基于DSP高压断路器电机机构智能监测系统研究

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1、18东北电力技术2010年第1期基于DSP高压断路器电机机构智能监测系统研究StudyonIntelligentMonitoringSystemforMotorMechanismBasedonDSPHVCircuitBreakers方慧毅，王晓宇，徐建源(1．大连工人大学，辽宁大连116011；2．沈阳工业大学，辽宁沈阳110178)摘要：设计了一种高压断路器电机机构智能监测系统。详细阐述了基于DSP下位机数据采集系统软、硬件结构的设计、CAN总线通信网络的构建以及上位机监控软件的实现。该智能监测系统通过检测电

2、机操动机构及断路器等电气、机械参数、电网的实时数据，完成运算、数据存储等功能。同时驱动断路器动作来跟踪理想速度特性曲线，并将上述数据适时上传后，通过上位机进行监测，实现对断路器、电机机构的机械性能，电网的实时参数和二次回路完好性进行全面监测。结合40．5kV户内真空断路器及电机操动机构进行了空载试验，结果表明系统硬件电路简单、实时性好，功能完善，上位机监测界面友好，信息量大，完全满足断路器监测系统的要求，为断路器的智能化操作奠定了坚实的基础。关键词：DSP；高压断路器；电机操动机构；智能监测系统[中图分类号]T

3、M561；TP274[文献标志码]B[文章编号]1004—7913(2010)O1—0018—05随着电力系统的迅猛发展，对电网安全性和可1在线检测系统的总体方案靠性的要求也越来越高。从国家电网公司到省级电网公司对断路器都提出了明确的可靠性要求，特别目前高压断路器的主要故障为操动机构故障。是在机构方面，要求具有更小的事故率、更小的操操动机构是断路器在线监测的重要对象。本文在研作功以及更灵敏的动作可控性。究电机操动机构的基础上，研究并开发了具有智能传统意义上的断路器是一个被动执行开断和关分析能力的电机操动机构智能

4、监测系统。系统以合线路的装置，无论电网在无载、空载、负载、短Ⅱ公司的TMS320LF2407微处理器为核心，由霍尔路故障等条件下，最后提供给断路器就是一个简单传感器、信号隔离变换等模块构成下位机数据采集的分合闸信号。处理系统，检测断路器电机操动机构状态参数和电然而断路器开断时的实际电路参数不同，其负机系统参数，包括电网的电压电流、分合闸动作时载分合闸特性、电气和机械上的作用及断路器所需间、分合闸过程动触头和机构行程及速度、分合闸开断能力均不相同。传统的断路器操动机构传动环动作次数、电动机构回路电流和环境温度、断

5、路器节多，累计公差大，可控性差。在长期研究断路器壳体温升等信号。通过CAN总线通信方式实现断永磁操动机构和新型电机操动机构的基础上，进行路器与中央控制计算机的双向通信，构成智能化监了高压断路器电机操动机构智能检测系统的研究，控、保护、信息网络系统，使断路器从基本的保护对断路器的状态参数进行自动采集、处理和故障识单元发展到能够实现数据监控、处理、联网和远程别，并根据此时的电网数据确定与此时电力系统相控制的智能保护单元。对应的电机操动机构的理想速度特性曲线，实现了监控系统整体设计为分层结构，从顶层控制台针对不同电网

6、状态，断路器电机操动机构输出不同到底层下位机共三层：上位机层、CAN—PC接口的运动特性曲线。达到不同条件下的最优分断，最卡层及节点层。真空断路器智能监控系统的拓扑结大程度地限制截流和过电压，提高断路器开断、关构如图1所示。电机机构智能检测系统充当节点层合能力和改善断路器的机械电气寿命和运行可靠的子节点，每个子节点均有CAN控制器和收发器。性。为断路器动触头运动过程可控、可调的实现提这些子节点通过双绞线连接在一起。双绞线两端各供了广阔的平台_1-5J。接1只120Q的匹配电阻形成回路。通信终端与通2010年第1

7、期东北电力技术19信线路构成CAN网络。网络中各控制器将数据通过CAN控制器发到CAN总线上，并沿CAN总线信到达CAN—PC接口卡。接口卡接收到CAN数据号DSP通调最小信后，把数据打包通过串口发送到上位机。传感器测理系统模得的多路模拟信号经隔离变换后送至数据采集单模块块元。处理后的数字信息通过CAN总线上传给变电站的上位机，工作人员可以通过上位机监控界面对现场断路器及操动机构进行在线监测。图2数据采集单元硬件原理VI^D0一Dl3DBD—DBIVlRD而IN3h1】l『E—YCRR西XINT．BUSY-／s

8、Vs1EK4LRFRSTDATACLKIN／SL．图1真空断路器智能监控系统的拓扑结构IOPA3CON、rSTINT／EXTCLK／SL2丽；：2系统硬件结构：一r／．Dv吣AVilⅡ弋C一DGNDVR2．1数据采集系统GN-LD．GNDAGl数据采集系统主要包括各种传感器、DSP最小TMS32OLF24O7系统、信号调一理一一模一块一、一A一／一D一转一换一模块、CAN网络接口模块等