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微机保护装置的基本工作原理和硬件系统构成

发布日期:2019-03-02
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微机保护装置基本工作原理
 微机保护装置是有:信号输入电路、单片微机系统、人机接口、电源、输出通道回路等五大部分组成。是一种新兴的智能断电保护设备,由单片微机智能控制,能够保证器械断电时不发生相关的危险。故在电力系统中应用十分广泛,深受欢迎!下面来分别介绍一下微机保护五大部分!

一、信号输入电路 :是用来获取相关操作信息的电路系统。正常输入的信号分为两个种类,一种是开关量信号,另外一种是模拟量信号。输入电路的作用就是以最完善的方式处理这两种信号,并完成整个系统的信号输入接口的功能,保证其他系统能够正常工作。开关量信号通常需要进行转换,而输入的电压和电流就是模拟量信号。

二、单片微机系统:是整个微机保护装置的核心(相当于电脑的CPU),通常是由单片微机和扩展芯片构成的。它不仅仅是由这些硬件系统构成的,它还包括很多存储在存储器里的软件系统。整个单片微机系统的主要工作是数值计算、测量、逻辑运算及对整个系统的控制和记录,而这些工作通常对硬件的要求非常特殊,它需要CPU对整个过程进行控制,并且完美衔接。单片微机系统可以是单CPU或多CPU系统,目前,大部分复杂的系统均已采用多CPU模式对系统进行控制,较为简单的系统则可以采用单CPU进行控制。

三、人机接口部分:和电脑一样,在多数情况下,单片微机系统还需要人为地对其进行干预,为了适应工作环境和方式的转变,需要人为的对系统进行改变或是更改(也就是我们日常说的调试)包括数值输入、控制方式等。这些动作可以通过面板键盘、液晶显示屏、打印等方式完成。

四、输出通道:对控制的对象进行控制并输出的出口通道即输出通道。输出通道需要在系统工作时将小功率信号改为大功率信号,并满足输出的大功率需求。在这个过程中,控制人员必须要防止控制的对象对微机系统的反馈干扰,为了解决这个问题,我们通常会在输出通道中进行光隔离处理。被控对象与微机系统之间的接口电路系统,这便是输出通道。

五、电源部分:电源系统大家都知道的,必须要插电才能工作,但是微机保护系统对电源的要求较高,通常会要求提供动力的电源时逆变电源,即能够将直流电逆变为交流电,再将交流电转变为系统所需的直流电,这样可以加强系统的抗干扰能力。

 
 微机保护装置
微机保护装置的硬件系统构成

一、微机保护装置硬件系统构成
1、数据采集部分(包括电流、电压等模拟量输入变换、低通滤波回路、模数转换等);
2、数据处理、逻辑判断及保护算法的数字核心部分(包括CPU、存储器、实时时钟、watchdog等);
3、开关量输入/输出通道以及人机接口(键盘、液晶显示器)。
二、微机继电保护装置硬件系统(功能上分为六块)
1、数据采集系统(模拟量输入系统)——1)主要功能是采集由被保护设备的电流电压互感器输入的模拟信号,并将此信号经过适当的预处理,然后转换为所需要的数字量。2)模拟量输入回路方式(据模数转换原理分)

2、数字处理系统(CPU主系统)—— 1)微机保护装置是以CPU为核心,根据数据采集系统采集到的电力系统的实时数据,按照给定的算法来检测电力系统是否发生故障以及故障性质、范围等,并由此做出是否需要跳闸或报警等判断的一种自动装置。

3、开关量输入/输出回路——一般采用固态继电器、光电隔离器、PHTOMOS 继电器等器件组成,以完成各种保护的出口跳闸、信号报警及外部接点输入等工作,实现与5V系统接口。柜内开关量一般使用24V 电源,柜间开关量输入信号采用220V或110V电源,计算机系统输入回路经光隔离器件转换为24V/5V信号,驱动继电器实现操作。

4、人机接口——主要包括:显示器、键盘、各种面板开关、实时时钟、打印电路等;主要功能:用于人机对话,如调试、定值调整及对机器工作状态的干预。

5、通信接口:包括:维护口、监控系统接口、录波系统接口等,一般采用: RS485总线、PR0FIBUS网、CAN网、以太网及双网光纤通信模式。(微机保护对其要求:快速、支持点对点平等通信、突发方式的信息传输、物理结构采用星形、环形、总线形、支持多主机等)

6、电源回路——采用开关稳压电源或DC/DC电源模块,提供数字系统5、24、15V 电源:正负5v电源用于计算机系统主控电源。(正负15V电源用于数据采集系统、通信系统。正负24V电源用于开关量输入、输出、继电器逻辑电源)
微机继电保护功能示意图
 
 
 
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