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产品知识

探讨单片机与发光线应用于高压配电模拟板上

出自:www.zbmonitu.com 发布时间:2013年10月6日 点击量:3369

引言

高压配电系统在改变运行方式的操作方面有着严格的规范,稍有不慎就会产生严重后果,尤其在许多大中型企业还普遍使用GG-1A高压开关柜构成变电站、所的状态下,给直接下达和执行操作命令的工作人员都带来了极大的心理压力。针对这种状况,行业人员都在通过各种手段给以改善,诸如理论培训、安规考试、图示解析、模拟板上操作等等,因为高压系统和高压设备的特殊性决定了被培训人员很难有现场实践机会,模拟板上操作的培训就显的尤为重要。就目前使用的模拟板来看,大多都是由各种装饰材料和开关、信号指示灯等组合制成的,演练时的操作是否准确基本靠监视人员的自身经验判断,系统的原有状况和操作后发生的变化也难有突出的显示。

用单片机设定高压系统的各种操作程序并判断操 作的正确与否应该是最佳选择,发光线的出现和其具 有的优越性给解决模拟板的显示问题更是带来了机会,由这两种关键器件构成的模拟板,在系统运行状态 显示和倒闸模拟操作方面都能艘挥出很好作用.实践中,它对出现的各种操作失误能白行判断并报警,给参加实作培训人员的刺激效果得到显著提高:系统运行 和改变后,电源送到的具体位置均由高亮度的红色发 光线显示,视觉效果十分鲜明,见图1、图2,



 

1、单片机程序设计思路


1)根据高压供电系统主电路图,见图3的隔离开关和断路器的联接状态确定单片机I/O的对应端口, 如隔离开关1001-1对应的单片机端口是P2.0,断路器1001对应的单片机端口是PI.O等,见图4,与单片机的关系可参看其系统接线图,见图5。


2)用程序指令将I/O端口置为高电平,以确保单片机对隔离开关和断路器分合状态的正确识别。
3)单片机运行后,通过I/O端口把系统的当前状态即隔离开关和断路器的分合状态写入相应的寄存器,其中“0”为合闸状态,“l”为分闸状态。
4)单片机通过对I/O端口组进行扫描查询,将查询到的数据与其端口组存入寄存器中的数据进行比较,从而判断系统是否有操作。例如:P0端口组原状态是00110100已经存入20H寄存器中,系统倒闸操作 后PO状态发生变化变为OI I 10100,这时单片机用指令 “MOV^.PO”和“XPL d,20H”进行异或运算判断,运算 结果A=OI 000000即一≠0,可确定系统有操作发生, 操作的是Po端口组”J。
5)接着单片机用指令“CJNE A,#data,rel”再逐一对PO的位进行判断,最终可确定是P0.6发生变化,即系统的隔离开关204-1由闭合状态 经操作转到了分断状态。
6)最后是判断该项操作是否正确,这是单片机工作的核心内容也是关键环节这是因为需要程序设计者必须了解高压供电系统倒闸 操作规范和规定,例如,停电倒闸操作的顺序是先断开断路器,再断开负荷侧隔离开关,最后断开电源侧隔离 开关,送电的倒闸操作顺序则相反;又如系统母线支路 严禁带负荷操作隔离开关;再如母线送电时各支路断路器应在断开位置等等。根据规范用相应的指令逐项予以判断,对出现的错误操作立刻报警,查出原因后按下复位按钮解除音响报警,单片机重新运行并可进行 下一轮的操作。仍以P0.6端发生变化即系统的隔离开关204-I(D06)由闭合状恋经操作转到分断状态为例,用相关指令判断此操作正确与否如下:
........
DO6:CJNE A,#O 1 000000B,DOT
AJMP DK06
........
DK06:JNB P1.6,BJ ;当P1.6=1时,即断路器204在断 开位置可顺序查询, 当P1.6=0时,即断路器204在闭合位置则报警。 JNB P2.6,BJ ;当P2.6=1时,即隔离开关204—2在断开位置可顺序查询; 当P1.6=0时,即隔离开关204—2在闭合位置则 报警。 AJMP ST;以上操作正确无报警返回继续查询。

从以上的程序中可以看到判断隔离开关204—1由闭合转为分断状态是否正确的过程,即此时如果断路 器204在闭合位置则相当于带负荷拉闸 ,显然属于错误操作;此时如果断路器虽然在断开位置,但隔离开关204—2在闭合位置,相当于违反了“先断开断路器,再 断开负荷侧隔离开关,最后断开电源侧隔离开关”的停 电倒闸操作顺序,也属于错误操作。其他各断路器和 隔离开关的操作是否正确的判断类似,只是因在系统的位置不同存在判断条件的数量不同。 单片机程序设计思路形成后制成流程图,见图6, 它是实际编程的真正依据。

2 发光线简介

发光线是EL冷光线或电致发光塑料线的俗称,又叫冷光霓虹管,它的发光原理是:通过加在其两极的电 源产生电场,被电场激发的电子碰击发光中心,引起电 子能级的迁跃变化,复合导致发生的一种物理现象,即 电致发光现象。其主要技术参数为:
1)工作电压: 80~120 V,最佳为120 V;
2)工作频率:1—18 kHz;
3) 静态电容:4 nf/m;
4)发光亮度:30~126 cd/m;
5)消耗功率:60—200 mW/m;
6)使用寿命:3 000~5 000 h;
7)连续工作温度:-20~+40℃; 从其技术参数中可以看出,它具有低功耗、寿命 长、发光效率高的特点,同时还具有无毒无辐射、发光柔和细腻、柔软耐弯折、安装方便和防水等特点。其 线径规格包括 Ø0.9mm、 Ø1.3 mm、 Ø2.2 mm、Ø 3.2 mm、 Ø5.0mm,其线表颜色有红、蓝、绿、黄、桔黄和透明等。

3 模板制作提示

1)对于小规模系统的配电所和高压室,根据选用 的发光线直径,可在亚克力板上刻出其高压配电系统 主电路图和开关安装孔,直接将发光线嵌人即可。
2) 对于系统规模大的变电站,所选用的发光线线径也大, 可用透明线卡直接将其固定在系统图的线条上。由于 系统所用的隔离开关和断路器数量较大,单片机I/O端口不够时可并列使用多个单片机,其电源开关和复位按钮可共用,程序指令可分别编制,效果上不会相互影响。
3)模拟板应选用双刀双掷的钮子开关代替系统图中的隔离开关,并用其中一组联接发光线,选用两 位双极定位选择开关代替断路器,同样选择其中一组 联接发光线,这样会明显增强临场操作的实际感觉。
4)发光线的电源一般是由交流220 V生成的,适用于大系统模板,对于小系统模板则应选取直流供电的电源发生器,经改装后能使用电池最为安全、方便。单片机耗电很小,使用电池可使电路更为简洁。
5)市场上的国产发光线的亮度还有待提升,目前也只用于一般装饰品或小型广告牌,制作实用性和可靠性很强的模板则应选用进口高亮度发光线为宜。

4 结束语

单片机和发光线应用于高压配电模拟板的制作是有着积极意义的,制作成本很低,能很好的解决员工培训所面临的困惑并明显提高培训效率;作为中小型高压配电站、所的系统运行状态显示也是理想选择。其中的难点只在于懂高压供电系统操作规程的人员,大多不了解单片机的使用原理,而熟知单片机的又很少接触高压供电系统,因此两者是需要跨专业学习或相互交流才能完成。

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