电报警继电器，当电源消失时，可给出报警接点。1.6 软件构成装置的软件主要由主程序、采样中断即保护功能程序和串行口中断程序构成。1.6.1 主程序装置在进行有关端口初始化后，就执行主程序。主程序实际是装置的自检程序，它构成无限循环。如有自检故障，则发出装置故障信号，并保存故障报告传送给管理单元。1.6.2 采样中断服务程序该程序由CPU软件定时器控制，每隔一个固定延时(即采样周期)向CPU申请中断，执行保护功能程序。在采样中断服务程序中对采集的电流、电压进行Fourier分析，根据计算的结果判断保护是否发出口跳闸命令或其它信号。在这个程序中，完成预定的保护方案，并保存跳闸报告，传送给管理单元。跳闸报告可保留两次。1.6.3 串行通信程序通过80C196KB单片机的串行口和MAX489构成的贴—422口，装置与管理单元进行串行通信。它主要完成以下功能：a.读写定值。通过串行通信，装置将存于E2PROM中的定值送至管理单元显示出来，可进行修改，送回本装置，并写入E2PROM中，即定值的写入。b.打印定值及保护状态(投入或退出)。c.修改开出状态。管理单元发来一个字节共8位，每一位代表一个开出，当此位为“1”，发动作出口命令，为“0”时清除，利用此功能，可操作相应开关。d.修改保护装置内部时钟，这个时钟包含年、月、日、时、分、秒等单位。e.申请A/D数字量。通过这一功能，可将相应通道A/D转换结果送至管理单元显示出来，便于装置的调试。f.采样值召唤打印。当装置接收到管理单元发出的召唤打印采样值命令时，自动将2个周波采样值送至管理单元，通过管理单元可就地打印或远方(调度端)打印。s.打印跳闸或自检故障报告。装置发出跳闸命令或其它信号时，保存故障时刻、故障种类和采样值(只有发跳闸命令时保存)送给管理单元。综合上述可知，装置通过与管理单元实现串行通信(管理单元还具有与上位主站通信功能)可完成对本装置各种调试、测试功能，真正做到变电站无人值守。2 西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置主要技术数据2.1 额定参数a.交流电流5A；交流电压100V；频率50Hzb.直流额定电压220V。2.2 过流保护a.两段动作电流均为：2—20A，级差0.01A。b.动作时间均为0.1-9.99s，级差0.01s。2.3 失压保护20-100V，级差0.01V；动作时间为0.1—9.99s，级差0.01s。2.4 重合闸延时1.0-9.99s，级差0。01s。2.5 母线及线路有压定值为60-120V，级差为0.01V。2.6 检同期母线与线路电压相量差为10-50V。2.7 返回系数a.过量不小于0.9。b.欠量不大于1.1。2.8 整定误差不大于土5%；动作时间误差：定值在1s以下时，不大于±0.03s；定值>1s时，误差不大于土1%。2.9 监控测量2.9.1 模拟量a.电流0-5A，电压0—100V，误差土0.2%。b.有功功率、无功功率0-土999.99MW，误差±0.5%。c.有功电量、无功电量误差土0.5%。d.功率因数0~±1，误差±0.2%。e.频率45-65Hz，误差0.1%。2.9.2 开关量a.遥信输入：直流电压12—24V。隔离电压1500V。分辨率小于10ms。b.脉冲量：直流电压12-24V。隔离电压1500V。脉冲宽度大于10ms。c.单路遥控，带返校功能。3 西安博康電力科技有限公司-西安博康微机保护綜合装置结论a.试验表明，装置硬件、软件运行正常，能可靠采集数据，正确地计算并作出故障判断。b.装置能保存两次跳闸报告，并且具有追忆功能；有完善的自检与互检功能，一旦发现元件故障，能发出就地信号和远方信号，通知运行人员检查处理。c.装置各项功能具有通过管理单元进行远方操作控制，可真正实现变电站无人值守。d.试验结果表明，装置工作稳定可靠、技术性能先进，能满足各种运行方式下贯通自闭线路保护的要求。本装置已在内蒙古包头水电段乌海、碱柜框变电站投入运行。

来源:《黑龙江电力》