基于LabVIEW的智能開關綜合保護裝置的數據獲取與處

1 引 言
我國電力工業充滿生機與活力，這為高壓開關制造業帶來了難得的發展機遇和嚴峻的考驗。而高壓開關制造業必須不斷地進行技術創新，推出一代又一代新品，才能滿足電力市場日益增長的需求。目前來看高壓開關有著良好的發展勢頭。然而高壓隔離開關作為電力系統重要開關設備，其運行狀況直接影響電能的傳輸、分配及系統的安全可靠運行。近年來，隨著用電負荷的增加，新變電所的建設，各種新型結構、材料的電氣設備亦層出不窮，高壓隔離開關也從功能、結構、用途由單一趨于多樣化以適應不同地域、不同接線方式的需要，各種型號的隔離開關雖然用途相同，但結構、適用范圍各不相同，各類隔離開關的檢修維護工作也大相徑庭。伴隨著高壓開關的廣泛使用，高壓開關的事故也是不斷。給國民生產帶來了很大的損失。所以需要對高壓開關進行智能控制，實現對高壓開關的智能控制和電網的狀態監測。

2 智能開關綜合保護裝置
智能開關綜合保護裝置是專門為礦用隔爆型高壓配電裝置而設計的新型保護裝置，適用于3．3 kV，6 kV，10 kV等中性點不接地的供、變電系統，可替代原有的各種模擬保護器和數碼顯示保護器。其核心部分采用超大規模集成電路和虛擬儀器技術，電氣穩定性好；同時采取特殊的抗干擾措施，動作準確可靠。產品具有良好的過載反時限保護、過流保護、斷相保護及漏電閉鎖保護等多項保護功能，而且各項保護功能均有測試模擬試驗及相對應的數據顯示；此外，它還具有實時通訊功能，能與工控機聯網實現遠程數據采集，并能接受遠程網絡的控制和操作。具體功能如下：
(1)短路保護。對高壓電網出現短路故障時實施速斷保護，短路保護整定電流值分檔可調，短路速斷動作時間小于0．1 s；同時還具有特定的過流直接保護功能，對電網的瞬間嚴重短路情況采用沖擊電流直接驅動保護繼電器執行切斷負荷，大大縮短保護響應時間。
(2)過載保護。對高壓電網出現斷續、持續過載情況，實施定時限保護和反時限保護。其中反時限過載保護在負荷電流達到1．1倍過載電流時啟動，采用反時限特性動作，過載倍數分4檔可整定。它們都是利用熱積累實現斷續過載情況下的過載保護，當負荷電流小于1．O倍整定電流時，熱積累能量開始散熱。過載動作時間與理論計算值誤差小于±5％。
(3)監視保護。對配電裝置負載側使用雙屏蔽電纜的屏蔽芯線、屏蔽地線實行絕緣監視保護，超限時報警，絕緣監視保護功能可通過參數設置選擇打開和關閉。
(4)過壓保護。當電網進線電壓Uac>110％～130％額定電壓時，過壓保護動作，精度為±5％。
(5)欠壓保護。當電網進線電壓UaC75％～55％額定電壓時，欠壓保護延時0．1～300 s動作，精度為±5％。
(6)漏電保護。對下屬電網中出現的單相接地故障，既可采用零序電流方向型漏電保護方式進行檢漏保護，也可采用功率方向法進行選擇性檢漏保護，發生漏電時均發出警報。
(7)相不平衡保護。可對負載的三相進行相不平衡保護。動作延時分檔可選，相不平衡功能可根據需要選擇打開或關閉。
(8)煤礦瓦斯超限保護?？赏饨油咚箼z測儀器，當煤礦瓦斯濃度超限時，瓦斯檢測儀器動作輸出后，配電裝置執行閉鎖禁合閘或拒分閘。
(9)聲光報警輸出。當高壓電網出現故障時，能發送信號給聲光報警系統進行報警。
(10)遠程通信功能。具有遠程通信功能，可實現群控，可在地面進行遠程控制、測試調整。
(11)多種智能記憶功能。具備自檢功能、閉鎖功能、顯示故障性質功能等，同時能在跳閘斷電后對故障性質進行記憶保存。

3 基于微控制器與SJAl000T智能開關綜合保護單元
基于微控制器和SJAl000T CAN總線智能開關綜合保護系統的硬件組成原理如圖l所示。它包括：微控制器89C51、模擬信號的調理電路、A／D轉換電路、串行E2PROM存儲電路、RAM及光電隔離電路等。

電流等波形的采樣實際上是輸入連續模擬量到離散采樣數字量的轉換過程，這里通過采樣中斷來實現。從外面引入微機保護的開關量，如開關、閘刀位置輔助接點，收發信機的收發信狀態觸點等都是由開關量輸入回路中的光電隔離技術處理后，將信息送至中央處理系統。從微機保護送出的開關量，如跳閘命令，告警信息等，則是經開關量輸出回路中的光電隔離技術處理后，將中央處理系統的判斷結果送出。光電隔離技術可以有效抵御干擾侵入。
微控制器89C51，即中央處理系統，對數據采集系統輸入的各種原始數據進行計算分析、處理、判斷，完成各種繼電保護功能。微控制器89C51是微機保護系統的核心。
采用40MIPS的嵌入式數字信號處理器構成簡潔高效的數據采集和處理系統。
交流插件上設有模擬量輸入變換器，用于將二次交流電壓或電流信號隔離變換為小電壓信號，經調整后輸入到A／D，裝置模擬量輸入的原理如圖2所示。