專利名稱：干式空芯電抗器預(yù)警保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電器設(shè)備的預(yù)警保護(hù)裝置，特別是一種干式空芯電抗器的預(yù)警保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前，在電氣化鐵路中，由于機(jī)車加速、恒速、惰行、制動(dòng)各種工況的影響，造成了供電系統(tǒng)的許多無功功率，為了防止較大的無功功率和沖擊電流對(duì)電網(wǎng)的影響，大都采用電容和電抗器補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償。原來采用的油浸式電抗器，由于運(yùn)行中維護(hù)工作量大的原因，已逐步被耐溫特性好、損耗較低的干式電抗器所代替。但這種電抗器在運(yùn)行中也出現(xiàn)了如下問題1.做沖擊試驗(yàn)時(shí)著火；2.運(yùn)行中著火；3.缺乏必要的保護(hù)并存在死區(qū)。
鐵路系統(tǒng)并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置基本上采用電抗器后置這種接線形式，這樣在電抗器匝間、層間以及繞組線包間、串聯(lián)電抗器與電容器連接線對(duì)地發(fā)生短路時(shí)，由于串聯(lián)電抗器被全部或部分旁路，使濾波器支路阻抗增大，造成短路電流小于濾波器正常工作電流，以致現(xiàn)在使用的繼電保護(hù)無法識(shí)別這種故障而形成死區(qū)。
導(dǎo)致電抗器絕緣破壞燒壞電抗器的主要原因是1.運(yùn)行環(huán)境；2.合閘時(shí)沖擊；3.系統(tǒng)產(chǎn)生的高次諧波造成的沖擊電壓。這是現(xiàn)有干式空芯電抗器在電氣化鐵路運(yùn)行中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種干式空芯電抗器預(yù)警保護(hù)裝置，以解決干式空芯電抗器在運(yùn)行中的燒壞問題。
本發(fā)明的目的可以通過下述實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)本裝置包括有主MCU系統(tǒng)、看門狗及實(shí)時(shí)鐘、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、從MCU系統(tǒng)、LED驅(qū)動(dòng)、LCD驅(qū)動(dòng)、端子、電源、通訊接口、模擬量輸入及調(diào)理、控制出口及空接點(diǎn)輸出、開關(guān)量輸入回路和端子’構(gòu)成，其特征是主MCU系統(tǒng)內(nèi)有主CPU、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其型號(hào)分別為80C196KC、PSD813F2和62C64；看門狗及實(shí)時(shí)鐘的型號(hào)為FM3164；模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為MAX197；從MCU系統(tǒng)內(nèi)有從CPU和數(shù)據(jù)地址鎖存，其型號(hào)為W77E58和74HC573；LED驅(qū)動(dòng)的型號(hào)為1416(UL2004)；LCD驅(qū)動(dòng)的型號(hào)為74HC00；端子連接主板與電源板；電源主要元件有模塊電源、三端穩(wěn)壓器和直流隔離，其型號(hào)為HAD15-12、7805和DC5S5；通訊接口內(nèi)有電平轉(zhuǎn)換器MAX232和光偶6N137；模擬量輸入及調(diào)理內(nèi)有電壓互感器和運(yùn)算放大器，其型號(hào)為HL88V和HL86，LM358；控制出口及空接點(diǎn)輸出內(nèi)有與非門、OC門、繼電器和固體繼電器，其型號(hào)分別為74HC00、2004、HIT5-01和SSR.3A；開關(guān)量輸入回路內(nèi)有光偶，其型號(hào)為TLP521-2；端子’內(nèi)有控制接口和電源板與出口板間連接，其型號(hào)分別為JPL3C-20和LDC20；其連接關(guān)系為主MCU系統(tǒng)與看門狗及實(shí)時(shí)鐘之間，看門狗及實(shí)時(shí)鐘的型號(hào)為FM3164，其具有I2C接口，主MCU89C196KC用P1.4和P1.5與FN3164連接，交換數(shù)據(jù)；主MCU系統(tǒng)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為MAX197，MAX197為總線接口，直接連接在MCU的AB、DB、CB三總線上；主MCU系統(tǒng)和從MCU系統(tǒng)之間，從MCU的型號(hào)為W77E58，其具有雙串口，使用其中的串口0與主MCU80C196KC的串口連接，用異步通訊方式交換信息；主MCU系統(tǒng)與控制出口及空接點(diǎn)輸出之間，80C196KC的高速輸出口通過與非門及1416驅(qū)動(dòng)固體繼電器和小繼電器；主MCU系統(tǒng)與開關(guān)量輸入回路之間，開關(guān)量信號(hào)經(jīng)光耦隔離后接入80C196KC的PO口；模數(shù)轉(zhuǎn)換器與模擬量輸入調(diào)理之間，模擬量信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后，接入MAX197的模擬量輸入通道；從MCU系統(tǒng)與LED驅(qū)動(dòng)之間，從MCUW77E58的P3.P4口通過OC門電路1416驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED；從MCU系統(tǒng)與LCD驅(qū)動(dòng)之間，LCD驅(qū)動(dòng)的總線模式為MOTOROLA制式，其E信號(hào)由W77E58的WR.RD和片選信號(hào)經(jīng)過與非門的邏輯變換產(chǎn)生；從MCU系統(tǒng)與通訊接口之間，從MCUW77E58的串口1經(jīng)過MAX332變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)RS232接口與其它設(shè)備通訊；電源為裝置各部分提供工作電源；端子、端子’是各板之間連接的接口。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為1.設(shè)有穩(wěn)態(tài)阻抗比保護(hù)，在線監(jiān)測運(yùn)行中XL/XC值出現(xiàn)電抗器故障或既有保護(hù)死區(qū)時(shí)告警或延時(shí)跳閘功能。2.設(shè)有過度過程電流變化率(di/dt)、電壓變化率(du/dt)保護(hù)，在電抗器線圈匝間、層間短路時(shí)，電壓(流)負(fù)向變化，告警或跳閘。3.為防止母線電壓被動(dòng)造成誤出口，以母線電壓變化率作為閉鎖條件。4.監(jiān)測母線電壓過零點(diǎn)時(shí)配合斷路器固有動(dòng)作時(shí)間投入并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，其時(shí)間精確到us級(jí)，可以有效減少高次諧波分量和涌流對(duì)電容、電抗器的沖擊。5.其模擬量采用校正的方式消除了以往電位器調(diào)整所帶來的誤差偏大和運(yùn)行中漂移問題。同時(shí)，無須多次接入斷路器輔助接點(diǎn)，減少了引線數(shù)量，對(duì)斷路器拒動(dòng)和輔助接點(diǎn)粘連問題均能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
四

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
圖1裝置總體框架圖。
圖2主板主MCU部分原理圖。
圖3主板從MCU部分原理圖。
圖4電源板電源及模擬量整形原理圖。
圖5控制出口及開關(guān)量輸入原理圖。
圖6控制保護(hù)原理圖。
圖7保護(hù)單元背板端子排圖。
圖8保護(hù)及控制邏輯圖。
圖9裝置外觀圖。
如圖1-9所示，本裝置包括有主MCU系統(tǒng)1、看門狗及實(shí)時(shí)鐘2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、從MCU系統(tǒng)4、LED驅(qū)動(dòng)5、LCD驅(qū)動(dòng)6、端子7、電源8、通訊借口9、模擬量輸入及調(diào)理10、控制出口及空接點(diǎn)輸出11、開關(guān)量輸入回路12和端子’13構(gòu)成，其特征是主MCU系統(tǒng)1內(nèi)有主CPU、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其型號(hào)分別為80C196KC、PSD813F2和62C64；看門狗及實(shí)時(shí)鐘2的型號(hào)為FM3164；模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的型號(hào)為MAX197；從MCU系統(tǒng)4內(nèi)有從CPU和數(shù)據(jù)地址鎖存，其型號(hào)為W77E58和74HC573；LED驅(qū)動(dòng)5的型號(hào)為1416UL2004；LCD驅(qū)動(dòng)6的型號(hào)為74HC00；端子7連接主板與電源板；電源8主要元件有模塊電源、三端穩(wěn)壓器和直流隔離，其型號(hào)為HAD15-12、7805和DC5S5；通訊接口9內(nèi)有電平轉(zhuǎn)換器MAX232和光偶6N137；模擬量輸入及調(diào)理10內(nèi)有電壓互感器和運(yùn)算放大器，其型號(hào)為HL88V和HL86，LM358；控制出口及空接點(diǎn)輸出11內(nèi)有與非門、OC門、繼電器和固體繼電器，其型號(hào)分別為74HC00、2004、HIT5-01和SSR.3A；開關(guān)量輸入回路12內(nèi)有光偶，其型號(hào)為TLP521-2；端子’13內(nèi)有控制接口和電源板與出口板間連接，其型號(hào)分別為JPL3C-20和LDC20；其連接關(guān)系為主MCU系統(tǒng)1與看門狗及實(shí)時(shí)鐘2之間，看門狗及實(shí)時(shí)鐘2的型號(hào)為FM3164，其具有12C接口，主MCU89C196KC用P1.4和P1.5與FN3164連接，交換數(shù)據(jù)；主MCU系統(tǒng)1和模數(shù)轉(zhuǎn)換器3之間，模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的型號(hào)為MAX197，MAX197為總線接口，直接連接在MCU的AB、DB、CB三總線上；主MCU系統(tǒng)1和從MCU系統(tǒng)4之間，從MCU的型號(hào)為W77E58，其具有雙串口，使用其中的串口0與主MCU80C196KC的串口連接，用異步通訊方式交換信息；主MCU系統(tǒng)1與控制出口及空接點(diǎn)輸出11之間，80C196KC的高速輸出口通過與非門及1416驅(qū)動(dòng)固體繼電器和小繼電器；主MCU系統(tǒng)1與開關(guān)量輸入回路12之間，開關(guān)量信號(hào)經(jīng)光偶隔離后接入80C196KC的PO口；模數(shù)轉(zhuǎn)換器3與模擬量輸入調(diào)理10之間，模擬量信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后，接入MAX197的模擬量輸入通道；從MCU系統(tǒng)4與LED驅(qū)動(dòng)5之間，從MCUW77E58的P3.P4口通過OC門電路1416驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED；從MCU系統(tǒng)4與LCD驅(qū)動(dòng)6之間，LCD驅(qū)動(dòng)的總線模式為MOTOROLA制式，其E信號(hào)由W77E58的WR.RD和片選信號(hào)經(jīng)過與非門的邏輯變換產(chǎn)生；從MCU系統(tǒng)4與通訊接口9之間，從MCUW77E58的串口1經(jīng)過MAX332變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)RS232接口與其它設(shè)備通訊；電源8為裝置各部分提供工作電源；端子7、端子’13是各板之間連接的接口。
權(quán)利要求
1.一種干式空心電抗器預(yù)警保護(hù)裝置，包括由主MCU系統(tǒng)(1)、看門狗及實(shí)時(shí)鐘(2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)、從MCU系統(tǒng)(4)、LED驅(qū)動(dòng)(5)、LCD驅(qū)動(dòng)(6)、端子(7)、電源(8)、通訊借口(9)、模擬量輸入及調(diào)理(10)、控制出口及空接點(diǎn)輸出(11)、開關(guān)量輸入回路(12)和端子’(13)構(gòu)成，其特征是主MCU系統(tǒng)(1)內(nèi)有主CPU、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其型號(hào)分別為80C196KC、PSD813F2和62C64；看門狗及實(shí)時(shí)鐘(2)的型號(hào)為FM3164；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)的型號(hào)為MAX197；從MCU系統(tǒng)(4)內(nèi)有從CPU和數(shù)據(jù)地址鎖存，其型號(hào)為W77E58和74HC573；LED驅(qū)動(dòng)(5)的型號(hào)為1416(UL2004)；LCD驅(qū)動(dòng)(6)的型號(hào)為74HC00；端子(7)連接主板與電源板；電源(8)主要元件有模塊電源、三端穩(wěn)壓器和直流隔離，其型號(hào)為HAD15-12、7805和DC5S5；通訊接口(9)內(nèi)有電平轉(zhuǎn)換器MAX232和光偶6N137；模擬量輸入及調(diào)理(10)內(nèi)有電壓互感器和運(yùn)算放大器，其型號(hào)為HL88V和HL86，LM358；控制出口及空接點(diǎn)輸出(11)內(nèi)有與非門、OC門、繼電器和固體繼電器，其型號(hào)分別為74HC00、2004、HIT5-01和SSR.3A；開關(guān)量輸入回路(12)內(nèi)有光偶，其型號(hào)為TLP521-2；端子’(13)內(nèi)有控制接口和電源板與出口板間連接，其型號(hào)分別為JPL3C-20和LDC20；其連接關(guān)系為主MCU系統(tǒng)(1)與看門狗及實(shí)時(shí)鐘(2)之間，看門狗及實(shí)時(shí)鐘(2)的型號(hào)為FM3164，其具有12C接口，主MCU89C196KC用P1.4和P1.5與FN3164連接，交換數(shù)據(jù)；主MCU系統(tǒng)(1)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)之間，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)的型號(hào)為MAX197，MAX197為總線接口，直接連接在MCU的AB、DB、CB三總線上；主MCU系統(tǒng)(1)和從MCU系統(tǒng)(4)之間，從MCU的型號(hào)為W77E58，其具有雙串口，使用其中的串口O與主MCU80C196KC的串口連接，用異步通訊方式交換信息；主MCU系統(tǒng)(1)與控制出口及空接點(diǎn)輸出(11)之間，80C196KC的高速輸出口通過與非門及1416驅(qū)動(dòng)固體繼電器和小繼電器；主MCU系統(tǒng)(1)與開關(guān)量輸入回路(12)之間，開關(guān)量信號(hào)經(jīng)光偶隔離后接入80C196KC的PO口；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)與模擬量輸入調(diào)理(10)之間，模擬量信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后，接入MAX197的模擬量輸入通道；從MCU系統(tǒng)(4)與LED驅(qū)動(dòng)(5)之間，從MCUW77E58的P3.P4口通過OC門電路1416驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED；從MCU系統(tǒng)(4)與LCD驅(qū)動(dòng)(6)之間，LCD驅(qū)動(dòng)的總線模式為MOTOROLA制式，其E信號(hào)由W77E58的WR.RD和片選信號(hào)經(jīng)過與非門的邏輯變換產(chǎn)生；從MCU系統(tǒng)(4)與通訊接口(9)之間，從MCUW77E58的串口1經(jīng)過MAX332變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)RS232接口與其它設(shè)備通訊；電源(8)為裝置各部分提供工作電源；端子(7)、端子’(13)是各板之間連接的接口。
全文摘要
一種干式空芯電抗器預(yù)警保護(hù)裝置，包括有主MCU系統(tǒng)、看門狗及實(shí)時(shí)鐘、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、從MCU系統(tǒng)、LED驅(qū)動(dòng)、LCD驅(qū)動(dòng)、端子、電源、通訊借口、模擬量輸入及調(diào)理、控制出口及空接點(diǎn)輸出、開關(guān)輸入回路和端子’構(gòu)成，其特點(diǎn)是更多地采用了多功能的集成芯片，減少離散件的使用，簡化硬件構(gòu)造，能夠很好減少故障點(diǎn)，從而能夠大大提高本裝置的可靠性。其優(yōu)點(diǎn)為硬件集成化程度高，軟件邏輯科學(xué)合理，能夠很好起到對(duì)干式空芯電抗器的預(yù)警保護(hù)作用，是一種理想的干式空芯電抗器的預(yù)警保護(hù)裝置。
文檔編號(hào)H02H7/00GK1649226SQ20051001231
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月8日
發(fā)明者陳長杰, 薛芳群, 柴書明, 楊玉林, 李彥吉, 馬付科, 郭艷芳, 劉永濤, 趙強(qiáng), 韓新春, 朱建國, 馬延強(qiáng) 申請人:石家莊鐵路分局邯鄲供電段