[信息与通信]《智能电器》第五章.ppt

第五章 智能电器监控器的设计 本章的学习目的及讨论内容 智能电器监控器是电器元件及开关设备智能控制的核心，也是实现电器智能化的基础。用于完成智能电器及开关设备现场运行时要求的全部功能。 智能电器监控器的设计是实现电器元件和开关设备智能化的关键环节，直接关系到智能电器的性能及电器智能化网络系统运行的可靠性。 随着微电子技术的发展，特别是嵌入式系统技术的推广和应用，为智能电器监控器提供了更完善的硬件和软件设计与开发环境。 本章讨论的主要内容 1）分析监控器硬件的功能模块划分及各模块的设计原理；介绍设计中常用的电路元件和集成电路芯片。 2）根据监控器软件的运行特点，说明常用的程序设计方法及其适用条件。 3）针对复杂程序的层次化、模块化设计，讨论嵌入式系统软件操作系统的设计思想和应用方法及其实时数据和历史数据的存放格式。 5.1 智能电器监控器的功能和硬件模块的划分 5.1.1 智能电器监控器的基本功能 1．测量和计量功能 完成被监控和保护对象的全部传统测量功能。 （1）电量：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和电能计量。 （2）非电量：环境和设备的工作温度、环境湿度、变压器内部气体压力等。 2．保护功能 1）保护功能的配置 智能电器的功能配置与其使用的电压等级、针对的监控和保护对象以及实际应用的场合有关。 （1）按工作电压等级配置 高压和低压电器在保护功能的配置和处理方法上不完全相同。 （2）按保护对象配置 线路保护、保护变压器和电动机保护的智能开关设备要求不同的功能配置。 （3）按应用场合配置 低压配电线路用框架式断路器和设备保护用塑壳式断路器、输、配电网中的馈电线路用FTU（馈线自动化终端）和变电站用RTU（远方终端）功能配置不同。 3．监控功能 （1）检测一次开关元件接点位置的状态变化、故障和正常操作的次数，达到一定次数后，提示相关信息（顺序记录事件SOE）。 （2）PT、CT及一次元件操作线圈等断线监测 ，一旦发现断线，立即给出报警信号并记录有关信息。 （3）监控器自检，包括对存储器、I/O接口寄存器、开关量输入通道、继电器命令出口电路的定时检查和校验。 （4）根据现场操作人员或网络后台管理系统的指令，设置开关设备保护定值和功能，完成一次元件合/分操作的自动、远动控制。 4. 通讯功能 实现后台管理系统与现场智能电器间的信息交换，完成对现场设备的监管和“4遥” 工作。 （1）遥测和遥信（信息上传） 现场设备（或称下位机）向后台管理设备（或称上位机）发送现场各种运行参数和开关设备状态。 （2）遥控和遥调（下发信息） 接受上位机下传的数字和命令，完成对现场设备运行参数、保护阈值和功能的设定、修改，以及对现场设备的操作控制。 5．人机交互功能 由键盘与显示器、指示灯配合完成。 1）实现的操作 （1）显示被监控对象某些指定（默认）的正常工作或故障状态的实时信息。 （2） 就地设置或修改设备运行参数或保护阈值，就地完成设备功能的投退。 （3）实时显示监控器自身工作状态。 （4）现场操作人员可以通过键盘输入要求显示指定的工作信息，如某些历史事件的记录或未指定显示的其他参数。 6．故障及事件信息记录 1）记录的故障种类 （1）故障录波 记录故障发生前、中、后规定的时间段内电压、电流波形。 （2）事件顺序记录（ SOE ）：指规定时间段内一次元件分、合闸次数，故障类型、时间及其他要求记录的事件。 5.1.2 硬件电路功能模块的划分 1、硬件电路模块划分原则 （1）按电路实现的功能划分模块。 （2）各模块在电路结构上尽可能相对独立。 （3）针对不同设备的具体要求，模块可以进行灵活的配置。 2、各电路模块的功能及其结构组成 1）输入模块 （1）功能 被测现场参量的入口通道，获取现场信息的基础模块。实现现场各种被测参量与中央处理与控制模块输入信息的匹配。 （2）结