变电运行模拟继电保护装置

2018-10-21陈盛华

大科技·C版 2018年7期

摘要：本装置模拟变电站的继电保护装置，由89s52单片机控制，模拟变电运行中的各种故障现象。可以使变电运行人员在较短的时间熟悉变电运行。

关键词：变电运行；继电保护；单片机；mcs51

中图分类号：TW77 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0062-02

引言

在多年的变电运行工作实践中，深深地感受到工作能力的提高很大程度上是由运行工作时间的长短决定。因为，正常运行的设备不可能经常出现故障，更不可能人为制造故障。所以，只有较长的工作时间才能遇到足够的故障现象以及处理事故、故障的机会。也就是说要想获得更多的感性认识只有去等。但是电力系统的运行又希望尽可能处在正常状态。这就出现了一个矛盾，要想尽快获得更多的感性认识提高自己的工作能力，那就是经常出现故障。而提高工作能力的目的却是为了尽量不出现故障。近年来，随着继电保护的智能化、微机化的发展，作者深感自己的知识落伍，通过培训学习，在学习的过程中也遇到感性认识不足的问题。由于学习过微型单片机技术，而且现在新型的继电保护装置其核心就是微型单片机。于是决定设计、制作一个由89s52单片机模拟的继电保护装置。下面就将这个设计简单介绍一下。

1 硬件电路

1.1 一次电路

由于是学习实验用的所以专门设计了模拟的一次电路。

由于我没有三相变压器，所以T1由三只220V的小型变压器初、次级分别按星型联接，次级中性点引出导线作为模拟地。J1、J2、J3分别为三只微型继电器的常开触点，R1-R6为0.5Ω的电阻，R7-R12为0.1欧的电阻，用于模拟线路阻抗。

1.2 二次电路

CT1-CT4采用霍尔元件进行电流/电压变换。PT1、PT2分别采用三只双6V的小型变压器初级不用，两个6V绕组分别接一次线路和取样电路。

1.3 取样保持电路和A/D转换电路

电路总共有21路模拟量，选取3片ADC0809芯片为A/D转换器，6片CD4066为取样保持电路的模拟切换开关，21只104PF的瓷片电容为取样保持电容。

ADC0809的转换时间最大为64μs，3片ADC0809可以同时工作，故所有模拟量采集一次最快为512μs，工频一个周期为20ms左右，故一个工频周期可以采集39次。根据采样定理fs>2fmax知道是可以满足采样要求的。

1.4 过零检测电路

过零检测电路用于检测各路模拟量的相位关系，以便單片机对各路模拟量进行计算、比较、判断。电路有21路模拟量，故选取6片LM324四运放芯片对模拟量进行过零检测。

1.5 键盘、显示电路

键盘、显示电路用于显示、调节各种保护的定值，以及投入或撤除各种保护。显示器件采用8只共阴数码管，段位驱动采用74LS07两片加8只120Ω的上拉电阻，数位驱动采用LM2003一片，键盘电路采用16只小按键和两只10K的上拉电阻。键盘、显示电路与接口芯片8155连接再用8155与单片机连接，否则单片机的I/O口不够用。

1.6 输出、控制电路

由89s52的P10、P11、P12输出经过三只三极管扩流后驱动三个继电器组。

2 软件部分

2.1 初始化

定义各模拟量的存储地址，定义各种保护定值的存储地址，初始化各接口芯片，定义各种保护的启、停标志位。

2.2 启动键盘、显示电路

启动键盘、显示电路在输入各种保护定值及确定启用那些保护后，由于本电路速度等原因将关闭键盘、显示电路，然后再启动采样、计算、比较控制等工作。

2.3 采样

由过零检测电路发出中断信号，单片机判断后对相应的模拟量进行采集，并计算出它们的相位，然后存储到相应的位置供程序进一步计算、比较、判断、控制等。

2.4 计算

2.5 比较、判断

将计算的结果与输入的定值进行比较，从而决定是否输出控制信号。