輸電線路的微機繼電保護電路設(shè)計

　　微機繼電保護的硬件主要有：能對數(shù)據(jù)信息進行實時采集部分、對所有動作進行控制的部分、開關(guān)量輸入/輸出部分、人機交互和信息傳輸部分和供電部分等五個基本部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括形成電壓信號部分、濾除高頻干擾信號部分、數(shù)據(jù)信息的保持部分、模擬量數(shù)據(jù)通道切換部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等。主控制系統(tǒng)采用DSP控制，開關(guān)量輸入和輸出電路。人機接口主要有鍵盤輸入部分，顯示屏顯示部分和通信部分等。所用硬件的主要組成如圖1所示。

　　圖1 微機保護裝置主要組成部分

　　 電壓信號的調(diào)節(jié)電路

　　由于C8051F021自帶的AD轉(zhuǎn)化功能的輸入引腳的量程為0～2.4V，而從二次CT經(jīng)電阻產(chǎn)生的電壓是正負1.2V的交流電壓信號，所以要加一個電壓調(diào)理電路。利用串聯(lián)電阻R3=R4=1千歐來平均分壓。如圖2所示。

　　圖2 電壓信號調(diào)理圖

　　濾波電路

　　采用電阻電容組成的通低頻阻高頻的電路如圖3所示。它具有很容易選擇標(biāo)準(zhǔn)電阻電容元件的優(yōu)勢。并且電路本身具有通低頻能力好、抗干擾能力極強和結(jié)構(gòu)組成簡單的特點。

　 RC低通濾波電路圖

　　以滿足頻率不混疊為目的，在進行數(shù)據(jù)信息采集時，我們要保證采樣頻率高于信號頻率的2倍。根據(jù)此要求來計算，我們要采集電力系統(tǒng)發(fā)生故障后的電壓電流信號時，采樣頻率要提高到大于4 000Hz，因為此時信號的頻率大于2 000Hz。在現(xiàn)場就需要裝設(shè)低通濾波器，本裝置選用RC來實現(xiàn)。這樣才能保證在基波頻率工作時，微機保護原理正常運用。采樣在可靠有效的情況下對硬件的要求不至于過高。

　　開關(guān)量輸出電路

　　開關(guān)量輸出電路，作用于微機保護系統(tǒng)中的繼電器動作切除故障線路和作用于報警動作等。本次設(shè)計用P2.0作為輸出信號的發(fā)送口。當(dāng)P2.0正常狀態(tài)（高電平）時，三極管開關(guān)不導(dǎo)通，繼電器不動作；當(dāng)發(fā)送動作指令，其輸出低電平時，兩個三極管開關(guān)先后導(dǎo)通，LED燈亮，同時繼電器動作，如圖5所示。

　　圖5 開關(guān)量輸出電路圖