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1、第l6卷第2期电力系统及其自动化学报Vol.l6No.22004年4月ProceedingsoftheePSAApr.2004中压开关设备智能单元设计D黄绍平,李永坚(湖南工程学院电气与信息工程系,湘潭4lll0l)摘要:介绍一种适于中压开关设备的基于87Cl96KC单片机的智能单元的设计方案O这种智能单元具有测量电力参数~过电流与接地故障保护~通信~开关设备状态监测功能O对其硬件系统和软件算法作了详细介绍O关键词:智能化开关设备;87Cl96KC单片机;测量;保护中图分类号:TM56;TP23文献标识码:A文章编号:l003-89
2、30(2004)02-0044-03DesignontheIntellectualizedUnitforMiddle-VoltageSwitchgearHUANGShao-ping,LIYong-jian(Dept.ofelect.andInformationeng.,HunanInstituteofengineering,Xiangtan4lll0l,China)Abstract:Adesignprojectofintellectualizedunitappliedtomiddle-voltageswitchgearsisintr
3、oduced.Thiskindofintellectualizedunitbasedon87Cl96KCsinglechiphasseveralfunctionsaselectricpowerparametermeasurement,over-currentandearth-faultprotection,communicationandstatusmonitoringforswitchgears.Itshardwaresystemandalgorithmofsoftwareareoffered.Keywords:intellect
4、ualizedswitchgear;87Cl96KCsinglechip;measurement;protection由单片机基本系统~模拟量采集电路~开关量输入1引言随着变电站综合自动化系统和配电自动化系/输出电路~RS-485串行通信接口~键盘与LCD显示电路~电源等部分组成(图l)O各单元电路采用统的发展与应用,开关设备的智能化成为必然趋模块式插件结构,所有插件封装在一个金属外壳势O智能化开关设备是在开关设备上配置一个智能内,通过防震缓冲装置安装在开关设备上(开关柜单元,具有微机测量~微机保护~与监控系统主机通原有的仪表继电器
5、室或断路器外壳的小间隔内)O信以及对开关设备运行状态在线监测等功能O本文介绍一种适于中压(3~35kV)的断路器和开关柜的智能单元设计方案O智能单元以Intel87Cl96KC单片机为控制器,能对电网三相电压~三相电流~有功功率~无功功率~功率因数和电能等电力参数进行测量;具有带时限过电流~电流速断和单相接地保护功能,并有故障录波功能,记录电网故障前后l0个周期的电流波形;具有在线监测图1智能单元的硬件框图与诊断功能,能对监测到的数据进行分析和处理,Fig.1Hardwareblockdiagramofintellectualize
6、dunit判断开关设备的剩余使用寿命和计算出维修期限O2.2单片机基本系统此外,智能单元具有RS-485通信接口,可以与变电单片机基本系统由CPU及扩展的存储器组站综合自动化系统的监控主机连接和通信O成OCPU选用高性能的Intel87Cl96KC芯片[l]O2硬件系统方案87Cl96KC是l6位单片机,其运算速度快(主频可2.1智能单元的总体结构运行到20MHz);片内有5l2B数据存储器RAM智能单元以Intel87Cl96KC单片机为核心,和l6kB程序存储器,后者可用于固化应用程序;D收稿日期:2003-07-l8;修回日期
7、:2004-0l-062004年第2期黄绍平等:中压开关设备智能单元的设计45具有4个高速输入通道(HSI)和4个高速输出通道转换环节采用一块Maxim公司的MAXl97芯片~(HSO)~可用于开关量的输入与输出~而且HSO能它是单电源~多量程~8路输入带内部采样/保持和产生和输出宽度与周期均可调的PWM(脉宽调多路开关~时钟~基准电压的l2位信号采集系统~制)信号;片内有8个模拟量输入通道(P0:ACH0转换时间为6.0Ms~ACH7)以及多路转换器~采样保持器和l个l02.4开关量输入/输出电路位A/D转换器输入的开关量包括两类
8、:一类是断路器~隔离系统在CPU外扩l片6264A(8kB)RAM~用开关等设备的辅助触点和有关继电器的接点~以检于记录故障发生前后电流波形数据尽管测这些设备的工作状态(开还是合);另一类是智能87Cl96KC片内有l6kB的程序存储
