专利名称：干式空芯电抗器预警保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电器设备的预警保护装置，特别是一种干式空芯电抗器的预警保护装置。
背景技术：
目前，在电气化铁路中，由于机车加速、恒速、惰行、制动各种工况的影响，造成了供电系统的许多无功功率，为了防止较大的无功功率和冲击电流对电网的影响，大都采用电容和电抗器补偿装置进行补偿。原来采用的油浸式电抗器，由于运行中维护工作量大的原因，已逐步被耐温特性好、损耗较低的干式电抗器所代替。但这种电抗器在运行中也出现了如下问题1.做冲击试验时着火；2.运行中着火；3.缺乏必要的保护并存在死区。
铁路系统并联电容补偿装置基本上采用电抗器后置这种接线形式，这样在电抗器匝间、层间以及绕组线包间、串联电抗器与电容器连接线对地发生短路时，由于串联电抗器被全部或部分旁路，使滤波器支路阻抗增大，造成短路电流小于滤波器正常工作电流，以致现在使用的继电保护无法识别这种故障而形成死区。
导致电抗器绝缘破坏烧坏电抗器的主要原因是1.运行环境；2.合闸时冲击；3.系统产生的高次谐波造成的冲击电压。这是现有干式空芯电抗器在电气化铁路运行中存在的问题。
发明内容
本发明的目的是发明一种干式空芯电抗器预警保护装置，以解决干式空芯电抗器在运行中的烧坏问题。
本发明的目的可以通过下述实施方案来实现本装置包括有主MCU系统、看门狗及实时钟、模数转换器、从MCU系统、LED驱动、LCD驱动、端子、电源、通讯接口、模拟量输入及调理、控制出口及空接点输出、开关量输入回路和端子’构成，其特征是主MCU系统内有主CPU、程序存储器和数据存储器，其型号分别为80C196KC、PSD813F2和62C64；看门狗及实时钟的型号为FM3164；模数转换器的型号为MAX197；从MCU系统内有从CPU和数据地址锁存，其型号为W77E58和74HC573；LED驱动的型号为1416(UL2004)；LCD驱动的型号为74HC00；端子连接主板与电源板；电源主要元件有模块电源、三端稳压器和直流隔离，其型号为HAD15-12、7805和DC5S5；通讯接口内有电平转换器MAX232和光偶6N137；模拟量输入及调理内有电压互感器和运算放大器，其型号为HL88V和HL86，LM358；控制出口及空接点输出内有与非门、OC门、继电器和固体继电器，其型号分别为74HC00、2004、HIT5-01和SSR.3A；开关量输入回路内有光偶，其型号为TLP521-2；端子’内有控制接口和电源板与出口板间连接，其型号分别为JPL3C-20和LDC20；其连接关系为主MCU系统与看门狗及实时钟之间，看门狗及实时钟的型号为FM3164，其具有I2C接口，主MCU89C196KC用P1.4和P1.5与FN3164连接，交换数据；主MCU系统和模数转换器之间，模数转换器的型号为MAX197，MAX197为总线接口，直接连接在MCU的AB、DB、CB三总线上；主MCU系统和从MCU系统之间，从MCU的型号为W77E58，其具有双串口，使用其中的串口0与主MCU80C196KC的串口连接，用异步通讯方式交换信息；主MCU系统与控制出口及空接点输出之间，80C196KC的高速输出口通过与非门及1416驱动固体继电器和小继电器；主MCU系统与开关量输入回路之间，开关量信号经光耦隔离后接入80C196KC的PO口；模数转换器与模拟量输入调理之间，模拟量信号经过调理后，接入MAX197的模拟量输入通道；从MCU系统与LED驱动之间，从MCUW77E58的P3.P4口通过OC门电路1416驱动发光二极管LED；从MCU系统与LCD驱动之间，LCD驱动的总线模式为MOTOROLA制式，其E信号由W77E58的WR.RD和片选信号经过与非门的逻辑变换产生；从MCU系统与通讯接口之间，从MCUW77E58的串口1经过MAX332变为标准RS232接口与其它设备通讯；电源为装置各部分提供工作电源；端子、端子’是各板之间连接的接口。
本发明的优点为1.设有稳态阻抗比保护，在线监测运行中XL/XC值出现电抗器故障或既有保护死区时告警或延时跳闸功能。2.设有过度过程电流变化率(di/dt)、电压变化率(du/dt)保护，在电抗器线圈匝间、层间短路时，电压(流)负向变化，告警或跳闸。3.为防止母线电压被动造成误出口，以母线电压变化率作为闭锁条件。4.监测母线电压过零点时配合断路器固有动作时间投入并联电容补偿装置，其时间精确到us级，可以有效减少高次谐波分量和涌流对电容、电抗器的冲击。5.其模拟量采用校正的方式消除了以往电位器调整所带来的误差偏大和运行中漂移问题。同时，无须多次接入断路器辅助接点，减少了引线数量，对断路器拒动和辅助接点粘连问题均能及时发现。
四
下面将结合附图对本发明作进一步地详细说明。
图1装置总体框架图。
图2主板主MCU部分原理图。
图3主板从MCU部分原理图。
图4电源板电源及模拟量整形原理图。
图5控制出口及开关量输入原理图。
图6控制保护原理图。
图7保护单元背板端子排图。
图8保护及控制逻辑图。
图9装置外观图。
如图1-9所示，本装置包括有主MCU系统1、看门狗及实时钟2、模数转换器3、从MCU系统4、LED驱动5、LCD驱动6、端子7、电源8、通讯借口9、模拟量输入及调理10、控制出口及空接点输出11、开关量输入回路12和端子’13构成，其特征是主MCU系统1内有主CPU、程序存储器和数据存储器，其型号分别为80C196KC、PSD813F2和62C64；看门狗及实时钟2的型号为FM3164；模数转换器3的型号为MAX197；从MCU系统4内有从CPU和数据地址锁存，其型号为W77E58和74HC573；LED驱动5的型号为1416UL2004；LCD驱动6的型号为74HC00；端子7连接主板与电源板；电源8主要元件有模块电源、三端稳压器和直流隔离，其型号为HAD15-12、7805和DC5S5；通讯接口9内有电平转换器MAX232和光偶6N137；模拟量输入及调理10内有电压互感器和运算放大器，其型号为HL88V和HL86，LM358；控制出口及空接点输出11内有与非门、OC门、继电器和固体继电器，其型号分别为74HC00、2004、HIT5-01和SSR.3A；开关量输入回路12内有光偶，其型号为TLP521-2；端子’13内有控制接口和电源板与出口板间连接，其型号分别为JPL3C-20和LDC20；其连接关系为主MCU系统1与看门狗及实时钟2之间，看门狗及实时钟2的型号为FM3164，其具有12C接口，主MCU89C196KC用P1.4和P1.5与FN3164连接，交换数据；主MCU系统1和模数转换器3之间，模数转换器3的型号为MAX197，MAX197为总线接口，直接连接在MCU的AB、DB、CB三总线上；主MCU系统1和从MCU系统4之间，从MCU的型号为W77E58，其具有双串口，使用其中的串口0与主MCU80C196KC的串口连接，用异步通讯方式交换信息；主MCU系统1与控制出口及空接点输出11之间，80C196KC的高速输出口通过与非门及1416驱动固体继电器和小继电器；主MCU系统1与开关量输入回路12之间，开关量信号经光偶隔离后接入80C196KC的PO口；模数转换器3与模拟量输入调理10之间，模拟量信号经过调理后，接入MAX197的模拟量输入通道；从MCU系统4与LED驱动5之间，从MCUW77E58的P3.P4口通过OC门电路1416驱动发光二极管LED；从MCU系统4与LCD驱动6之间，LCD驱动的总线模式为MOTOROLA制式，其E信号由W77E58的WR.RD和片选信号经过与非门的逻辑变换产生；从MCU系统4与通讯接口9之间，从MCUW77E58的串口1经过MAX332变为标准RS232接口与其它设备通讯；电源8为装置各部分提供工作电源；端子7、端子’13是各板之间连接的接口。
权利要求
1.一种干式空心电抗器预警保护装置，包括由主MCU系统(1)、看门狗及实时钟(2)、模数转换器(3)、从MCU系统(4)、LED驱动(5)、LCD驱动(6)、端子(7)、电源(8)、通讯借口(9)、模拟量输入及调理(10)、控制出口及空接点输出(11)、开关量输入回路(12)和端子’(13)构成，其特征是主MCU系统(1)内有主CPU、程序存储器和数据存储器，其型号分别为80C196KC、PSD813F2和62C64；看门狗及实时钟(2)的型号为FM3164；模数转换器(3)的型号为MAX197；从MCU系统(4)内有从CPU和数据地址锁存，其型号为W77E58和74HC573；LED驱动(5)的型号为1416(UL2004)；LCD驱动(6)的型号为74HC00；端子(7)连接主板与电源板；电源(8)主要元件有模块电源、三端稳压器和直流隔离，其型号为HAD15-12、7805和DC5S5；通讯接口(9)内有电平转换器MAX232和光偶6N137；模拟量输入及调理(10)内有电压互感器和运算放大器，其型号为HL88V和HL86，LM358；控制出口及空接点输出(11)内有与非门、OC门、继电器和固体继电器，其型号分别为74HC00、2004、HIT5-01和SSR.3A；开关量输入回路(12)内有光偶，其型号为TLP521-2；端子’(13)内有控制接口和电源板与出口板间连接，其型号分别为JPL3C-20和LDC20；其连接关系为主MCU系统(1)与看门狗及实时钟(2)之间，看门狗及实时钟(2)的型号为FM3164，其具有12C接口，主MCU89C196KC用P1.4和P1.5与FN3164连接，交换数据；主MCU系统(1)和模数转换器(3)之间，模数转换器(3)的型号为MAX197，MAX197为总线接口，直接连接在MCU的AB、DB、CB三总线上；主MCU系统(1)和从MCU系统(4)之间，从MCU的型号为W77E58，其具有双串口，使用其中的串口O与主MCU80C196KC的串口连接，用异步通讯方式交换信息；主MCU系统(1)与控制出口及空接点输出(11)之间，80C196KC的高速输出口通过与非门及1416驱动固体继电器和小继电器；主MCU系统(1)与开关量输入回路(12)之间，开关量信号经光偶隔离后接入80C196KC的PO口；模数转换器(3)与模拟量输入调理(10)之间，模拟量信号经过调理后，接入MAX197的模拟量输入通道；从MCU系统(4)与LED驱动(5)之间，从MCUW77E58的P3.P4口通过OC门电路1416驱动发光二极管LED；从MCU系统(4)与LCD驱动(6)之间，LCD驱动的总线模式为MOTOROLA制式，其E信号由W77E58的WR.RD和片选信号经过与非门的逻辑变换产生；从MCU系统(4)与通讯接口(9)之间，从MCUW77E58的串口1经过MAX332变为标准RS232接口与其它设备通讯；电源(8)为装置各部分提供工作电源；端子(7)、端子’(13)是各板之间连接的接口。
全文摘要
一种干式空芯电抗器预警保护装置，包括有主MCU系统、看门狗及实时钟、模数转换器、从MCU系统、LED驱动、LCD驱动、端子、电源、通讯借口、模拟量输入及调理、控制出口及空接点输出、开关输入回路和端子’构成，其特点是更多地采用了多功能的集成芯片，减少离散件的使用，简化硬件构造，能够很好减少故障点，从而能够大大提高本装置的可靠性。其优点为硬件集成化程度高，软件逻辑科学合理，能够很好起到对干式空芯电抗器的预警保护作用，是一种理想的干式空芯电抗器的预警保护装置。
文档编号H02H7/00GK1649226SQ20051001231
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月8日 优先权日2005年1月8日
发明者陈长杰, 薛芳群, 柴书明, 杨玉林, 李彦吉, 马付科, 郭艳芳, 刘永涛, 赵强, 韩新春, 朱建国, 马延强 申请人:石家庄铁路分局邯郸供电段