WPD910型母线绝缘监测装置.docx

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WPD910型母线绝缘监测装置

第十二篇WPD-910型母线绝缘监测装置

一、概述

WPD-910型母线绝缘监测装置，针对二段母线PT进行监测。

选用INTEL公司准32位单片机为主CPU，具有交流采样法测量、开入量输入、脉冲量输入、控制输出、中央信号及网络通讯等功能。

采用汉化液晶显示、中文菜单操作，调试维护方便。

可广泛应用于110kV及以下电压等级变电站。

告警功能：

二段母线PT的失压、断线、接地告警，同时转发中央信号。

测控功能:

1）可对三个开关进行遥控分合;2）UA1、UB1、UC1、UAB1、UBC1、UCA1、U01、F1、UA2、UB2、UC2、UAB2、UBC2、UCA2、U02、F2等模拟量的遥测；3）最多18路遥信开入采集、装置遥信采集、事故遥信;4）开关事故分合次数统计及事件SOE等;5）最多4路脉冲输入。

二、装置的特点

WPD-910型母线绝缘监测装置WPD-2000变电站综合自动化系统的内含产品，其硬件与自动化系统的其他产品完全相同，只是软件不同，一体化设计，硬件、软件均采用模块化设计，均采用统一平台，用户只须掌握一种产品就能了解其余产品。

1）、硬件采用模块化设计，按照功能分为交流插件、CPU插件、开入量电源插件、出口继电器插件,其中交流插件固定在机箱内，其余组成一个自由拔插的整体插件,方便了现场的调试及维护。

2）、一体化设计，具有遥测、遥控、遥信功能，可以控制5个开关，24路遥信开入，最多4路遥脉。

3）、高集成度设计,CPU板上包含了全部数字电路,如A/D转换、开关量输入、出口继电器驱动回路、人机接口、通信处理等,其核心采用INTEL公司的准32位机作为中央处理机,具有速度快、稳定、可靠的特点，大容量寻址空间，并具有DSP功能。

CPU板上配有大容量RAM、FLASHMEMORY，信息处理能力强，并设置了高精度的时钟芯片。

4）、人性化设计，产品采用全汉化的液晶显示，菜单简单，界面友好，全部定值、事件报告、各菜单均汉化，使用简单方便。

5）、强大的通信处理能力，提供双网结构的现场总线，同时也可选择提供一个以太网接口，从而満足各种用户的需要。

6）、全部信息，包括故障录波信息均掉电不丢失。

7）、装置具有体积小，为19/4英寸机箱。

嵌入式安装，功能全，使用范围广，既可就地安装，又可组屏组柜。

具有防尘、防振动功能，适用于环境相对恶劣的现场运行。

8）、完善的自检功能，采样精度无需调节，提高了运行稳定性。

三、主要技术指标及参数

3.1额定数据

1）电源电压:

220V或110V（定货请注明），交流或直流

2）交流电压:

57.7V或100V

3）频率:

50Hz

3.2交流回路的过载能力

1）交流电压：

连续工作1.2Un

3.3功耗

1）直流功耗：

正常<15W

跳闸<20W

2）交流电压：

<0.5VA/相

3.4主要技术指标

1）电压元件

电压定值：

0.2V～120V

时间定值：

0s～99.99s

定值误差:

<5%

2）跳合闸电流

断路器跳闸电流：

0.5A—4A，现场可整

断路器合闸电流：

0.5A—4A，现场可整

3）遥测量精度

电流、电压：

0.2级

其他:

0.5级

3.5绝缘耐压性能：

符合IEC255-5，GB/T15145-94

3.6抗干扰性能：

静电放电:

通过GB/T17626.2-1998标准、静电放电抗干扰4级试验。

电磁场辐射干扰：

通过GB/T17626.3-1998标准、射频电磁场辐射干扰度3级试验。

快速瞬变干扰：

装置能承受GB/T17626。

4-1998标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度4级试验。

浪涌抗干扰：

通过GB/T17626.5-1998标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。

射频场感应的传导骚扰度：

通过GB/T17626.6-1998标准、射频场感应的传导骚扰度3级试验。

工频磁场抗扰度：

通过GB/T17626.8-1998标准、工频磁场抗扰度5级试验。

脉冲磁场抗扰度：

通过GB/T17626.9-1998标准、脉冲磁场抗扰度5级试验。

阻尼振荡磁场抗扰度：

通过GB/T17626.10-1998标准、阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。

振荡波抗扰度：

通过GB/T17626.12-1998标准、振荡波抗扰度4级试验。

辐射发射限值试验：

通过GB9254-1998标准、辐射发射限值A类试验

3.7冲击电压：

各输入、输出端子分别对地,交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5KV（峰值）的标准雷电波冲击检验。

3.8机械性能

正常条件：

通过Ⅰ级振动响应、冲击响应检验。

运输条件：

通过Ⅰ级振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。

3.9环境条件：

a）储存温度：

-25℃～70℃

b）工作温度：

-20℃～55℃

c）相对湿度：

最大不超过90％

d）大气压力:

80～110KPa，相对海拔高度2km以下

四、硬件说明

本装置采用19/4英寸机箱，面板为整面板形式，模块化设计，按照功能分从左到右分别为出口逻辑插件（TRIP）、开入电流插件（POWER）、CPU插件（CPU）、交流插件（AC）,前面板背后还有一块各插件弱电信号连线及控制液晶显示、键盘输入的母板。

各插件之间电气原理的联系图见附图2。

本装置前面板采用整面板、流线型设计，外观整洁大方，包括汉化液晶显示器、信号灯、橡胶键盘，还包括手动分/合闸开关、就地/远方开关。

本装置在设计思想上充分考虑了抗干扰性能，在进行瞬变干扰和静电放电试验时，装置从未发生CPU死机，保护不拒动，不误动，其性能远高于同类产品。

4．1交流插件（AC）

交流插件最多可以有16路交流量，这些交流量经电流、电压互感器变换成装置能用的电压等级，再经由低通滤波器输入至A/D转换器，CPU采集后构成各种保护继电器及计算出各遥测量，具体如下：

UA1、UB1、UC1、U01、UA2、UB2、UC2、U02。

交流插件原理图见附图1。

电压回路由电压互感器组成，输入100V时其输出电压为3V左右，线性范围为0.4V-120V。

4．2CPU插件

按功能分该插件包括CPU系统、通讯部分、模数转换部分、开入量输入接口、出口驱动光耦、显示器控制。

整套装置的数字逻辑均在一块板上，而与外界强电部分没有直接联系，均经过隔离。

由于采用了先进的单片机技术，这种设计将全部弱电回路均放于同一板上，同交流板、出口板、电源板之间的联系均经过屏蔽，增强了抗干扰能力

4．3开入电源插件

本插件主要包括逆变电源及开入量遥信采集，共提供以下几组电压：

a）+5V用于CPU

b）±5V用于A/D

c）二路+24V电源，一路用于驱动继电器，一路作为弱电开入量输入用电源。

开入量输入根据用途不同分成两组电压等级，18路为+220V电源的强电开入量输入回路，6路为+24电源的弱电开入量输入回路,其中二路固定为脉冲量输入,通过控制字设置最多为4路脉冲量输入。

4．4逻辑出口插件

包括中央信号继电器、出口继电器、断路器位置继电器等。

信号继电器原理图见附图3，出口部分原理图见附图4。

a）启动继电器

装置启动继电器两副常开接点用来提供跳合闸24V负电源，只有启动继电器动作后方可启动跳合闸出口。

又为了增加可靠性，此负电源经由GJ告警继电器的常闭接点，当装置出现致命故障后，切断负电源。

这就有效地防止了CPU故障、跳合闸回路从CPU过来的光耦及三极管击穿造成的误动作。

b）装置的告警继电器

对异常情况而非CPU致命的故障直接到GXJ告警信号继电器发中央信号，而对致命的故障须引到GJ告警继电器闭锁跳合闸负电源，且同时转发中央信号。

c）中央信号继电器

每段母线有三组中央信号，分别为失压、断线、接地。

同时还有装置异常、装置电源消失中央信号

d）动作出口继电器

装置可以对三个开关进行遥控分合，提供6对出口接点。

五、原理说明

1装置总体设计思想

本装置作为一种分散式单元测控装置，从总体设计思想方面作了如下考虑：

在结构设计上采用单元式整体结构，具有较高的抗震动性能及抗电气干扰性能。

既可以集中组屏组柜，也可就地安装于开关柜，构成分散式系统。

所有这些使得本装置可灵活的运用于各种现场。

在硬件设计上运用了低功耗A/D、隔离的模块电源、高速采样等技术，以及高性能单片机、可编程逻辑芯片、高集成看门狗芯片、网络控制器、点阵图形液晶显示模块等数字电子技术，此外在所有的接口处理上也尽量采用了较新的和比较可靠的技术。

所有这些使得本装置具有较高的性能价格比。

在软件上，采用了实时多任务操作系统用于实现各个采集控制等任务的调度管理，这样不仅提高了软件的运行可靠性，也具有更好的扩展性。

硬件配置方案如下：

中央处理器：

80C296SA-50

主频：

50MHz

程序存储器：

256Kbyte

数据存储器：

1Mbyte

参数存储器：

04Kbyte

液晶显示器：

128*64点阵液晶显示器

模数转换器：

MAX12514bit、4us

模入通道数：

16路交流量输入

开入通道数：

最多18路开入量输入

开出通道数：

03路双位置（分/合）控制输出

脉冲通道数：

最多4路电度脉冲输入

开入量输入配置16路，可通过参数设置将最后2路调整为脉冲量输入，使得本装置具有18路开入量输入及4路脉冲量输入。

控制输出容量为3路双位置（分/合）控制输出。

数据通讯采用高可靠性的控制局域网，显示界面采用汉化液晶显示。

2装置软件原理说明

本装置采用了以实时多任务操作系统（RTOS）为核心的软件结构，装置软件主要包括实时多任务管理程序、监控程序和各类应用程序。

主要程序如下：

实时多任务管理程序

作为软件的核心部分，对各项任务进行调度管理，保证任务的实时响应和协调运行。

面板监控程序

面板监控程序利用面板按钮及液晶显示器，实现强大的软件功能。

通过中文菜单选择，可以显示遥测数据、开关量状态、脉冲计数值、实时时钟及运行参数，还可以实现在线设置运行参数、修正实时时钟以及遥控试验等测试功能。

终端监控程序

终端监控程序具有强大的软件功能，不仅可以得到数据实时显示，还可以实现在线读写内存及I/O端口，在线读写参数存储器，修改实时时钟及遥控试验等测试功能。

高速模拟量采集及计算程序：

针对每周期48点的交流采样，程序要进行大量的数据计算，为了保证任务实时处理，软件在采样时序逻辑，采样数据的分析计算上进行了深入的考虑。

开入量采集及处理程序：

开入量输入的防抖动处理一直是不少技术人员比较棘手的问题。

对此我们经过反复考虑，在软件采用了独特的算法，很好地解决了这个问题。

做到既滤除了开入的抖动过程，又正确记录了动作时间。

脉冲量采集及处理程序：

脉冲量输入及处理程序对脉冲跳变毛刺抖动处理采用了独特的滤波算法。

做到有效滤除了脉冲的毛刺，脉冲计数准确可靠。

控制命令接收与输出程序：

该程序接收来自网络通信程序及监控程序控制命令，配合硬件逻辑回路，完成对断路器、电动刀闸、主变压器分接头等设备的控制。

通过参数设置可选择跳闸脉冲及合闸脉冲的宽度。

网络通信管理程序：

网络通信管理程序主要实现RS485网络组网功能，使得本装置节点都可与网上其他装置节点进行数据交换，本装置数据信息定时主动向网上主节点报告。

自诊断、自恢复程序：

为了保证程序正常运转，程序中设置了自诊断、自恢复模块。

在程序受干扰时，能及时诊断并结合硬件复位