MSP430在電力系統微機保護模塊中的應用

摘 要：為實現10 kV配電網的微機保護功能，在此采用MSP430F1611單片機采集配電網的電流、電壓以及開關的狀態，并根據所采集的電壓、電流對配電網實現保護功能，利用串口總線實現與測量模塊、人機界面模塊的通信。從硬件和軟件兩方面詳細說明該裝置的結構和功能。對裝置的每一部分都做了詳細的介紹，并附有插圖。詳細分析了主要技術指標，并給出主程序和中段程序的流程圖。該裝置已經可靠地應用在10 kV配電網中。
關鍵詞：微機保護；數據采集；三段電流保護；零序保護；自動重合閘

0 引 言
電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷注入了新的活力。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。從20世紀90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。
電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其他保護、控制裝置和調度聯網，以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力、高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。
計算機網絡可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。本文以 MSP430F1611單片機為基礎，通過采集配電網的電流、電壓以及開關的狀態；對配電網實現保護，其內容包括電流速斷保護、三段式過流保護、反時限保護、零序保護和帶后加速的三相一次重合閘，并且利用串口總線實現與測量模塊、人機界面模塊的通信。

l 硬件部分
1．1 概述
微機保護的硬件由數據采集系統、CPU主系統、開關量輸入輸出系統等組成。整體原理圖如圖1所示。通常整套硬件是用單獨的專用機箱組裝的。

1．2 數據采集系統硬件組成
數據采集系統又稱模擬量輸入系統，它的作用是將互感器次側輸出的電壓、電流等模擬量經過隔離、采樣、A／D轉換等步驟轉化為計算機能接受與識別的數字量，然后經過CPU主系統進行數據處理與運算，開關量輸出輸入系統的作用主要是輸出跳閘、信號等信息。本文的裝置共有8路數據采集輸入，其中的一路見圖2。該系統中，共有3個部分組成：互感器與變換器、低通有源濾波器、限壓電路。