MSP430在電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)模塊中的應(yīng)用

摘 要：為實(shí)現(xiàn)10 kV配電網(wǎng)的微機(jī)保護(hù)功能，在此采用MSP430F1611單片機(jī)采集配電網(wǎng)的電流、電壓以及開關(guān)的狀態(tài)，并根據(jù)所采集的電壓、電流對配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，利用串口總線實(shí)現(xiàn)與測量模塊、人機(jī)界面模塊的通信。從硬件和軟件兩方面詳細(xì)說明該裝置的結(jié)構(gòu)和功能。對裝置的每一部分都做了詳細(xì)的介紹，并附有插圖。詳細(xì)分析了主要技術(shù)指標(biāo)，并給出主程序和中段程序的流程圖。該裝置已經(jīng)可靠地應(yīng)用在10 kV配電網(wǎng)中。
關(guān)鍵詞：微機(jī)保護(hù)；數(shù)據(jù)采集；三段電流保護(hù)；零序保護(hù)；自動重合閘

0 引 言
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷注入了新的活力。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。從20世紀(jì)90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代。
電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)，以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力、高級語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺PC機(jī)的功能。
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運(yùn)行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。本文以 MSP430F1611單片機(jī)為基礎(chǔ)，通過采集配電網(wǎng)的電流、電壓以及開關(guān)的狀態(tài)；對配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，其內(nèi)容包括電流速斷保護(hù)、三段式過流保護(hù)、反時限保護(hù)、零序保護(hù)和帶后加速的三相一次重合閘，并且利用串口總線實(shí)現(xiàn)與測量模塊、人機(jī)界面模塊的通信。

l 硬件部分
1．1 概述
微機(jī)保護(hù)的硬件由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)等組成。整體原理圖如圖1所示。通常整套硬件是用單獨(dú)的專用機(jī)箱組裝的。

1．2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件組成
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又稱模擬量輸入系統(tǒng)，它的作用是將互感器次側(cè)輸出的電壓、電流等模擬量經(jīng)過隔離、采樣、A／D轉(zhuǎn)換等步驟轉(zhuǎn)化為計算機(jī)能接受與識別的數(shù)字量，然后經(jīng)過CPU主系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與運(yùn)算，開關(guān)量輸出輸入系統(tǒng)的作用主要是輸出跳閘、信號等信息。本文的裝置共有8路數(shù)據(jù)采集輸入，其中的一路見圖2。該系統(tǒng)中，共有3個部分組成：互感器與變換器、低通有源濾波器、限壓電路。