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1、 南阳理工学院电子与电气工程系10KV 母线回路故障检测控制器软硬件设计方案徐源南阳理工学院电子与电气工程系一、 系统功能架构设计根据附件一的要求，设计故障检测与控制系统架构如下：主 变 压 器 输出电 压 互 感 器感 应 电 压 调 整 器 、检 测 模 块A / D 转 换C P U 看 门 狗驱 动 程 序通 讯 模块 、 数 据储 存显 示 设 备调 节 （ 执 行 ） 电 路驱 动 电 源抑 制 峰 值 脉 冲 电 压 、抗 干 扰 模 块供 电高压支线电压送入电压互感器后获得合适的 AC 电压，经感应电压调整器调整成两路电压，一路作为电压采集信号，一路为驱动电路和执行电路供电，为
2、保证系统整体的稳定性和可靠性，在电压调整器上增加一个抑制峰值电压和反向电涌的抗干扰模块，采集到的电平信号经 A/D 数模转换以后，送入 CPU 进行处理，当检测到电平信号的异常后，触发 CPU 的中断系统，在小于 0.1us 时间里对事件反应，先由 CPU 软件进行去抖动处理，滤除干扰信号，然后判断出故障类型，由 CPU 发出指令，由调节执行电路完成高压线回路继电器的通断闭合，从而排除或正确判断故障类型。系统信息适时通过 LED 屏幕或者 LCD 屏幕进行指示，并且延时参数等信息都可以通过面板的控制键盘进行设置，必要时可以用红外遥控器进行设置。为保障系统的稳定运行，防止 CPU 死机，采用“看
3、门狗”来防止软件意外的发生；为获得系统的适时故障检测信息，采用 RTC 时钟并对系统进行适时监控，并把故障信息存储在 8K 的 EERPOM 中去，防止掉电信息丢失，并可以适时对系统历史信息进行查询；数据通信采用 485 总线和综自计算机进行通信。此系统的自动化程度相对来说很高，功能更强大，稳定性也比较高，可以实现时时故 南阳理工学院电子与电气工程系障显示和判断，甚至是简单故障的排除，人员的劳动强度和安全性得到有效保障，因为系统在很短时间内就可以排除故障或显示故障类型，对电力设备的安全有更大的保障。二、故障检测控制器走线图V 0V AV BV CV cV bV aV 0电 压 互 感 变 压
4、器感 应 电 压 调 整 器网 络显 示 设 备开 关 设 备 （ 继 电 器 ）1 0 K V 电力 变 压器林 克 开 关2 2 0 V主 线支 线电 压 检 测 、 A / D 转换 、 分 析 及 控 制模 块 南阳理工学院电子与电气工程系附件一：控制器设计要点一、 控制器组成：V AV BV C 测量 、 逻辑 、 电源K aK bK c J AJ B J C输出继电器出口继电器 二次电压电源A C 2 2 0 V5 7 . 7 2 1 2 VD C 1 2 V5 AA C 2 2 0 V1 0 A二、 基本功能：1、 如果 VA 降低大于等于 30%，其他两相 VB、VC 升高大于
5、等于 30%，检测 KA、KB 、KC 均断开， KA、JA 立即闭合，持续 1 秒断开，如果条件 1 继续存在，检测 KA、 KB、KC 均断开，KA、JA 再立即闭合，持续 1 秒断开，如果条件 1 继续存在，持续 4 秒，检测KA、KB、KC 均断开， Kb、J闭合，延时 1 秒断开；2、 如果 VB 降低大于等于 30%，其他两相 VB、VC 升高大于等于 30%，检测 KA、KB 、KC 均断开， KB、JB 立即闭合，持续 1 秒断开，如果条件 2 继续存在，检测 KA、 KB、KC 均断开，KB、JB 再 南阳理工学院电子与电气工程系立即闭合，持续 1 秒断开，如果条件 2 继续
6、存在，持续 4 秒，检测KA、KB、KC 均断开， KC、JC 闭合，延时 1 秒断开；3、 如果 V降低大于等于 30%，其他两相 V、V 升高大于等于 30%，检测 KA、KB 、KC 均断开， KC、JC 立即闭合，持续 1 秒断开，如果条件 3 继续存在，检测 KA、 KB、KC 均断开，KA、JC 再立即闭合，持续 1 秒断开，如果条件 3 继续存在，持续 4 秒，检测KA、KB、KC 均断开， KA、JA 闭合，延时 1 秒断开；4、 故障类型判断：（1） 间歇性接地：首次合闸 1 秒内如果接地条件消失后又出现，可视为间歇性接地；（2） 稳定性接地：首次合闸 1 秒内，接地条件未出
7、现尖端，可视为稳定性接地或永久性接地；（3） 金属性接地：故障相电压降低到零（电压小于 6V） ，可视为金属性接地；（4） PT 二次回路断线：故障相电压降低到另，其他两相电压未升高，可视为 PT 二次回路断线。三、 其他要求：、 为电容分压，内阻几十兆欧，所以测量回路输入阻抗应当大于几十兆欧；、 电容分压接线路，为了安全，二次电压与电路板之间采用光电隔离；、 为了避免两相同时合闸，当某个继电器闭合时，其他两个继电器应当闭锁。 南阳理工学院电子与电气工程系、 继电器动作时间可以用拨码开关调整，增减幅度 0.1 秒。、 PT 二次回路断线时，只作记录和报警，接触器不动作。、 机柜带电指示：利用 PT 二次电压和指示灯显示高压带电。7、信号源电压：如果用常规 PT，二次电压 57.7V，如果用电容分压PT，二次电压 212V。四、 记录存储与查询：、 电压降低相别、动作继电器及动作时间（年月日时分秒）信息应当记录，能记录次动作信息；、 能查询动作记录；显示用液晶显示屏显示。五、 通讯：用 RS485 与系统计算机连接，将动作信息传输给上位计算机。六、 电路板尺寸：机柜可用空间：长：400，宽 400，高：150 内部元件： 1、测量电路；2、逻辑电路；3、电源；4、继电器；5、输入输出接线端子排（端子排实际使用 24 个端子容量 10A） 。2010 年 2 月 2 日
