基于光纤通信的短路电流测量仪

基于光纤通信的短路电流测量仪答辩人：高莹指导老师：徐勇（副教授）2000年6月20日课题背景在电力传输线中存在短路现象，短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果。随着电力传输容量的不断增长，一般的铁心式电流互感器结构已逐渐暴露出与之不相适应的弱点。目前，光纤通信与光纤传感技术发展迅速。光纤具有容量大，抗干扰能力强，价格低，体积小等优点。设计任务设计一种检测电力传输线上的短路电流的测试仪。电信号采用光纤传输，数采系统采用AT89C52单片机。在系统正常工作时，下位机采集到的电流信号是正常的信号，不往上位机传送，若系统发生短路故障，则下位机将采集到的故障电流信号送往上位机。系统原理框图信号发送装置信号发接收装置检测电路调理A/DMCU上位机电源信号检测与调制电路信号调制采用直接调制方式，模拟基带直接光强调制（D-MI），是用承载信息的模拟基带信号，直接对发射机光源(LED或LD)进行光强调制，使光源输出光功率随时间变化的波形和输入模拟基带信号的波形成比例。原理如图所示。信号接收与调理电路接收端利用光电二极管，将光信号转化为电信号，将输入信号进行一定的滤波和放大，可以将信号进行较好的复原。电源设计原理图C125v470ufC225v470ufR1240R6240R21R71C510uFC610uFC30.1ufC40.1ufR45KR55KQ1NPNR32R82D5IN5819D6IN5819D3IN5819D4IN5819D1IN4768D2IN4768C80.1uFC70.1uFQ3BD139Q4BD139Q2MJE2955TVin3ADJ1+Vout2U1LM317KVin2ADJ1-Vout3U2LM337H1243D?BRIDGE1RES2RES2CTBATTERYBATTERYVCCVCC图中,CT带中间抽头。稳压电源芯片选LM317与LM337。负电源的实现与正电源相似，不同之处在于充电用的功率管由NPN型变成PNP型，两个肖特基二极管由对阴极接法改为对阳极接法。数据采集系统框图单片机AT89C52片外RAM光耦TLP521MAX485上位机电源电源看门狗MAX813LAD1674滤波放大电路数据采集系统硬件原理图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:17-Jun-2004SheetofFile:C:\ProgramFiles\DesignExplorer99SE\Examples\MYDESIGN.DDBDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1AT89C52D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U474LS373A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CS120CS226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U56264VCC1REF-IN10lsbDB016DB117AN-GND9DB218DB319DB420BPLRof12DB521DB622DB72310Vspn13DB824DB92520Vspn14DB1026msb-1127REFout8STATUS28CE6CS3+Vs7A0/SC4R/C5-Vs1112/82U6AD1674PortA123U2A74LS00VCCGND+15V-15VWDO8RESET7WDI6PFO5MR1Vcc2GND3PFI4U?MAX813LRESET+5WDI0.1uF87651234q?TLP521-2R?300+5TxDR?5.1K外5vDIR?5K+5R?300外5vRxDRORO1RE2DE3DI4VCC8B7A6GND5U?MAX485RODIDE外5vAB峰值检测器由采样保持器LF398，电压比较器组成。当达到峰值后，，比较器电平反转，成为低电平，启动A/D即可获得此时的峰值电平，如果给采样保持器一个恒定的保持信号，将保持住峰值电平。软件设计一.主程序流程图开始系统初始化A/D转换存储故障前波形321是故障波？故障波处理与上位机通信231Y通信子程序波特率设置置发送区数据首地址发送握手信息0Xaa发送等待123发送完毕？接受应答信号0Xbb接收等待接收正确？12YNY3发送数据发送等待发送完毕？返回YN基于光纤通信的电流测量仪的优点1.优良的绝缘性能以及便宜的价格。2.不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题。3.抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险。4.动态范围大，测量精度高。5.频率响应范围宽。6.没有因存油而产生的易燃、易爆炸等危险。7.体积小、重量轻、节约空间。8.适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。本系统的创新点采用光纤传送大电流信号。解决了高压传输线上的低压电源问题。系统的不足之处1.目前只能检测三相电流中的一相，由一相扩展到三相有待进一步的实践。2.峰值的检测采用的是硬件中断，这样会造成两点间采样间隔不均。结束谢谢各位老师！请多提宝贵意见！