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時間：2020-12-09 13:28:11 瀏覽：4288
原始的高壓開關(guān)柜功能比較簡單，只能顯示用戶端的電壓電流值，甚至市場上還存在采用指針表顯示的產(chǎn)品。隨著智能電網(wǎng)建設的不斷深入，智能高壓開關(guān)柜必將成為市場應用的主流。
本文對智能開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)進行了介紹，從硬件和軟件兩方面入手對智能高壓開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)進行了設計和研究，并對其防干擾措施進行了分析，對高壓開關(guān)柜的智能化發(fā)展具有一定的借鑒意義。
高壓開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)的總體架構(gòu)
高壓開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮谋O(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)，其主要由現(xiàn)場層、監(jiān)測層以及管理層三部分構(gòu)成。現(xiàn)場層的主要設備有現(xiàn)場監(jiān)測單元和傳感器以及相關(guān)二次元件，重要功能為高壓開關(guān)柜的現(xiàn)場監(jiān)測?，F(xiàn)場層和檢測層通過總線連接，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸。監(jiān)測層和電站控制中心通過以太網(wǎng)連接。監(jiān)測層的主要設備為監(jiān)測主機、路由器以及打印機等相關(guān)設備，監(jiān)測層和管理層的數(shù)據(jù)通信通過以太網(wǎng)完成。下圖為高壓開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
開關(guān)柜監(jiān)測裝置硬件設計
開關(guān)柜監(jiān)測裝置在高壓開關(guān)柜的儀表室中安裝，其主要負責高壓開關(guān)柜的數(shù)據(jù)測量、保護控制、參數(shù)顯示以及網(wǎng)絡通信等功能，并提供人機交互接口。主要對傳感器陣列以及互感器信號進行測量，并進行運算處理求得電壓、電流值。
在系統(tǒng)出現(xiàn)過載時，及時向斷路器發(fā)送過載保護信號。監(jiān)測裝置采用雙CPU結(jié)構(gòu)，其主要包括1#主控保護單片機以及2#監(jiān)測保護單片機，兩個CPU通過雙口RAM存儲器實現(xiàn)了內(nèi)存空間的共享，監(jiān)測裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。
可見裝置的硬件主要包括1#主控保護單片機、2#監(jiān)測保護單片機、模擬量接口以及電源模塊等部分組成。傳感器的模擬量信號通過調(diào)理模塊的轉(zhuǎn)化成為0-10V的信號，2#監(jiān)測保護單片機控制A/D采集芯片進行模擬量信號的采集，并將采集數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，同時對系統(tǒng)的電壓、電流信號以及短路、過載等故障進行監(jiān)測。
當有故障發(fā)生時，裝置根據(jù)計算分析，執(zhí)行故障保護以及報警信號的發(fā)出等動作。1#主控保護單片機在2#單片機完成信號采集功能后，將存儲器中的數(shù)值取出從而對當前電壓和電流值進行計算，并在LCD上顯示。此外1#單片機還負責CAN通信功能。電壓模塊為裝置提供運行所需的5V和±12V電壓。
模擬量信號處理電路
裝置的電流測量采取磁傳感器矩陣法，TMR傳感器的信號需進行調(diào)理和轉(zhuǎn)換后才能進行運算處理。由于傳感器的輸出信號電壓大約在±600mV之間，需要對其進行放到大處理，放大7倍到4.2V，剩余部分電壓余量作為過載電流以及沖擊電流的報警區(qū)間。由于系統(tǒng)的運行環(huán)境干擾較為嚴重，因此放大器應安裝在傳感器探頭中，并采用12V電壓供電。
另外，TMR傳感器是新型的磁電阻效應傳感器，和其他監(jiān)測器件相比具有溫度穩(wěn)定性好、靈敏度高、線性范圍寬，功耗較低的特點，芯片化的TMR傳感器體積小成本低，十分適于PCB設計。但TMR傳感器輸出信號中存在大量高頻干擾信號，在信號進行取樣處理前，需進行濾波處理。應用最為普遍的巴特沃斯濾波器的通帶較為平坦，濾波性能較為優(yōu)越。
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