电力系统电容器保护装置的研制

　　为了保障电力系统的安全运行，各种保护装置被大量用于系统保护中。随着电力系统整体结构和运行方式复杂度不断提高，对电力系统中继电保护装置的要求也越来越高。原有的模拟式继电保护在测试手段和性能上也不再能够满足新型继电保护装置的要求。而基于微型机的继电保护装置已经向多功能、智能化、可视化及网络化方向发展其主要保护功能包括三段式过流保护、三段式零序电流保护、过负荷保护、过电压保护、失电压保护、不平衡电压/电流保护、故障录波和小电流接地选线功能，本文将介绍几种典型功能的逻辑实现。

　　本文所研制的继电器保护装置的主要原理为：模拟插件负责从电力系统中采集交流数据，并通过转换器将采集的大电压、大电流信号转换成为相应的小电压信号，此时的小电压信号为模拟交流信号，模数转换器件采集到这些模拟交流电压信号后，将其转换为数字信号。CPU主芯片通过中断方式定时从模数转换芯片中读取信号量，这些数字信号在程序中通过傅里叶变换转换成为可以被程序使用的二进制数据。程序按照一定的逻辑，将所得的数据与原始的定值比较.从而判断是否需要动作，如果需要就给逻辑插件通讯，并通过对逻辑插件上的小型继电器的控制对电力系统输出控制信息，控制电力系统中的断路器等装置做出相应的保护。保护装置的主要功能如图1所示。

　　1 装置的硬件结构

　　装置采用插件式结构，即在一个总线板上插上不同功能的插件，通过总线板来传输插件之间的通讯。主要包括模拟量采集、开入和开出功能。

　　1.1 模拟插件

　　模拟插件包括电压和电流变送器两部分。采集的模拟量包括：保护用三相电流，Ia、Ib、Ic和零序电流I0，测量用三相电流，Ia、Ib、Ic等电流输入，三相电压Ua、Ub、Uc等以及不平衡电流或不平衡电压输入。

　　1.2 测控插件

　　测控插件是本装置的核心插件，包含微处理器CPU、NVRAM、模拟量输入电路、A/D转换电路、通讯线光电隔离电路、开关量输入电路、开关量输出电路。插件采用多层印制板和表面贴装工艺制作。

　　1.3 跳闸插件

　　跳闸插件构成跳合闸出口、自保持、防跳(可选)和中央信号等功能，主测控插件发送电平信号到跳闸插件，控制跳闸插件上的小型继电器跳开或合，当继电器合时电路接通，便输出一个电平信号，作为对电力系统中断路器的控制信号。

　　1.4 技术特点

　　该装置具有多种电气量的测量功能(如电压量、电流量等)，可以接收电力系统中的交流电压、电流，并通过模数转换芯片将模拟信号转成数字信号，利用相应的傅里叶变换程序作相应的计算(如有功、无功、功率因数、电能、频率等)，将所得的数字信号转换成相应的数字量(如所需的有功功率和无功功率等变量都是具有实部、虚部和小数部分的)供程序计算使用的。