一种微机保护系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电器检测技术领域，尤其涉及一种微机保护系统。
【背景技术】
[0002] 微机保护装置是电力系统中常用的一种继电保护装置，目前，现有的微机综合继 电保护装置都是在外部电源的供电下，先由检测回路检测到过电流，再发出信号给控制回 路的跳闸线圈使其跳开，此过程必须建立在外部电源的稳定的供电下。但是，一旦当保护装 置的外部电源不能正常供电时，检测到得过电流信号将无法得到执行，导致保护无法动作， 这样会损坏电力设备，造成严重的后果。因此应该对现有的微机保护装置进行相应的改良。
【发明内容】
[0003] 本实用新型提供一种微机保护系统，采用32位数字信号处理器DSP，具有先进的 内核结构、高速运算能力和实时信号处理等优点，支持常规的RS485和CAN总线通信，CAN总 线具有错误帧自动重发和故障接点自动脱落等纠错机制，保护新的实时性和可靠性。
[0004] 本实用新型一种微机保护系统是通过以下技术方案来实现的：
[0005] -种微机保护系统，包括电源转换模块（1 )、交流电压电流米集器（2)、开关量模 块（3)、模数转换（4)、DSP处理器（5)、驱动器（6)、人机接口（7)、继电器（8)、存储器（9)和 时间管理器模块（10)，其特征在于：所述电源转换模块（1)将输入的电压转换为±5V和 +12V输出，± 5V链路连接DSP处理器（5 )，+12V链路连接继电器（8 );交流电压电流采集器 (2)将采集的交流电压、交流电流转化为弱点信号，再传输给模数转换（4)，模数转换（4)将 弱点信号转换成为数字信号，再传输给DSP处理器（5);交流电压电流采集器（2)连接开关 量模块（3 )，开关量模块（3 )连接继电器（8 ) ;DSP处理器（5 )连接驱动器（6 )，驱动器（6 )连 接继电器（8)。
[0006] 所述DSP处理器（5 )连接存储器（9 )和时间管理器模块（10 )，时间管理模块（10 ) 将记录发生故障或者装置执行保护动作的时间存入到存储器（9)。
[0007] 所述人机接口（ 7)包括RS485接口和总线接口 CAN，人机接口（ 7)连接液晶显示器 (71)，用于显示电压、电流信息；人机接口（7)连接鼠标键盘（72)，用于外部按键选择对应 功能；人机接口（7)连接指示灯（73)。
[0008] 所述交流电压电流采集器（2)采用的电压互感器和电流互感器。
[0009] 本实用新型具有的有益效果：
[0010] 1、汉字显示：采用液晶直接显示电流、电压、功率等所需的电气量，并且将保护动 作的各种信息显示在屏幕上，并记录其动作时间；
[0011] 2、指示明确：本装置上有指示灯，可以指示保护装置的工作状态、监视元件的状态 及对断路器的跳合位监视；
[0012] 3、操作方便：保护装置的保护退投、定值整定、数据查询、开入检测、开出试验等都 在保护装置面板上直接操作，大大提高了操作的方便性；
[0013] 4、保密性强：保护装置的保护退投、定值整定、开出试验等涉及到数据改动及继电 器的开出都需要密码，从而大大提高了操作的安全性；
[0014] 5、定值整定：所有的保护定值都通过操作菜单直接整定，在微机上及监控微机上 进行定值整定都需要输入密码及权限，确保了整定值的安全定；
[0015] 6、开出操作：按照图纸对应的继电器回路，所有的继电器开出都可以通过面板直 接开出操作，但都需要输入相应的密码；
[0016] 7、数据显示：装置所采集到的测量电流、线电压、有功功率、无功功率、功率因素、 频率等电气量都集中显示在液晶屏上。
【附图说明】
[0017] 以下结合附图所示实施例的【具体实施方式】，对本实用新型的上述内容再作进一步 的详细说明。
[0018] 图1为本实用新型的系统结构图。
[0019] 图2为本实用新型软件算法中半周积分算法原理图。
[0020] 图3为半周积分算法用梯形法近似求解示意图。
[0021] 图中标记：电源转换模块-1、交流电压电流采集器-2、开关量模块-3、模数转 换-4、DSP处理器-5、驱动器-6、人机接口 -7、液晶显示器-71、鼠标键盘-72、指示灯-73、 继电器-8、存储器-9和时间管理器模块-10。
【具体实施方式】
[0022] -种微机保护系统，包括电源转换模块1、交流电压电流米集器2、开关量模块3、 模数转换4、DSP处理器5、驱动器6、人机接口 7、继电器8、存储器9和时间管理器模块10， 所述电源转换模块1将输入的电压转换为±5V和+12V输出，±5V链路连接DSP处理器5， +12V链路连接继电器8 ;交流电压电流采集器2将采集的交流电压、交流电流转化为弱点信 号，在传输给模数转换4,模数转换4将弱点信号转换成为数字信号，在传输给DSP处理器 5 ;交流电压电流采集器2连接开关量模块3,开关量模块3连接继电器8 ;DSP处理器5连 接驱动器6,驱动器6连接继电器8。
[0023] 为方便维护，本实用新型设计了时间管理模块10和存储器9,时间管理模块10将 记录发生故障或者装置执行保护动作的时间存入到存储器9。
[0024] 所述人机接口 7包括RS485接口和总线接口 CAN，人机接口 7连接液晶显示器71， 用于显示电压、电流信息；人机接口 7连接鼠标键盘72,用于外部按键选择对应功能；人机 接口 7连接指示灯73。
[0025] 鼠标键盘72输入按键数据即是用户通过外部按键选择对应的功能，例如输入密 码、保护定值设置等，DSP扫描按键获取键值，根据键值编码不同的功能，并完成对应的功 能。RE485数据是通过串口接收获取，CAN总线数据是通过CAN总线接收器获取，DSP通过 开启中断接收可实时接收到总线数据并完成处理。
[0026] 本实用新型根据外部交流电源电压电流大小和人机交互命令控制继电器做出相 应的响应，因此，电压电流采集的精准度便至关重要，所述交流电压电流采集器2采用的电 压互感器和电流互感器，一是外围电路结构简单，能够降低装置故障率；二是最大限度降低 采集回路对交流信号的影响，例如电流采集器故障时也不会造成断电；三是降低了保护装 置的整体功耗。
[0027] 微机保护的算法是本实用新型软件中的关键问题，主要考虑的是计算的精度和速 度。速度又包括了两个方面，一是算法所要求的采样点数或称数据窗长度，二是算法的运算 工作量。精度与速度往往是矛盾的，若要精度高则要利用更多的采样点，也就增加了计算工 作量降低了计算速度。所以有的快速保护选择的采样点数较少，而后备保护不要求很高的 计算速度，但对计算精度要求就提高了选择采样点数就较多。
[0028] 本实用新型采用半周积分算法，该算法的依据是一个正弦量在任意半周期内绝对 值的积分为一个常数s，并积分值s和积分的起始点初相角a无关。正如图2所示的正弦波 中画有斜线的两块面积是相等的。据此，半周期的面积公式（a)
[0030] 在半周期面积S常数求出后，可利用公式（b)算出交流正弦量I的有效值，正弦电 压量U也可有类似算法。而半周期面积S常数可以通过图3所示的梯形法求和公式（c)
[0032] 式中ik为第k次采样值，k=0时采样值为i为一周期的采样点数。只要采样点 数N足够多，用梯形法近似积分的误差可以做到很小。
[0033] 半周期积分算法本身具有一定的高频分量滤除能力，因为叠加在基波上的高频分 量在半周期积分中其对称的正负半周互相抵消剩余的未被抵消部分占的比重就很少了。
[0034] 本实用新型所举实施方式或者实施例对本发明的目的、技术方案和优点进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所举实施方式或者实施例仅为本发明的优选实施方式 而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种微机保护系统，包括电源转换模块（I)、交流电压电流米集器（2)、开关量模块 (3)、模数转换（4)、DSP处理器（5)、驱动器（6)、人机接口（7)、继电器（8)、存储器（9)和时 间管理模块（10)，其特征在于：所述电源转换模块（1)将输入电压转换为±5V和+12V输 出，±5V链路连接DSP处理器（5)，+12V链路连接继电器（8);交流电压电流采集器（2)将 采集的交流电压、交流电流转化为弱点信号，再传输给模数转换（4)，模数转换（4)将弱点 信号转换成为数字信号，再传输给DSP处理器（5 );交流电压电流采集器（2 )连接开关量模 块（3 )，开关量模块（3 )连接继电器（8 ) ;DSP处理器（5 )连接驱动器（6 )，驱动器（6 )连接继 电器（8)。2. 根据权利要求1所述的一种微机保护系统，其特征在于：所述DSP处理器（5)连接存 储器（9)和时间管理器模块（10)，时间管理模块（10)将记录发生故障或者执行保护动作的 时间存入到存储器（9)。3. 根据权利要求1所述的一种微机保护系统，其特征在于：所述人机接口（7)包括 RS485接口和总线接口CAN，人机接口（ 7 )连接液晶显示器（71 )，用于显示电压、电流信息； 人机接口（7)连接鼠标键盘（72)，用于外部按键选择对应功能；人机接口（7)连接指示灯 (73) 〇4. 根据权利要求1所述的一种微机保护系统，其特征在于：所述交流电压电流采集器 (2 )采用的电压互感器和电流互感器。
【专利摘要】本实用新型提供一种微机保护系统，包括电源转换模块、交流电压电流采集器、开关量模块、模数转换、DSP处理器、驱动器、人机接口、继电器、存储器和时间管理器模块，所述电源转换模块将输入的电压转换为±5V和+12V输出，±5V链路连接DSP处理器，+12V链路连接继电器；交流电压电流采集器连接模数转换，模数转换连接DSP处理器；交流电压电流采集器连接开关量模块，开关量模块连接继电器；DSP处理器连接驱动器，驱动器连接继电器，采用32位数字信号处理器DSP，具有先进的内核结构、高速运算能力和实时信号处理等优点。
【IPC分类】H02H3/00
【公开号】CN204947565
【申请号】CN201520762281
【发明人】黄天伟, 苟海军
【申请人】四川华电南瑞科技有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月29日