本實(shí)用新型涉及變壓器故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙CPU控制平臺(tái)的礦用變壓器保護(hù)設(shè)備。

背景技術(shù)：

在煤礦生產(chǎn)過程中，礦用變壓器的對(duì)保證煤礦安全穩(wěn)定供電十分重要，隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的礦大，對(duì)其進(jìn)行高效可靠的保護(hù)的要求日益提高。同時(shí)由于對(duì)電壓的利用等級(jí)不同，必須在電能出廠時(shí)便于輸送升壓，在用戶端降壓以滿足各個(gè)電壓層次的需要。因此，電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系整個(gè)電力系統(tǒng)的正常供電，同時(shí)也關(guān)系著生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。為了保證變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)電力變壓器設(shè)備安裝繼電保護(hù)設(shè)備。如若出現(xiàn)不正常的工作狀態(tài)，使保護(hù)設(shè)備能夠?qū)ζ渥龀鲮`敏、快速、可靠的反應(yīng)。

目前，變壓器保護(hù)裝置普遍采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，但仍會(huì)有勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流的錯(cuò)誤識(shí)別造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。變壓器內(nèi)部故障電流和勵(lì)磁涌流伴隨著復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程，電流互感器轉(zhuǎn)變引起的間斷角的差異或TA飽和引起的差流變形，導(dǎo)致現(xiàn)有的二次諧波制動(dòng)、間斷角原理等方法均存在誤判。為減少誤差，提高設(shè)備的耐用持久性、快速準(zhǔn)確性以及安全可靠性，設(shè)計(jì)了一種基于雙CPU控制平臺(tái)的礦用變壓器保護(hù)設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)在技術(shù)的不足，提出一種抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確動(dòng)作、并配備有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和良好的人機(jī)交互平臺(tái)，且具有經(jīng)濟(jì)性的雙CPU控制平臺(tái)的變壓器保護(hù)裝置。

本實(shí)用新型具體采用如下的技術(shù)方案：

基于雙CPU控制的變壓器保護(hù)設(shè)備，包括主板模塊，采樣信號(hào)輸入模塊，開關(guān)量輸入輸出模塊和逆變開關(guān)電源單元，所述的主板模板上設(shè)置有雙CPU控制單元、通信單元和人機(jī)交互單元，所述的采樣信號(hào)輸入模塊上設(shè)置有電壓電流變換單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述的開關(guān)量輸入輸出模塊上設(shè)置有光電耦合電路和開關(guān)量輸入輸出單元。

優(yōu)選地，所述雙CPU單元包括兩塊主芯片、一個(gè)雙口RAM和一個(gè)FRAM存儲(chǔ)芯片，其中一個(gè)主芯片采用DSP進(jìn)行算法運(yùn)算，另一個(gè)芯片采用STM32作為控制芯片。

優(yōu)選地，所述通信單元包括RS232通信接口電路、RS485通訊電路、以太網(wǎng)接口電路和打印機(jī)接口電路。

優(yōu)選地，人機(jī)交互單元由液晶屏和按鍵組成。

優(yōu)選地，所述電壓電流變換單元包括電壓電流變換器和模擬低通濾波器。

優(yōu)選地，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元采用的A/D轉(zhuǎn)換芯片為ADS8364，具有6路16位高速精度轉(zhuǎn)換通道。

優(yōu)選地，開關(guān)量輸出模塊上設(shè)置有高速光耦隔離電路

優(yōu)選地，逆變開關(guān)電源單元裝置采用DC220V作為電源，經(jīng)逆變和整流產(chǎn)生+5V、+12V和+24V三組直流電源。3組電源不共地，采用浮空方式。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

（1）整個(gè)設(shè)備采用雙CPU控制平臺(tái)。數(shù)據(jù)處理速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)智能化控制；

（2）整個(gè)裝置采用插板式結(jié)構(gòu)，所有插件通過背板總線連接在一起；

（3）采用STM32芯片作為控制芯片，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益；

（4）采用讀寫速度快，功耗低的FRAM存儲(chǔ)芯片F(xiàn)M1608，可以實(shí)現(xiàn)程序算法的快速讀取和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的模塊結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是本實(shí)用新型的單元結(jié)構(gòu)框圖。

其中，1為主板模塊，2為采樣信號(hào)輸入模塊，3為開關(guān)量輸入輸出模塊，4為逆變開關(guān)電源單元，5為雙CPU控制單元，6為電壓電流變換單元，7為模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，8為人機(jī)交互單元，9為通信單元，10為光電耦合電路，11為開關(guān)量輸入輸出單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明：

其中，DSP為數(shù)字信號(hào)處理器；RAM為隨機(jī)存儲(chǔ)器。

如圖1所示，基于雙CPU控制平臺(tái)的礦用變壓器保護(hù)設(shè)備，包括主板模塊1，采樣信號(hào)輸入模塊2，開關(guān)量輸入輸出模塊3和逆變開關(guān)電源單元4，所述的主板模板1上設(shè)置有雙CPU控制單元5、通信單元9和人機(jī)交互單元8，所述的采樣信號(hào)輸入模塊2上設(shè)置有電壓電流變換單元6和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元7，所述的開關(guān)量輸入輸出模塊3上設(shè)置有光電耦合電路10和開關(guān)量輸入輸出單元11。

如圖2所示，雙CPU控制單元5包括兩塊主芯片、一個(gè)雙口RAM和FRAM存儲(chǔ)芯片，其中一主芯片作為運(yùn)算判斷芯片，另一主芯片作為控制芯片。其中DSP采用TMS320F2812芯片，控制芯片采用STM32F407芯片，雙口RAM采用IDT70V24，功耗低的FRAM存儲(chǔ)芯片采用FM1608，有存儲(chǔ)單元配置讀寫速度快的特點(diǎn)。

DSP中有需要的算法程序和判據(jù)等，主要功能是根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元7傳送來的信號(hào)進(jìn)行處理判斷后發(fā)出相應(yīng)的指令給開關(guān)量輸入輸出模塊3執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)將電壓電流參數(shù)等數(shù)據(jù)以及信號(hào)處理結(jié)果通過雙口RAM傳送給控制芯片，再由控制芯片發(fā)出指令將信息傳送到通訊單元9，以及人機(jī)交互單元8進(jìn)行顯示。

DSP中算法程序負(fù)責(zé)采樣值計(jì)算和保護(hù)判定、比率差動(dòng)保護(hù)等由該部分程序?qū)崿F(xiàn)。通過計(jì)算得到電壓和電流的有效值、幅值及各次諧波分量等電氣量進(jìn)而構(gòu)成各種主保護(hù)和后備保護(hù)的判據(jù)。

電壓電流變換單元6包括電壓電流變換器和低通濾波電路，所述電壓電流變換器將裝置外的電壓電流互感器輸入的信號(hào)處理后傳送給低通濾波電路進(jìn)行處理，再將處理后的信號(hào)傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元7。

模數(shù)轉(zhuǎn)換單元7包括A/D轉(zhuǎn)換芯片，所用的A/D轉(zhuǎn)換芯片為ADS8364，具有6路16位高速精度轉(zhuǎn)換通道。其主要功能是將電壓電流變換單元處理好的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳送給雙CPU控制單元中DSP中，整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換過程在DSP的控制下完成。

通信單元9包括以太網(wǎng)、RS-485通信接口電路、RS-232通信接口電路、打印口構(gòu)成，在RS-485電路中采用了高速光耦6N137實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離傳輸，防止外部信號(hào)對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)的電磁干擾，提高了裝置整體的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

開關(guān)量輸入輸出單元11包括可以控制繼電保護(hù)裝置的開關(guān)量。開關(guān)量輸出的狀態(tài)有可驅(qū)動(dòng)跳閘出口繼電器、故障告警信號(hào)等。開出電路有TLP121光耦合器組成的光電耦合電路10實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離。

人機(jī)交互單元8由液晶屏和按鍵組成。保護(hù)定值、軟壓板和跳閘出口邏輯矩陣等均由鍵盤整定。

逆變開關(guān)電源單元4的裝置采用DC220V作為電源，經(jīng)逆變和整流產(chǎn)生+5V、+12V和+24V三組直流電源，3組電源不供地，采用浮空方式。

該基于雙CPU控制平臺(tái)的礦用變壓器保護(hù)設(shè)備的工作原理為：通過裝置外的電壓電流互感器將電力系統(tǒng)中的大電壓大電流轉(zhuǎn)換為小電壓小電流傳送到電壓電流變換單元6，由其中的電壓電流變換器處理后通過低通濾波器進(jìn)行濾波處理，再將處理好的模擬量數(shù)據(jù)傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元7，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信息傳送給雙CPU控制單元5中的DSP，DSP芯片利用固化在芯片中的算法程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析并判斷故障類型和需要執(zhí)行的命令，如果沒有發(fā)生故障，將電壓電流等數(shù)據(jù)信息通過雙口RAM傳送給控制芯片STM32，由STM32的外接單元對(duì)信息進(jìn)行外送，包括通過通信單元9進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送，以及人機(jī)接口單元8進(jìn)行本地顯示。如果發(fā)生故障，則由DSP直接控制開關(guān)量輸入輸出模塊3執(zhí)行跳閘等保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)通過控制芯片STM32及其外接單元把故障信息和動(dòng)作執(zhí)行情況進(jìn)行外送，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的保護(hù)功能。

當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。