微机保护实验系统

…………………………一　研筮　一　（（＿Ｊ　微机保护实验系统　南京中电熊猫液晶材料科技有限公司　雷志刚　【摘要】本文介绍了一种微机保护实验系统。实验系统由Ｐｃ机、ＭＣＳ２９６．￣列开发系统和微机保护实验装置三部分构成。针对微机保护实验的抽象性，直观、生动地介绍　了微机保护的基本构成，各部分电路功能软件实现及开发调试过程，该系统可用于微机保护实验。　【关键词】微机保护；实验系统　目前微机保护己在电力系统中得到了　广泛的应用，各院校相继开设了微机保护课　间的联系与区别，能较好地观察电路波形为　准则。硬件电路是根据典型教材上微机保护　硬件框图设计而成的，结构上采用与硬件框　图完全一致的平面布置结构图，如图３所示。　单片机开发系统采用ＡＴＤ２９８Ｄ型开发机系　发机运行ＡＤ转换程序，可使实验人员了解电　压、电流信号的ＡＤ转换过程。通过控制采样　程，随着教材及实验室建设的进一步完善，　我们设计开发了一套微机保护实验系统，如　图ｌ所示，该系统解决了微机保护课程所涉及　ＡＤ对每路信号转换的时间，可以观察ＡＤ转换　速度对采样保持精度的影响，使实验人员掌　握ＡＤ转换速度及转换路数和采样保持精度之　的一些难点问题，能够使学习者生动形象地　了解微机保护的构成原理，各部分功能软件　的编制及调试开发过程。　图１微机保护实验系统　该实验系统由ＰＣ机、ＭＣＳ２９６系列开发系　统和微机保护硬件电路三部分构成。通过对　各个环节进行测试，使学习者能充分了解各　部分的功能与作用。保护硬件电路，既可以　独立运行，又可以和开发机联机运行。整个　实验包括软件编写、程序汇编、ＰＣ机与开发　机通讯，开发机与微机保护硬件电路联机调　试，硬件电路各部分测试及微机三段方向过　电流保护和距离保护实验。　１．微机保护原理及实验方案　微机保护的主要部分是计算机主体，它　被用来分析计算电力系统的有关电量和判定系　统是否故障，然后，决定是否发生跳闸信号。　因此，除微机系统主体外，还必须配备自电力　系统向计算机送入有关信息的输入接口部分和　向电力系统送出控制信息的输出接口部分。此　外，微机还要具有有关监控和操作程序，输出　记录的信息，以供运行人员分析事故，因此，　计算机还必须有人机对话部分，图２所示为微　机保护原理的基本组成框图。　图２微机保护总框图　；　；　…………………………………………　ｊ　ｌ　匝囊甄Ｍ圈恒　《　五）—矗　—匦　墓　呼：　—　二卜—（亟　　嘲　—匦　：Ｉ　图３微机保护硬件电路图　微机保护实验方案本着使实验人员掌握　该实验系统框架、各模块电路功能、电路之　统，各部分电路单独形成一个模块结构，各　间的参数选择关系。　模块分别设有输入输出测试端子，可单独测　３三段方向过电流保护实验　试输入输出信号了解各模块的功能原理。由　三段方向过电流保护的程序框图如图４所示。　于芯片采用８０９８单片机，该单片机与ＭＣＳ２５ｌ　相比较具有指令丰富、运算速度快等特点。　完成同样的计算任务，８０９８单片机的速度要　高出５－６倍，而指令字节数还不￣０８０３ｌ单片机的　一半，节省了存储空间。低通滤波器（ＡＬＦ）采用　由运放ＬＭ　７４１构成的切比雪夫ＶＣＶ　ｓ型二阶低通　有源滤波器；采样保持电路（ＳＨ）采用Ｌ　Ｆ３９８；　多路转换开关（Ｍ　ＰＸ）采用ＡＤ７５０１具有８路模拟　输入；模拟转换（ＡＤ）采用ＡＤＯ８０９；输入接口采　用ｌ片８２５５；ＣＰＵ采用９６系列中８０９８芯片；程序　存储器（ＥＰＲＯＭ）采用２７６４；数据存储器ＲＡＭ采用　６２６４；并行接口采用３片８２５５；光电隔离采用４Ｎ　３５；出口继电器采用ＤＣ２４Ｖ继电器；定值输入　采用手动拨码开关输入定值。　围４过电流保护的程序框图　２．具体实验电路及测试手段　可以了解微机三段方向过电流保护的程　（１）电压形成回路部分　序编写、汇编、调试。电流、时间及方向灵　该部分通过测试电流电压变换器的伏安特　敏角的定值整定。可以首先在ＰＣ机上汇编程　性，了解由于电流电压变换器的非线性特性给　序，然后，将目标程序传至开发系统，利用　微机保护所造成的测量误差。根据测量误差益　开发系统运行程序在开发机上修改、调试程　线建立相应的误差补偿数学模型，并编写程序　序，并可观察程序运行的中间结果、程序调　验证补偿效果。这部分实验可使实验人员了解　试通过后，通过开发机固化￣ＥＰＲＯＭ中去，可　电压形成回路对微机保护测量误差的影响，掌　使微机保护实验电路脱离开发机作为一套保　握对测量误差进行补偿的方法　护独立运行　距离保护实验可根据程序框图　（２）低通滤波器　。　编写软件在实验电路上运行、调试。通过上　通过该部分测试，可使实验人员了解低　述微机保护实验系统可以使实验人员对微机　通滤波器的电路构成、低通滤波的截止频率　保护系统的构成有一个初步了解。通过程序　与采样频率之间的关系以及低通滤波器参数　的编写、汇编、调试及保护动作特性实验，　的选择。　使实验人员对微机保护的研制开发、运行管　（３）采样保持电路　理过程都有一个较全面的感性认识，这对于　在开发机运行采样保持模块化程序时，　克服微机教学的抽象性和加强微机保护的实　用示波器观察采样保持输出波形，改变采样　验教学工作都是一个有意的尝试。　周期，观察输出波形的情况。通过该实验，　可使实验人员了解采样信号频率与采样频率　参考文献　之间的选择关系，加深对模拟信号离散化和　［１］杨奇逊．微型机继点保护基础嗍．北京水力电力出版　采样定理的理解。　社，１９８８．　（４）ＡＤ转换电路　【２】陈德树计算机继点保护原理与技术［Ｍ１．山东工业大　８０９８片内具有４路ＡＤ转换及采样保持，　学业出版社，１９８８．　由于ＡＤＣ０８０９只能进行单极性变换而取样信号　是交流信号，要求进行双极性变换，为此每　作者简介：雷志刚（１９８１一），男，湖南郴州人，南　路输入设置偏值电压，并把转换数据最高位　京中电熊猫液晶材料科技有限公司工程师，主要从事　取反，以达到双极性转换的目的。通过在开　液晶面板厂ｃ口　系统的开发设计和维护工作。　电子世界一１７７—