MSP430在電力系統(tǒng)微機保護模塊中的應用

摘 要：為實現(xiàn)10 kV配電網的微機保護功能，在此采用MSP430F1611單片機采集配電網的電流、電壓以及開關的狀態(tài)，并根據(jù)所采集的電壓、電流對配電網實現(xiàn)保護功能，利用串口總線實現(xiàn)與測量模塊、人機界面模塊的通信。從硬件和軟件兩方面詳細說明該裝置的結構和功能。對裝置的每一部分都做了詳細的介紹，并附有插圖。詳細分析了主要技術指標，并給出主程序和中段程序的流程圖。該裝置已經可靠地應用在10 kV配電網中。
關鍵詞：微機保護；數(shù)據(jù)采集；三段電流保護；零序保護；自動重合閘

0 引 言
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發(fā)展又為繼電保護技術的發(fā)展不斷注入了新的活力。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。從20世紀90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。
電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應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，強大的通信能力，與其他保護、控制裝置和調度聯(lián)網，以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網絡資源的能力、高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。
計算機網絡可從網上獲取電力系統(tǒng)運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元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。本文以 MSP430F1611單片機為基礎，通過采集配電網的電流、電壓以及開關的狀態(tài)；對配電網實現(xiàn)保護，其內容包括電流速斷保護、三段式過流保護、反時限保護、零序保護和帶后加速的三相一次重合閘，并且利用串口總線實現(xiàn)與測量模塊、人機界面模塊的通信。

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

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輸出的電壓、電流等模擬量經過隔離、采樣、A／D轉換等步驟轉化為計算機能接受與識別的數(shù)字量，然后經過CPU主系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與運算，開關量輸出輸入系統(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。