4 32位ARM處理器在電力系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備中的應(yīng)用
鑒于32位ARM處理器有著較高主頻和較強(qiáng)運(yùn)算能力、可以方便嵌入操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，山東科技大學(xué)和山東省煤炭科學(xué)研究所開展了32位ARM處理器應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備的研究。
該微機(jī)保護(hù)裝置的CPU主系統(tǒng)微機(jī)計(jì)算部分由ARM S3C44BOX與外部擴(kuò)展的SDRAM和FLASH組成。S3C44BOX是SAMSUNG公司基于ARM7TDMI核的32位高速處理器，片上集成了豐富的外圍功能模塊，降低了系統(tǒng)應(yīng)用成本。模擬輸入電路的作用是隔離變換輸入電壓及完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，以便與CPU 接口。模擬量經(jīng)電流（電壓）互感器變成電壓信號，再進(jìn)行模數(shù)變換。經(jīng)過VFC方式變換后的數(shù)字脈沖被送到計(jì)數(shù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)累計(jì)，并且暫存在計(jì)數(shù)器內(nèi)部的緩沖器。由CPU定時(shí)來讀取累計(jì)值。開關(guān)量的輸入輸出包括斷路器和隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)或跳合閘位置繼電器接點(diǎn)輸入、外部裝置閉鎖重合閘觸點(diǎn)輸入及裝置連接片位置輸入等回路；外部的開關(guān)信號經(jīng)光電耦合器輸入。繼電保護(hù)開關(guān)量輸出主要有跳閘出口、重合閘出口及就地和中央信號出口等。開關(guān)量輸出回路經(jīng)光電隔離控制繼電器，提高了其抗干擾的能力。保護(hù)裝置的輸出與啟動(dòng)繼電器接點(diǎn)輸出閉鎖。
此項(xiàng)設(shè)計(jì)在ARM芯片內(nèi)嵌入了uClinux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作，每個(gè)任務(wù)都設(shè)一個(gè)優(yōu)先級，操作系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)優(yōu)先級可以動(dòng)態(tài)的切換任務(wù)。保護(hù)程序主要有微機(jī)保護(hù)主程序、采樣中斷服務(wù)程序和故障處理程序。微機(jī)保護(hù)主程序主要包括初始化、自檢、開中斷與等待中斷以及循環(huán)自檢等。采樣中斷服務(wù)程序主要包括采樣與計(jì)算、TV與TA斷線自檢以及保護(hù)啟動(dòng)元件。故障處理程序包括保護(hù)軟壓板的投切檢查、保護(hù)定值比較、保護(hù)邏輯判斷、跳閘處理程序和后加速部分。
5 自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈成套裝置的應(yīng)用
兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號煤礦鑒于礦井6kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)存在著電容電流超標(biāo)的危害，通過對傳統(tǒng)消弧線圈運(yùn)行中問題的深入研究，決定改用XBSG-6/40型自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈成套裝置。運(yùn)行幾年來，電網(wǎng)殘余無功電流實(shí)測值均小于3A，完全符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，而且投入補(bǔ)償速度快，運(yùn)行安全穩(wěn)定性良好。
該礦110/6kV終端變電所的一次側(cè)采用110kV進(jìn)線。隨著礦井負(fù)荷的增大，6kV配電網(wǎng)絡(luò)中單相接地電容電流也急劇增加。2005年6月測定6kV電網(wǎng)對地電容電流為46A，而《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定電容電流不允許超過20A。傳統(tǒng)的消弧線圈接地為避免產(chǎn)生共諧振而一直處于過補(bǔ)償狀態(tài)運(yùn)行，估算得到的電容電流與實(shí)際存在較大誤差，有可能由于殘流達(dá)不到有效抑制而產(chǎn)生弧光過電壓；手工調(diào)諧需短時(shí)停電而失去補(bǔ)償連續(xù)性，如遇系統(tǒng)故障又恰巧發(fā)生電網(wǎng)單相接地時(shí)易產(chǎn)生過電壓；由于補(bǔ)償方式不同導(dǎo)致殘流相差很大，微機(jī)選線裝置很難與傳統(tǒng)的消弧線圈結(jié)合工作。
自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈成套裝置通過消弧線圈的
電源開關(guān)柜投切消弧線圈，通過RS485接口接入變電所的綜合
自動(dòng)化系統(tǒng)。消弧線圈柜內(nèi)放置三相五柱式消弧線圈、電抗器、阻尼電阻箱、控制器及控制元件等。利用
電源開關(guān)柜與消弧線圈柜之間的控制電纜，可以實(shí)現(xiàn)閉鎖、各種保護(hù)跳閘、遠(yuǎn)程控制等功能。
礦井110kV變電所共有兩段母線，采用兩套XBSG-6/40型自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈成套裝置分別接在兩段母線上，平均分時(shí)補(bǔ)償。每臺(tái)消弧線圈的補(bǔ)償容量為50A，可調(diào)節(jié)范圍為30A。兩臺(tái)消弧線圈具有自動(dòng)聯(lián)機(jī)功能。當(dāng)母線投入的時(shí)候，兩臺(tái)消弧線圈并列運(yùn)行，總補(bǔ)償容量可以達(dá)到100A，調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)到60A。這樣既滿足了目前補(bǔ)償容量的需要，也為以后電網(wǎng)的擴(kuò)展預(yù)留了充分的發(fā)展空間。
近幾年來，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦對35kV變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用ND3000廠站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對全所的監(jiān)測、控制、繼電保護(hù)和運(yùn)行管理，滿足了電力系統(tǒng)要求的“四通”功能，建立了真正意義上的變電所綜合
自動(dòng)化系統(tǒng)，為礦井?dāng)?shù)字化建設(shè)提供了可貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，值得推廣應(yīng)用。
該系統(tǒng)包括廠站層和間隔層，兩者之間通過以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)，并且通過以太網(wǎng)與上級變電所和管理部門聯(lián)結(jié)。
間隔層主要為現(xiàn)場安裝的各類分散式ND300系列保護(hù)裝置，ND3000系列保護(hù)屏7臺(tái)、NDX320線路保護(hù)裝置42臺(tái)、NDT330變壓器保護(hù)裝置2臺(tái)和GPS校時(shí)裝置、NDR320電容器保護(hù)裝置2臺(tái)NDK330電抗器保護(hù)裝置2臺(tái)。它們互相獨(dú)立，并且與廠站層通訊。該保護(hù)裝置主要實(shí)現(xiàn)以下功能：顯示一次設(shè)備電氣主接線圖和運(yùn)行狀態(tài)；U線、U相、I線、I相、有功功率P、無功功率Q、頻率F和功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示；顯示事件、采樣值、定值、參數(shù)及傳動(dòng)
信息等菜單選項(xiàng)。
廠站層包括NDJ300自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)2套和NDM300通信管理裝置2臺(tái)。NDM300通信管理裝置實(shí)現(xiàn)與設(shè)備及遠(yuǎn)方調(diào)度的通訊接口，進(jìn)行
信息交換。NDJ300
自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是系統(tǒng)監(jiān)控單元，提供良好的人機(jī)界面，可以顯示以下信息：實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面；信息采集畫面；遙測數(shù)據(jù)曲線；有語音系統(tǒng)與之配合的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間顯示；故障錄波；保護(hù)
信息管理；電度量報(bào)表畫面。
另外，在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上安裝了RS232/485通信接口的新型智能電度表、直流屏和其它
智能設(shè)備，并且與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)保持正常通信，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程抄表和自動(dòng)抄表。35kV變電所是礦井的樞紐變電所，對于保障礦井供電安全可靠性起著關(guān)鍵的作用，大型變電所綜合
自動(dòng)化系統(tǒng)的成功應(yīng)用為該礦將來實(shí)施集中控制打下了良好的基礎(chǔ)。
7 分布式變電站微機(jī)監(jiān)測管理系統(tǒng)誕生
