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1、10-0.4kV变压器微机保护装置设计过流保护项关键词：瞬态干扰 模拟量隔离传输 线性整流（绝对值电路）一、 设计要点该设计属于高电类型，包括了继电器断路开关，电流互感器，微电流整流放大电路，防干扰电气隔离电路等设计要点。二、 设计难点难点一如何消除继电器断路开关磁动线圈的瞬间反向电流对单片机控制电路及上位机通讯电路（RS232）的瞬态干扰。解决方案：1、 电源隔离要解决瞬态干扰，首先要将继电器断路开关的电源和控制电路的电源完全隔离。即使用两个电源分别为继电器断路开关和单片机控制电路供电。单片机通过光耦合器间接控制继电器的开合。2、 光电隔离单片机控制电路是用于控制继电器断路开关的开合动作的，
2、那么，这两个电路必将产生一定的联系，如：单片机将通过控制继电器驱动电路来控制继电器，他们的地线还是接合在一起的，由继电器产生的瞬态干扰同样会影响到单片机的正常工作。而使用光耦合器实现非接触式控制是解决这一问题的关键。因为光耦合器可以将单片机控制电路和继电器驱动电路完全隔离，但是又能起到同样的可控效果。难点二如何将单片机控制电路和电流采集电路进行完全隔离，即如何将电流互感器采集到的电流信号（纯粹的模拟量）完全隔离的传输到单片机控制电路上，供单片机的ADC进行数据采集。（因为电流采集电路中的电流互感器是串接在变压器二次侧的回路中的，当变压器二次侧发生过流断路时，变压器二次侧线圈的瞬间反向电流很大，
3、同时也会在电流互感器的二次侧感应出很大的电流，如果电流互感器二次侧和单片机控制电路共地，那么也必将影响到单片机的正常工作，因此，将单片机控制电路和电流采集电路进行完全隔离（电源隔离）将显得非常重要）。解决方案：1、 电源隔离：将单片机控制电路和电流采集电路的电源完全隔离。电流采集电路的电源可取自继电器断路开关的电源，这样可以节省成本。2、 光电隔离将电流互感器采集到的电流信号（纯粹的模拟量）通过光耦合器完全隔离的传输到单片机控制电路上，供单片机的ADC进行数据采集。LM331为压频转换芯片，使用的光耦为6N136高速光耦，器件技术手册在下图路径可以查找。解决方案如下图所示：难点三穿心型电流互感
4、器的变比一般都比较大，由电磁感应得到的是非常小交流信号。如何将电流互感器采集到的微电流信号线性整流（意思是经整流后微电流信号没有发生过大的损耗和波形畸变，只是单纯的变为直流信号）成直流信号，以供单片机的单极性ADC进行采集。参考技术文档路径：解决方案二极管具有单向导电性 ,它是最常用的整流元件。由它可以构成许多整流电路如 ,半波整流、 全波整流、 桥式整流等 ,这是大家所熟知的。但二极管的非线性将产生相当大的误差 ,特别是当信号幅度小于二极管的死区电压时 ,问题尤其严重 ,因此说由二极管构成的整流电路精度较低。为了提高精度 ,可以用运算放大器来组成整流电路 ,利用集成运放的放大作用和深度负反馈
5、克服二极管非线性造成的误差。该难点使用的方案为：将传统的整流电路加以改进，构成精密整流电路（也成绝对值电路），如下图所示：框中部分为半波精密整流电路 整体工作原理分析如下：（1）当Vin0V的时候,U1的输出为负的,D1截止,U1就是一个基本的反比例运算放大器。当U1输出是负的输入信号时,在U2的输入端正好是正的输入信号加上负的2倍输入信号,在U2上的净输入正好是负的1倍的输入信号,这样经过U2的反比例运放,输出等于正的输入信号Vin;（2）当Vin0时，Vd=-Vin，Vout=-(2Vd +Vin)= Vin；当Vin0时，Vd=0，Vout=-Vin；若利用反相求和电路将正半周波形Vin与负半周波形-Vin相加，就可实现全波整流。所以输出电压 Vout=| Vin|。三、 解决方案系统框图
