MSP430在电力系统微机保护模块中的应用

摘 要：为实现10 kV配电网的微机保护功能，在此采用MSP430F1611单片机采集配电网的电流、电压以及开关的状态，并根据所采集的电压、电流对配电网实现保护功能，利用串口总线实现与测量模块、人机界面模块的通信。从硬件和软件两方面详细说明该装置的结构和功能。对装置的每一部分都做了详细的介绍，并附有插图。详细分析了主要技术指标，并给出主程序和中段程序的流程图。该装置已经可靠地应用在10 kV配电网中。
关键词：微机保护；数据采集；三段电流保护；零序保护；自动重合闸

0 引 言
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入了新的活力。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。从20世纪90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其他保护、控制装置和调度联网，以共享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。
计算机网络可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。本文以 MSP430F1611单片机为基础，通过采集配电网的电流、电压以及开关的状态；对配电网实现保护，其内容包括电流速断保护、三段式过流保护、反时限保护、零序保护和带后加速的三相一次重合闸，并且利用串口总线实现与测量模块、人机界面模块的通信。

l 硬件部分
1．1 概述
微机保护的硬件由数据采集系统、CPU主系统、开关量输入输出系统等组成。整体原理图如图1所示。通常整套硬件是用单独的专用机箱组装的。

1．2 数据采集系统硬件组成
数据采集系统又称模拟量输入系统，它的作用是将互感器次侧输出的电压、电流等模拟量经过隔离、采样、A／D转换等步骤转化为计算机能接受与识别的数字量，然后经过CPU主系统进行数据处理与运算，开关量输出输入系统的作用主要是输出跳闸、信号等信息。本文的装置共有8路数据采集输入，其中的一路见图2。该系统中，共有3个部分组成：互感器与变换器、低通有源滤波器、限压电路。