中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置及方法，屬于電力電網(wǎng)【技術領域】，本發(fā)明裝置包括微處理器、按鍵采集單元、AD轉(zhuǎn)換單元、電流電壓采集單元、開入開出采集單元、顯示驅(qū)動單元、顯示模塊，按鍵采集單元通過AD轉(zhuǎn)換單元連接微處理器，微處理器分別連接至電流電壓采集單元、開入開出采集單元、存儲器和顯示驅(qū)動單元，顯示模塊通過顯示驅(qū)動單元連接微處理器；保護裝置還包括USB接口模塊，USB接口模塊連接微處理器。本發(fā)明裝置只需要對硬件測試一次，根據(jù)不同的工程需求通過USB接口下載對應的工程保護軟件，實現(xiàn)不同的保護功能，節(jié)約了生產(chǎn)成本?？蛻艨梢愿鶕?jù)要求，下載相應的保護模版，實現(xiàn)保護功能。
【專利說明】中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電網(wǎng)【技術領域】，具體涉及一種通用的中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著電力技術的發(fā)展，綜合保護在中壓系統(tǒng)中，得到廣泛的應用，擔負著信息采集、性能保護和執(zhí)行控制命令的重任，它如同整個系統(tǒng)裝置的“手”和“眼”，而傳統(tǒng)的綜合保護的功能的固化，需要根據(jù)不同的工程用處選擇不同的保護裝置，給生產(chǎn)、用戶帶來不便，同時給公司的資源造成極大的浪費。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種通用的中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置及方法，本發(fā)明通過設定整定值與測量的實際值進行比較，執(zhí)行保護動作。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:一種中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置，該裝置包括微處理器、按鍵采集單元、AD轉(zhuǎn)換單元、電流電壓采集單元、開入開出采集單元、顯示驅(qū)動單元、顯示模塊,按鍵采集單元通過AD轉(zhuǎn)換單元連接微處理器，微處理器分別連接至電流電壓采集單元、開入開出采集單元、存儲器和顯示驅(qū)動單元，顯示模塊通過顯示驅(qū)動單元連接微處理器，保護裝置還可以通過USB接口連接微處理器。所述保護裝置還包括通訊單元和上位機，上位機通過通訊單元連接微處理器。
[0005]一種中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護方法，該方法包括以下步驟:步驟一、通過USB接口對設備進行初始化；步驟二、微處理器判斷是否有中斷信號，如果有執(zhí)行中斷子程序，如果沒與執(zhí)行步驟三；步驟三、按鍵采集單元設定保護電流電壓整定值，通過A/D轉(zhuǎn)換發(fā)送給微處理器；步驟四、微處理發(fā)出指令，通過電流電壓采集模塊采集要測量或者保護的電壓電流值，通過開入開出采集單元采集開入開出信號；步驟五、微處理器對采集的電壓電流值進行計算和邏輯分析，并在顯示模塊上顯示；步驟六、當采集到電壓電流值大于電流電壓整定值時，微處理器發(fā)出指令保護中壓系統(tǒng)發(fā)出中斷信號。所述步驟一包括對微控制器輸入輸出口的分配及定義、定時器中斷初始化、通訊單元中斷初始化，波特率初始化和裝置驅(qū)動初始化。該方法還包括以下步驟:步驟一、通訊單元斷判斷是否執(zhí)行串口通信；步驟二、如果執(zhí)行通訊，微控制器發(fā)通過通信單元接收上位機數(shù)據(jù)并進行CRC校驗；步驟三、如果CRC校驗結果正確，微處理器發(fā)出相應控制指令；步驟四、微處理器將執(zhí)行的信息通過通訊單元發(fā)送至上位機。
[0006]本發(fā)明有如下積極效果:只需要對硬件測試一次，根據(jù)不同的工程需求通過USB接口下載對應的工程保護軟件，實現(xiàn)不同的保護功能，節(jié)約了生產(chǎn)成本?？蛻艨梢愿鶕?jù)要求，下載相應的保護模版，實現(xiàn)保護功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的硬件原理框圖；
[0008]圖2為本發(fā)明【具體實施方式】的微處理器部分原理圖；
[0009]圖3為本發(fā)明【具體實施方式】的顯示驅(qū)動單元原理圖；
[0010]圖4為本發(fā)明【具體實施方式】的通訊單元原理圖；
[0011]圖5為本發(fā)明【具體實施方式】的USB接口模塊原理圖；
[0012]圖6為本發(fā)明【具體實施方式】的方法流程圖；
[0013]圖7為本發(fā)明【具體實施方式】的初始化程序流程圖；
[0014]圖8為本發(fā)明【具體實施方式】的電量計量芯片讀取程序流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發(fā)明的發(fā)明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0016]如圖1所示，通用的中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置，包括微處理器、按鍵采集單元、AD轉(zhuǎn)換單元、電流電壓采集單元、開入開出采集單元、顯示驅(qū)動單元、顯示模塊和存儲器，按鍵采集單元通過AD轉(zhuǎn)換單元連接微處理器，微處理器分別連接至電流電壓采集單元、開入開出采集單元、存儲器和顯示驅(qū)動單元，顯示模塊通過顯示驅(qū)動單元連接微處理器；保護裝置還包括USB接口模塊，USB接口模塊連接微處理器。。通過微處理器對輸入輸出口的分配，從而對按鍵采集單元、開入開出采集、電流電壓采集單元、通訊單元、液晶顯示器有效地結合在一起。微處理器采用PHILIPS公司最新生產(chǎn)的LPC2368微控制器，LPC2368微處理器是整個硬件的核心，晶振采用頻率為12MHZ的無源晶振。如圖2，為微處理器的部分原理圖。
[0017]如圖3為本發(fā)明的顯示驅(qū)動單元，通過LPC2368微控制器對P0.16-P0.22輸入口內(nèi)部處理，實現(xiàn)對液晶顯示器的控制，可以把采集的電流電壓值經(jīng)過計算處理后顯示在液晶顯示器上，同時可以通過面板上的設置鍵來設置保護電流電壓整定值，通過微控制器分析轉(zhuǎn)換達到保護的控制，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護控制。
[0018]如圖4為通訊單元原理圖，串行通迅RS-485接口將上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過通信模塊RSM485CT傳送給微處理器，微處理器再通過它反饋信號給上位機，實現(xiàn)信息之間的轉(zhuǎn)換。RSM485CT與微處理器的P3.0和P3.1連接，執(zhí)行上位計算機的指令，接收端RXD接收數(shù)據(jù)，發(fā)送端TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)被測電量數(shù)據(jù)的傳輸。
[0019]圖5為USB和微控制器LPC2368連接電路，USB接口和微處理器LPC2368的第21.29.30腳相連，通過USB接口下載不同的配置工程的保護模板，實現(xiàn)不同的工程保護功倉泛。
[0020]微處理器控制方法如下:
[0021]1.1初始化設備:用于對LPC2368輸入輸出口分配及定義，全局變量的初始化賦值，定時器O中斷初始化，通訊向量中斷初始化，波特率初始化設置，驅(qū)動初始化等。
[0022]1.2定時器中斷:用于定時讀鍵盤采集值，讀取輸入開關量采集值通訊超時的控制。
[0023]1.3講采集的保護整定值進行A/D轉(zhuǎn)換:通過對保護整定值采集值進行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的值進行邏輯分析從而達到保護的目的。
[0024]1.4EEPR0M存儲器的驅(qū)動:通過LPC2368的I2C平方總線對EEPROM的CAT24C256控制，從而將設置的整定值、采集的測量、保護的電流電壓值、通訊地址、通訊波特率等值保存到EEPROM中，以便于失電永久保存。
[0025]1.5數(shù)據(jù)顯示:通過LPC2368微控制器對液晶的顯示控制，可以把測量電流電壓及保護的電流、電壓的采集值經(jīng)過計算處理正確地顯示在液晶上，同時可以通過面板上的設置鍵進入菜單、設置保護整定值，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護的控制。
[0026]1.6串口中斷判定執(zhí)行裝置:用于判定是否執(zhí)行通訊，若是執(zhí)行通訊，當上位機喚醒本機，則本機相應的立即保存現(xiàn)場，接收完一幀數(shù)據(jù)后，微處理器對接收數(shù)據(jù)進行CRC校驗，倘若校驗結果正確，說明接收數(shù)據(jù)完全正確，微處理器響應上位機指令，查詢功能碼，根據(jù)功能碼去執(zhí)行遙信、遙測、遙控等功能。
[0027]鑒于上述的設計結構，本系統(tǒng)將初始化設備、定時器中斷響應、電量數(shù)據(jù)的讀取、EEPROM存儲設置數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)的顯示、通訊串口中斷的響應等有效地結合一體，實現(xiàn)通用保護裝置的功能，由于采用高精度的同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，ADS8557IPMCAE使得測量精度得到很大的提高，而使用了高精度集成芯片LPC2368，大大提高了軟件的處理速度，簡化了硬件設計結構，加強了芯片的抗干擾的功能，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0028]如圖6所示，為本發(fā)明主程序流程圖，步驟I為開始動作，步驟2為初始化動作，即微處理器輸入輸出口的定義、中斷寄存器、全局變量、定時器O、EEPROM中斷、串口通訊中斷、波特率設置等進行初始化。在步驟3中判斷開中斷信號，若開中斷為是，則進入4執(zhí)行中斷子程序，若為否或執(zhí)行完步驟3進入5執(zhí)行讀取計量芯片值步驟6中對進行計算和進行邏輯分析，在步驟7中對計算好的測量的電流、電壓進行顯示，同時在步驟8中判斷是否按了參數(shù)設置鍵，若是則進入9中的參數(shù)設置及參數(shù)存儲，若否則返回3循環(huán)執(zhí)行此系統(tǒng)程序。
[0029]如圖7所示，為初始化程序流程圖，步驟10為開始動作，在步驟11中首先定義微處理器的輸入輸出管腳，在步驟12中對EEPROM CAT24C256中斷進行初始化設置及定義，然后在步驟13中設置定時器的時間常數(shù)，在14中對串口通訊進行設置，同時定義通訊波特率。在15步驟中采集柜內(nèi)的電流電壓和整定值比較，若超過整定值執(zhí)行保護，在16步驟中設置中斷的優(yōu)先級開中斷，最后到步驟17主程序。
[0030]如圖8所示，為計量芯片讀取流程圖，步驟18為開始動作，在步驟19中采集開關柜內(nèi)電流電壓并和整定值比較，在步驟20中對采集到電流電壓進行換算，在步驟21中對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值計算及分析得出正確的電流電壓及邏輯判斷信息，在步驟22中將數(shù)值送面板顯示。
[0031]上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置，其特征在于:該裝置包括微處理器、按鍵采集單元、AD轉(zhuǎn)換單元、電流電壓采集單元、開入開出采集單元、顯示驅(qū)動單元、顯示模塊，按鍵采集單元通過AD轉(zhuǎn)換單元連接微處理器，微處理器分別連接至電流電壓采集單元、開入開出采集單元、存儲器和顯示驅(qū)動單元，顯示模塊通過顯示驅(qū)動單元連接微處理器。
2.根據(jù)權利要求1所述的中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置，其特征在于:所述保護裝置還包括USB接口模塊，USB接口模塊連接微處理器。
3.根據(jù)權利要求1所述的中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護裝置，其特征在于:所述保護裝置還包括通訊單元和上位機，上位機通過通訊單元連接微處理器。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、通過USB接口對設備進行初始化； 步驟二、微處理器判斷是否有中斷信號，如果有執(zhí)行中斷子程序，如果沒有中斷信號則執(zhí)行步驟三； 步驟三、按鍵采集單元設定保護電流電壓整定值，通過A/D轉(zhuǎn)換發(fā)送給微處理器；步驟四、微處理發(fā)出指令，通過電流電壓采集模塊采集要測量或者保護的電壓電流值，通過開入開出采集單元采集開入開出信號； 步驟五、微處理器對采集的電壓電流值進行計算和邏輯分析，并在顯示模塊上顯示；步驟六、當采集到電流電壓值大于用戶設置電流電壓整定值時，微處理器發(fā)出指令，通過上位機，使對應的繼電器線圈動作，保護跳閘，進而對中壓系統(tǒng)進行保護，同時故障信號發(fā)出報警信號，便于工作人員監(jiān)視。
5.根據(jù)權利要求4所述中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護方法，其特征在于:所述步驟一包括對微控制器輸入輸出口的分配及定義、定時器中斷初始化、通訊單元中斷初始化，波特率初始化和裝置驅(qū)動初始化。
6.根據(jù)權利要求4的中壓系統(tǒng)電網(wǎng)保護方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟: 步驟一、通信單元判斷是否執(zhí)行串口通訊； 步驟二、如果執(zhí)行通訊，微控制器發(fā)通過通訊單元接收上位機數(shù)據(jù)并進行CRC校驗； 步驟三、如果CRC校驗結果正確，微處理器發(fā)出相應控制指令； 步驟四、微處理器將執(zhí)行的信息通過通訊單元發(fā)送至上位機。
【文檔編號】H02H7/28GK104201659SQ201410466371
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月13日 優(yōu)先權日:2014年9月13日
【發(fā)明者】束龍勝, 蔣麗麗, 張希, 高峰, 楊先忠, 陳堅偉, 孫傳峰, 車洪亮, 張金鳳, 朱小勇, 張春芽, 劉雪俠 申請人:安徽鑫龍電器股份有限公司