单片机在电力系统微机保护模块中的应用

　　1．3 CPU

　　MSP430系列单片机是由美国德州仪器设计开发的。这是一种具有超低功耗特性、功能强大的单片机。它具有处理能力强，运行速度快，功耗低等优点。具体介绍参考文献。

　　1．4 开关量输入／输出系统硬件组成

　　对微机保护装置的开关量输入／输出，即接点状态的输入／输出可以分为两类：安装在装置面版上的接点；从装置外部经过端子排引入装置的接点。

　　保护模块不仅要有保护装置，还要与测量显示模块实现异步通信。要从测量显示模块得到设定值及从自身得到闸刀的开关状态，必须要有开关量的输入输出。从其他模块得到的开关量直接接在P3口上，而自身得到的开关量需要有开关量输入电路。

　　1．4．1 开关量输入电路

　　图5中，开关量经过光电隔离后与CPU相连。其中，当输人端为高电平时，输出端为低电平。

　　1．4．2 开关量输出电路

　　开关量输出电路是跳闸合闸信号的通道，低电平有效，如图6所示。

　　2 软件部分

　　微机保护的软件由初始化模块、数据采集模块、故障计算模块、故障检出模块、数字滤波模块及自检模块等组成。其核心部分是故障计算模块和故障检出模块，这些模块是根据所需保护的保护算法用高级语言编写的。

　　2．1 主要技术指标

　　2．1．1 电流速断保护

　　电流速断保护指当电流超过一定值，闸刀立即断开。这个一定值Idz1由用户自行设定。用户在显示模块中设定后，通过异步通信传输到保护模块中。由于是计算机控制，所谓的立即断开是指经过连续数次采样，每次采样值都在设定值之上，CPU输出跳闸信号。这里采用6次采样后跳闸。

　　互感器与变换器分别包括电流和电压。互感器的作用是采集母线上的电流和电压，并将其转换成单片机可接受的电流和电压值。这里选择CS-TA1型互感器，一般将二次侧的电流值变为5 A。另外，由于要求实现零序保护，将B相的电流互感器设定为零序互感器。电流变换器是将互感器的二次侧电流再一次变换。MSP430F1611所接收的电压最大值为3．3 V，但作为保护电路，要考虑到瞬时脉冲电流的最大值可能远大于平均值，所以设计的电路可以使单片机承受正常电流20倍以上的冲击。

　　电网上采集的电流电压有高次谐波，不利于软件求出电流平均值，因此要加入低通有源滤波器，见图3。

　　图3中，Vo：Vi=1+R7／R6，可以选R*00 Ω，R，=240 Ω。该有源滤波器的特征频率叫ωn=1／(RC)。对于工频为50 Hz的交流电，采样频率f=600 Hz。根据香农采样定理，取R8=4 kΩ，C1=1μF，可以达到滤波的功能。另外，滤波器的地与单片机的地是一致的。

　　由于MSP430F1611的容许电压是3．3 V，而电网电流可能产生瞬时脉动而造成单片机的烧毁，因而要有一限压电路。如图4所示。

　　图4中，因二极管的存在，输入A／D转换器的电压被限制在3．3 V以下。同时两个电阻产生分压效果。当电压过高，会使二极管导通，输入A／D转换器的电压会箝制在3．3 V。

　　1．3 CPU

　　MSP430系列单片机是由美国德州仪器设计开发的。这是一种具有超低功耗特性、功能强大的单片机。它具有处理能力强，运行速度快，功耗低等优点。具体介绍参考文献。

　　1．4 开关量输入／输出系统硬件组成

　　对微机保护装置的开关量输入／输出，即接点状态的输入／输出可以分为两类：安装在装置面版上的接点；从装置外部经过端子排引入装置的接点。