直流電源裝置工作原理及接地故障分析.doc

1、直流電源裝置工作原理及系統(tǒng)接地故障案例分析一、直流電源裝置工作原理1高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理MK50智能型高頻開(kāi)關(guān)電源采用免維護(hù)鉛酸閥控蓄電池作為電源，具有壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、體積小等優(yōu)點(diǎn).采用高頻開(kāi)關(guān)斬波直流變換器和先進(jìn)的PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，確保電力系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定供電。供電線(xiàn)路采用充電模塊與穩(wěn)壓模塊并聯(lián)運(yùn)行方式，輸入的交流主電源經(jīng)三相橋整流、濾波后,一路經(jīng)充電模塊對(duì)電池進(jìn)行恒壓限流充電，另一路經(jīng)穩(wěn)壓模塊連接到直流母線(xiàn)上。電氣原理見(jiàn)圖1. 圖1 直流電源電氣原理框圖1QF 主電源輸入斷路器 3QF 電池充放電斷路器4QF 控制母線(xiàn)輸出斷路器 5QF 合閘母線(xiàn)輸出斷路器 1KM 主電源輸入接觸器

2、 3KM 進(jìn)線(xiàn)接觸器4KM 維護(hù)旁路接觸器電池與合閘直流母線(xiàn)是永久連接的，在正常工作條件下，它從主電源上獲取電能進(jìn)行充電.對(duì)于雙路電源進(jìn)線(xiàn)系統(tǒng)，當(dāng)主電源停電時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換到備用電源供電；當(dāng)交流電源停電時(shí)，電池經(jīng)穩(wěn)壓模塊或硅堆向負(fù)荷供電。手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)可以將維修旁路與輸出負(fù)荷直接連接起來(lái)，勿需中斷對(duì)負(fù)荷的供電即可維修本直流電源。當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。2  監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介MK50智能型高頻開(kāi)關(guān)電源,采用PLC作為直流電源的監(jiān)控系統(tǒng)以及和用戶(hù)之間的通訊接口。監(jiān)控系統(tǒng)提供了設(shè)備的操作、控制、參數(shù)測(cè)試、運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警的所有信息，主要由智能操作顯示單元、微處理器控制

3、單元、模擬量轉(zhuǎn)換單元(A/D、D/A)、緊急斷電按鈕（SB）等部件組成。2.1  系統(tǒng)簡(jiǎn)介智能操作顯示單元的觸摸式液晶顯示屏可進(jìn)行系統(tǒng)操作，并能顯示所有與直流電源有關(guān)的信息，包括電氣參數(shù)顯示、直流電源工作狀態(tài)、故障存儲(chǔ)以及報(bào)警等。投入使用后，液晶顯示屏出現(xiàn)主屏幕信息，按“菜單”鍵即可進(jìn)入菜單選擇屏幕。2。2系統(tǒng)的監(jiān)控功能2。2。1系統(tǒng)操作   在菜單選擇屏幕狀態(tài)下，按“操作”鍵進(jìn)入系統(tǒng)操作屏幕，進(jìn)行充電方式選擇及“系統(tǒng)啟動(dòng)"和“系統(tǒng)停止”操作.根據(jù)所選擇的充電方式自動(dòng)對(duì)充電電壓和控制母線(xiàn)輸出電壓進(jìn)行設(shè)定。2.2。2參數(shù)設(shè)定和參數(shù)顯示  在菜單選

4、擇屏幕狀態(tài)下，按“參數(shù)”鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定和參數(shù)顯示屏幕。主要參數(shù)有：充電電壓，充（放)電電流，輸出電壓，輸出電流。2.2.3  故障存儲(chǔ)顯示及報(bào)警  在菜單選擇屏幕狀態(tài)下，按“故障查詢(xún)"鍵進(jìn)入故障存儲(chǔ)顯示屏幕。按“查詢(xún)”鍵,便可查詢(xún)故障發(fā)生的內(nèi)容及發(fā)生時(shí)間.2。2.4  系統(tǒng)狀態(tài)  在菜單選擇屏幕下，按“系統(tǒng)狀態(tài)”鍵進(jìn)入系統(tǒng)狀態(tài)屏幕，又細(xì)分為“控制母線(xiàn)"、“合閘母線(xiàn)"和“電源狀態(tài)”畫(huà)面，可分別監(jiān)察電源工作狀態(tài)及各分路斷路器的分合狀態(tài).文檔為個(gè)人收集整理,來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途3直流電源的運(yùn)行狀態(tài)3.1&#

5、160; 正常運(yùn)行    采用交流電源供電時(shí)，整流器將交流電轉(zhuǎn)變成直流電,經(jīng)過(guò)整流濾波后對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電或浮充電的同時(shí),兼對(duì)控制母線(xiàn)負(fù)荷供電。3.2  旁路電源投入運(yùn)行    對(duì)直流電源進(jìn)行檢修時(shí)，可以斷開(kāi)與主電源的聯(lián)系而不中斷對(duì)系統(tǒng)供電,也不會(huì)影響負(fù)荷。維修旁路允許完全停止充電模塊和穩(wěn)壓模塊的運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)電氣隔離，在進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部的檢修時(shí)，不致對(duì)技術(shù)人員或維修人員造成任何危險(xiǎn)。3。3  交流電源斷電時(shí)的運(yùn)行    當(dāng)交流電源斷電時(shí)，直流控制母線(xiàn)上的電壓是靠電池組放電來(lái)維持的，電池組經(jīng)

6、穩(wěn)壓模塊對(duì)控制母線(xiàn)提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，此時(shí)不會(huì)因交流電源斷電而影響負(fù)荷工作。此外，硅堆在任何非正常的情況下，均會(huì)不間斷地向控制母線(xiàn)供電。4  主要技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用效果  輸入電壓：三相四線(xiàn)制，380V±20%頻率：50Hz±10額定輸出電壓：24V、48V、110V、220V額定輸出電流：15300A穩(wěn)壓精度：±0。5穩(wěn)流精度：±0。5穩(wěn)波電壓:0.5絕緣強(qiáng)度：交流2000V，1min控制技術(shù)：15KHz,（PWM）脈寬調(diào)制技術(shù)二、 直流系統(tǒng)接地故障案例分析1、直流接地概況變電所直流系統(tǒng)比較復(fù)雜，它需要供給動(dòng)力、照明、控制、信號(hào)、繼

7、電保護(hù)及自動(dòng)裝置等系統(tǒng)，且還須通過(guò)電纜線(xiàn)路與屋外配電裝置的端子箱、操作機(jī)構(gòu)箱連接，發(fā)生接地機(jī)會(huì)較多.直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒(méi)有短路電流通過(guò),熔斷器不會(huì)熔斷,仍能繼續(xù)運(yùn)行。但是這種故障必須及早發(fā)現(xiàn)并予以排除，否則當(dāng)再發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，構(gòu)成直流兩點(diǎn)接地將會(huì)造成信號(hào)裝置、保護(hù)裝置及斷路器的誤動(dòng)作，同時(shí)可能使繼電器燒毀.Y2當(dāng)系統(tǒng)中某一處發(fā)生單相接地時(shí)，絕緣監(jiān)察裝置報(bào)警，有一極對(duì)地電壓很低甚至為零，另一極對(duì)地電壓升高甚至為全電壓。電壓降低的極發(fā)生接地。DLK1K2DL圖1輸電線(xiàn)路過(guò)流保護(hù)的直流操作回路一極發(fā)生接地的情況K1電流繼電器； K2中間繼電器； Y2眺閘線(xiàn)圈為了使直流系統(tǒng)絕緣保持在良好的

8、情況下，要求：*每一個(gè)二次回路對(duì)地絕緣電阻不應(yīng)小于1兆歐（在比較潮濕的地區(qū)允許降低到0。5兆歐)當(dāng)直流系統(tǒng)的任一極對(duì)地絕緣電阻對(duì)于220V系統(tǒng): R地<1520k110V系統(tǒng)： R地46k48V系統(tǒng): R地1.5k時(shí)，應(yīng)發(fā)出燈光和音響信號(hào)。2、絕緣監(jiān)察裝置YAYAYA11燈監(jiān)視裝置 _ _ZJ 圖2 燈監(jiān)視裝置原理接線(xiàn)圖 圖3 檢查直流系統(tǒng)絕緣時(shí)造成繼電器誤動(dòng)作 優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單、費(fèi)用省缺點(diǎn)：（1）。直流回路絕緣接地時(shí)不能發(fā)出信號(hào),只有檢查時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。 （2）。不能反映直流回路絕緣電阻數(shù)值. （3)。任一極絕緣不良，經(jīng)較大電阻接地時(shí)，燈亮案較難區(qū)分。 （4）.若在中間繼電器ZJ前一點(diǎn)D接地，在

9、按下按鈕后電流較大,使大部分繼電器誤動(dòng)。1。2電壓表監(jiān)視裝置VVR21R1V _ _ 圖4 電壓表監(jiān)視裝置原理接線(xiàn)圖 圖5 電壓表監(jiān)視裝置的測(cè)量分析優(yōu)點(diǎn):（1)設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用省。 （2）能測(cè)量每極對(duì)地的電壓值，經(jīng)過(guò)換算可檢查對(duì)地絕緣電阻狀況。缺點(diǎn)：（1）絕緣低或接地時(shí)不能發(fā)出報(bào)警。(2）不能直接從電壓表上讀出絕緣電阻值.1。3直流電橋監(jiān)測(cè)裝置 + _ IOXJJR1R21R+R-圖5 直流電橋監(jiān)測(cè)裝置原理圖 本裝置是根據(jù)直流電橋的工作原理構(gòu)成的（見(jiàn)圖其主要組成元件為電阻R1、R2和信號(hào)繼電器XJJ。電阻R1和R2數(shù)值相等（通常選用R1=R2=1000歐），并與直流系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地電阻R+與R-組

10、成電橋的四個(gè)臂。繼電器XJJ則接于電橋的對(duì)角線(xiàn)上,相當(dāng)于直流電橋中檢流計(jì)的位置。正常狀態(tài)下直流母線(xiàn)正負(fù)極的對(duì)地絕緣電阻R+與R-相等，繼電器XJJ線(xiàn)圈中只有微小的不平衡電流流過(guò),繼電器不動(dòng)作。當(dāng)某一極的絕緣電阻下降時(shí)，電橋失去平衡，繼電器的線(xiàn)圈中即有電流通過(guò)。當(dāng)此電流足夠大時(shí)，繼電器XJJ動(dòng)作,其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，發(fā)出預(yù)告信號(hào).1.4通用絕緣監(jiān)視裝置+ （1） 用一只直流電壓表2V和一只轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)CK來(lái)切換,分別測(cè)出正極對(duì)地電壓或負(fù)極對(duì)地電壓值，如果直流系統(tǒng)絕緣良好且大于1兆歐,則在此兩次測(cè)量中電壓表2V的指針幾乎停在零點(diǎn)。如果負(fù)極絕緣降低,則在測(cè)量正極時(shí)就有電壓指示，負(fù)極若完全接地，電壓表就指示出

11、直流母線(xiàn)工作電壓._ 圖7絕緣監(jiān)視部分電氣接線(xiàn)圖12ZK2ZKCK3R1RXJJ2R2R1R XJJ CKCK V圖6通用絕緣監(jiān)視及電壓測(cè)量裝置原理接線(xiàn)圖三、直流接地自動(dòng)選線(xiàn)裝置1、概述發(fā)電廠(chǎng)和變電所直流系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且通過(guò)電纜與配電裝置的端子箱、操動(dòng)機(jī)構(gòu)等相連接，發(fā)生接地機(jī)會(huì)較多.直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒(méi)有短路電流流過(guò),熔斷器不會(huì)熔斷，仍能繼續(xù)運(yùn)行。但如果這種單點(diǎn)接地故障不及時(shí)消除，繼而發(fā)生兩點(diǎn)接地，就有可能引起保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)作跳閘.我廠(chǎng)三降壓站直流系統(tǒng)接地現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生,以前這幾個(gè)降壓站直流系統(tǒng)雖都裝有傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置,但當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地或絕緣電阻低于一定值時(shí) ,只能發(fā)出燈光和音響

12、信號(hào).若要確定接地故障是哪一條回路,必須采用人工分段停電,逐個(gè)減小范圍的方法進(jìn)行查找。這種方法不僅繁瑣費(fèi)時(shí),而且在停電過(guò)程中，會(huì)增加保護(hù)誤動(dòng)、開(kāi)關(guān)拒動(dòng)或信號(hào)失靈的危險(xiǎn)，容易引發(fā)事故。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)院所已開(kāi)發(fā)了一些直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置。由于這些裝置大多需依靠對(duì)直流系統(tǒng)注入一交信號(hào)，裝置通過(guò)電流傳感器采入故障信號(hào)。因而，這種裝置的檢測(cè)效果往往會(huì)受到系統(tǒng)中分布電容的影響。針對(duì)上述存在問(wèn)題，我們專(zhuān)門(mén)成立了技術(shù)攻關(guān)小組，廣泛收集了國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料,對(duì)直流系統(tǒng)中各種接地情況進(jìn)行了細(xì)致的分析，最后探尋了一種不需向被測(cè)系統(tǒng)注入任何信號(hào)的檢測(cè)方法，并采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行控制和處理，完善地解決了直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)

13、測(cè)問(wèn)題. 本裝置只能在某一極絕緣下降到一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，它由電阻1R、2R和一只內(nèi)阻較高的繼電器XJJ構(gòu)成，當(dāng)不測(cè)量母線(xiàn)對(duì)地電壓時(shí),電氣接線(xiàn)圖如圖7所示。 1R和2R與正極對(duì)地絕緣電阻R3和負(fù)極對(duì)地電阻R4組成了電橋，XJJ相當(dāng)于一個(gè)檢流計(jì),如圖8所示。通常1R=2R=1千歐，正常時(shí)正、負(fù)極對(duì)地絕緣電阻都較大，可假設(shè)R3=R4，故XJJ線(xiàn)圈中沒(méi)有電流流過(guò)，當(dāng)電流足夠大時(shí)，繼電器動(dòng)作，自動(dòng)發(fā)出信號(hào).R21R1 + _ IOXJJR1R21XJJZJR4R33 圖8 絕緣監(jiān)視部分的原理分析 圖9 絕緣監(jiān)視部分使繼電器 誤動(dòng)的可能性分析流過(guò)絕緣監(jiān)視繼電器XJJ線(xiàn)圈的電流IO，用有源兩端定理，可

14、解得（見(jiàn)圖8)： U（ R3 R1IO = R3+R4 R1+R2 R1R R3R4 R1+R2 R3+R42 檢測(cè)原理2.1 接地故障判別 本裝置采用圖1所示電路實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察.圖中R1、R2（R1=R2）與直流系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻R+和R-組成電橋的四個(gè)臂。絕緣監(jiān)視繼電器K與可調(diào)電阻器RP（用來(lái)整定絕緣電阻報(bào)警值）及中間繼電器J1常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后接在電橋的對(duì)角線(xiàn)上，相當(dāng)于直流電橋中檢流計(jì)位置.正常狀態(tài)下，直流母線(xiàn)正負(fù)極的對(duì)地絕緣電阻R+與R-都較大，可視為相等,絕緣監(jiān)視繼電器K線(xiàn)圈中只有微小的不平衡電流流過(guò)，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)某一極的絕緣電阻下降時(shí)，電橋失去平衡，此時(shí)，流過(guò)繼電器K線(xiàn)

15、圈的電流IK，可用有源兩端網(wǎng)絡(luò)定理解得：R1R+R+R- R1+R2 U（ - ）R1R2R+R- IK= (21)+Rj+RP+R1+R2R+R 式中 U-直流母線(xiàn)電壓； Rj繼電器線(xiàn)圈電阻； R+、R 直流正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻； RP-可調(diào)電阻器； R1、R2-橋臂電阻。 當(dāng) R1=R2=R 時(shí) ,則得： U（R+ R） IK= （22） 2R+R-+（2Rj+2RP+R）(R+R-）從上式可見(jiàn)，直流系統(tǒng)絕緣正常時(shí)，R+=R-,IK=0，K不動(dòng)作。當(dāng)系統(tǒng)中任一極的絕緣下降到一定值（在220V直流系統(tǒng)中，絕緣電阻一般整定在1520k），且使IK達(dá)到絕緣監(jiān)視繼電器K的動(dòng)作電流時(shí),繼電器動(dòng)作,其常

16、開(kāi)接點(diǎn)K接通，此時(shí)圖1右邊電路中A點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?。?jì)算機(jī)測(cè)試到高速輸入口HSI。0為低電平時(shí)，裝置即判別系統(tǒng)發(fā)生接地故障。PEKRPHSI.0AK+VcR+ J1 R- R1 R2 R1 圖1 0 絕緣監(jiān)察電路由于裝置中設(shè)有一人工接地點(diǎn)，這樣當(dāng)直流二次回路中任一中間繼電器ZJ一端發(fā)生接地時(shí)（如圖2中的B點(diǎn)),在絕緣監(jiān)視繼電器K、中間繼電器ZJ及電源之間構(gòu)成回路，回路中電流IK同時(shí)流過(guò)絕緣監(jiān)視繼電器和中間繼電器。為防止中間繼電器誤動(dòng)作，其IK的值應(yīng)保證絕緣監(jiān)視繼電器能可靠動(dòng)作,而中間繼電器不動(dòng)作.因此，絕緣監(jiān)視繼電器應(yīng)選用高靈敏度繼電器，其內(nèi)阻要大于直流系統(tǒng)中任一中間繼電器的內(nèi)阻，以確

17、保裝置的可靠性. R1 R2IKKJ1RPZJBIK 圖11 絕緣監(jiān)察部分使繼電器誤動(dòng)作可能性分析2。2 選線(xiàn)方法 前面我們已經(jīng)闡述了判別直流系統(tǒng)是否有接地故障存在的方法。但當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障后,如何確定是正極接地還是負(fù)極接地？在哪一回路發(fā)生接地？接地電阻為多大？這些問(wèn)題尚未解決. +ER2TI2I1_R2去裝置輸入端 I0負(fù)載NRx Ix P PE 圖12 故障信號(hào)獲取電路 我們?cè)O(shè)計(jì)了一種可控電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的一端與外部接地線(xiàn)相連，另一端經(jīng)電阻R2與電源相連接構(gòu)成回路,如圖3所示。圖中左半部電子開(kāi)關(guān)可在計(jì)算機(jī)控制下按一定頻率通斷直流電源E的正負(fù)端；右半部為直流系統(tǒng)中某一支路N，在該支路的供電線(xiàn)

18、路上裝有電流傳感器模塊T。當(dāng)直流系統(tǒng)正常時(shí)，支路中的負(fù)載電流I1=I2，而流過(guò)T中的合成電流為0（即I=0），電流傳感器無(wú)信號(hào)輸出。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)（如圖3中N支路的正端通過(guò)Rx接地，并且Rx20k），則電子開(kāi)關(guān)P動(dòng)作，從電源正極 Rx 地 R2 負(fù)極形成電流通路，并在N支路的正極回路中產(chǎn)生一個(gè)疊加電流Ix。此時(shí)，電流傳感器T中的I0，其二次就會(huì)產(chǎn)生一電流信號(hào)I0，此電流信號(hào)經(jīng)裝置采集后,根據(jù)故障電流的大小和方向,計(jì)算機(jī)就可算出接地電阻值和確定接地故障的性質(zhì)（即為正極接地還是負(fù)極接地）。接地電阻可根據(jù)下式求出: UnI0R2 Rx = (23） nI0 式中 n傳感器模塊的電流比； I0傳

19、感器的二次電流（由裝置采集); U直流系統(tǒng)的電壓值； R2電子開(kāi)關(guān)負(fù)載電阻。如在直流系統(tǒng)的每一支路中都裝上電流傳感器模塊，裝置便可進(jìn)行巡回檢測(cè)和完成故障線(xiàn)路的選線(xiàn).2。3 系統(tǒng)控制本裝置是根據(jù)計(jì)算機(jī)高速輸入口HSI.0電平的高低來(lái)判別直流系統(tǒng)絕緣是否良好,并通過(guò)計(jì)算機(jī)的高速輸出口HSO。0、HSO。3以及相應(yīng)的外圍電路完成接地故障檢測(cè)控制,如圖4所示。圖中J1為中間繼電器；TIL為光電耦合器;D1為保護(hù)二極管，限制TIL過(guò)電壓；R4為限流電阻；G為電子開(kāi)關(guān)P的使能端。當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，計(jì)算機(jī)的高速輸入口HSI。0變?yōu)榈碗娖?。軟件控制?jì)算機(jī)的高速輸出口HSO.0，延時(shí)輸出高電平，經(jīng)光耦T

20、IL驅(qū)動(dòng)繼電器J1動(dòng)作，其常閉接點(diǎn)打開(kāi)（見(jiàn)圖1），以隔離絕緣監(jiān)察電路對(duì)選線(xiàn)回路的影響.再由高速輸出口HSO。3延時(shí)輸出一高電平，驅(qū)動(dòng)電子開(kāi)關(guān)P工作。裝置對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行巡回檢測(cè)后，顯示故障線(xiàn)路編號(hào)、接地電阻值并語(yǔ)音報(bào)警.若故障排除，HSO。3、HSO。0先后轉(zhuǎn)為“低”電平，J1繼電器釋放，電子開(kāi)關(guān)P停止工作,裝置進(jìn)入監(jiān)測(cè)高速輸入口HSI.0狀態(tài)，或響應(yīng)鍵盤(pán)操作.+12VD1J1 GR4HSO。0 R4 TIL HSO.3 電子開(kāi)關(guān)P 圖13 故障信號(hào)監(jiān)測(cè)控制簡(jiǎn)圖3 裝置的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)3.1 特點(diǎn)（1)數(shù)字顯示：發(fā)生接地時(shí)可顯示直流回路編號(hào),接地電阻值。(2)時(shí)鐘功能：正常運(yùn)行中，可顯示時(shí)間，做

21、到一機(jī)多用.（3）判線(xiàn)速度快，無(wú)需人工干預(yù).（4）語(yǔ)言報(bào)警：發(fā)生接地故障時(shí)，語(yǔ)音報(bào)出接地回路的極性及回路編號(hào)。（5)記憶功能：可記憶故障線(xiàn)路及接地發(fā)生時(shí)間.（6)自檢功能：可自行檢查內(nèi)部故障。（芯片級(jí)）（7）自恢復(fù)功能：抗干擾能力強(qiáng)。（8)STD標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：便于裝置升級(jí)和維修。(9）裝置不向被監(jiān)測(cè)的直流系統(tǒng)施加任何信號(hào)，不會(huì)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)有任何影響。（10)裝置的檢測(cè)速度和可靠性與被測(cè)系統(tǒng)的對(duì)地分布電容無(wú)關(guān)。3。2 技術(shù)指標(biāo)(1）母線(xiàn)數(shù)：2段（2）出線(xiàn)數(shù)：32路（可擴(kuò))(3）系統(tǒng)數(shù)：14相同或不同電壓等級(jí)(4）接地指示時(shí)間5秒（5）電源：交流220±10V4 硬件結(jié)構(gòu) 裝置以單片機(jī)為核

22、心,組成實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)?？紤]到功能的擴(kuò)展與維修方便,采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制總線(xiàn)STD BUS設(shè)計(jì)。裝置主要由五塊STD模板組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。STD BUS主控模板信號(hào)處理板語(yǔ)音報(bào)警板A/D模板打印機(jī)鍵盤(pán)顯示器 圖14 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4.1 主控板為提高裝置的實(shí)時(shí)性和抗干擾能力，選用8098單片機(jī)為主控部件,它是一種高性能的16位單片機(jī)，內(nèi)部無(wú)累加器結(jié)構(gòu),而是采用寄存器-寄存器結(jié)構(gòu),消除了累加器的瓶頸效應(yīng)，操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力明顯提高；另外它具有高效率的指令系統(tǒng)，最長(zhǎng)指令執(zhí)行時(shí)間為9。5us，最短只需2us；8098內(nèi)部還配有自恢復(fù)電路、高速輸入/輸出口、脈寬調(diào)制輸出以及10位A/D等，這對(duì)滿(mǎn)足設(shè)

23、計(jì)的技術(shù)指標(biāo)提供了先決條件。在主控板上設(shè)置了8K/16K程序存貯器，8K/16K/32K的數(shù)據(jù)存貯器，擴(kuò)展了一片并行接口電路8155和打印機(jī)電路,使該模塊具有鍵盤(pán)顯示接口及打印機(jī)接口。電路的結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖6。88數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)8D0D7EPROMRAMA0A15組合邏輯地址驅(qū)動(dòng)168155鍵盤(pán)顯示88098CPU控制驅(qū)動(dòng)打印機(jī)電路8控制總線(xiàn)打印口 圖15 主控板結(jié)構(gòu)框圖4。2 A/D模板A/D模板的主要功能是：將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,以適應(yīng)計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。電路由模擬開(kāi)關(guān)、采樣保持器、程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及各寄存器、控制器、驅(qū)動(dòng)、緩沖、光電隔離器等構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。A/D轉(zhuǎn)換器

24、采用12位AD574芯片，分辨率為1/4096，轉(zhuǎn)換時(shí)間為35us，非調(diào)整誤差±1LSB，輸入設(shè)定為雙極性,采用雙通道差分輸入方式，其共模抑制比高，抗干擾能力強(qiáng)。由于應(yīng)用了光電隔離技術(shù),使數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)以及控制總線(xiàn)與受測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行隔離，保證了STD總線(xiàn)系統(tǒng)能工作在平穩(wěn)和安靜的環(huán)境中;電路中設(shè)有程控放大增益1256倍（可由軟件控制），不但調(diào)整方便，而且也提高了轉(zhuǎn)換精度.8 82 26 2A/D數(shù)據(jù)緩沖器采樣保持A/D數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器8光電隔離器數(shù)據(jù)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器8D0D7程控放大2 28地址總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器138采樣保持8程控增益寄存器A0A7光電隔離器2812位A/D62276光電隔離器A/D命令寄存器板及通道選擇器6 2模擬量多 路開(kāi)關(guān)38512A/D轉(zhuǎn)換控制器控制總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)圖7 A/D模板框圖信號(hào)輸入4。3 信號(hào)處理板信號(hào)處理板由絕緣監(jiān)察、故障信號(hào)獲取以及信號(hào)