新型智能控制器的研究与开发

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1、新型智能控制器的研究与开发

2、第1lunentofNeeansofantijammingarediscussed.Thecontrollerissmallinsizeandhasgoodcapability.Keyming1前言控制器是供配电系统中的重要设备，是用于电力系统中接通、分断线路及对各种故障进行保护控制的一种开关电器。随着用电系统规模和等级不断扩大，系统的网络结构和运行方式日趋复杂，传统的控制器已越来越难以满足系统的可靠性、准确性和实时性的要求。智能型控制器是以微处理机为核心的控制器，其主要特点是在传统

3、的控制器基础上充分应用了微电子技术、计算机控制技术及网络通信等新技术，具有较高的性能和可靠性。智能型断路器不仅具有传统的过载、短路、瞬时脱扣等故障的保护功能，同时具有显示、存储、记忆、判断、选择和通讯等功能。采用网络通信技术，使多台智能型断路器组成智能供配电系统，具有遥测、遥控、遥讯和遥调功能［1，2］。本文介绍一种笔者在前人工作的基础上改进的功能比较完善的智能控制器。2新型智能控制器的保护功能与传统的控制器相比，智能控制器能够实现多种测试、计量和显示。能测量和计算多种模拟量和数字量，包括电压、电流、功率、频率

4、、不平衡率等电力参数以及断路器的分合状态，并且能够实时显示电路运行参数。新型智能控制器不仅具有一般的长延时、短延时、瞬时的三段保护功能，还具有不平衡保护、接地保护、漏电保护和负载监控、温度检测、预报警等功能，而且可做到一种保护功能多种动作特性，具有数字量脱扣和模拟量脱扣两种脱扣方式，提高了系统的可靠性。由于采用了高速嵌入式微处理器，采用FFT的方法计算电流有效值，根据此值发出动作指令，提高了动作的准确性，把动作范围缩小到1.05~1.20倍的整定电流。新型智能控制器能将故障信息储存，如故障类型、故障电流值、动作

5、时间和故障时间等，有助于工作人员做出正确的分析和判断，减少线路维修时间；能够对构成智能控制器的电子元件的工作状态进行自诊断，如触头磨损率、CT断线等，当出现自诊断故障时发出报警信号，并使断路器分断。此外，微处理器能进行脱扣与非脱扣两种方式的试验，以及模拟信号进行长延时、短延时和瞬时整定值的试验；新型控制器还能够模拟热积累，具有热记忆功能。如果供电线路中的故障是间歇性的，则故障电流会反复断续出现。若故障电流持续时间在达到整定的动作时间之前其值又恢复到电流整定值以下，智能控制器可把故障电流超过整定值的时间迭加起来，

6、一旦累计时间达到整定时间，控制器动作，切断故障电流；在线路故障电流超过负载监控整定值而未达到过载电流整定值时，智能控制器能发出报警和控制信号，利用控制信号进行负载调度；上位机每隔几秒轮流查询各测控单元即控制器，发操作命令指挥控制器完成某个任务，包括上送计量信息或故障数据，校验系统时间和参数整定，上报系统的工作状况及控制断路器分合闸。3工作原理智能控制器主要由电源、信号采集、CPU、显示和键盘、执行机构等几个部分组成，其结构框图如图1所示。空芯互感器检测供电线路中的电流，并将其转换为数字电路和单片机可处理的电平信

7、号。信号经隔离滤波、放大等处理后进入采样保持电路，微处理器内的A/D转换单元将模拟信号转换为数字信号，供CPU进行逻辑运算与处理，各种故障保护的动作电流和时间整定值通过键盘设定并存于串行EEPROM中，CPU将检测到的电流信号与整定值比较，在极短的时间内完成各种外部电路故障的检测与判断。动作时记录时间并发控制信号及报警信号，显示故障电流和故障类型；否则控制器刷新显示，并进行自诊断和温度检测。4硬件和软件的设计luns。瞬动短路故障采用峰值采样，考虑抗尖峰干扰，信号处理时间为双周期1.25ms，短路故障电流较大时

8、瞬动处理较快。4.3微处理器单元控制器微处理器采用嵌入式微处理器C8051系列，该系统是真正能独立工作的集成的混合信号片上系统（SOC），它具有与MCS51内核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件，减少了系统的外围元件，有利于提高系统的抗干扰能力。内部的数字资源通过优先权交叉开关译码器分配I/O口，可完全由用户支配。系统具有几种串行总线接口，通过交叉开关可配置到端口，可方便地与上位机及编程器通讯。嵌入式系统采用

9、流水线结构，处理能力大大提高，峰值性能可达25MIPS。每个系统都能有效地管理模拟和数字外设，可以关闭暂时不工作的外设以降低功耗。FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新固件，这一特性允许将程序存储器用于非易失性数据存储以及在软件控制下更新程序代码。片内JTAG调试支持功能允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全