基于光纤通信的短路电流测量仪.ppt

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 n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。 n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。 n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 n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/D MCU上位机 电源 信号检测与调制电路 n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 n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 C1 25v 470uf C2 25v 470uf R1 240 R6 240 R2 1 R7 1 C5 10uF C6 10uF C3 0.1uf C4 0.1uf R4 5K R5 5K Q1 NPN R3 2 R8 2 D5 IN5819 D6 IN5819 D3 IN5819 D4 IN5819 D1 IN4768 D2 IN4768C8 0.1uF C7 0.1uF Q3 BD139 Q4 BD139 Q2 MJE2955T Vin 3 ADJ 1 +Vout 2 U1 LM317K Vin 2 ADJ 1 -Vout 3 U2 LM337H 1 2 4 3 D? BRIDGE1 RES2 RES2 CT BATTERY BATTERY VCC VCC n图中,CT带中间抽头。稳压电源芯片选LM317 与LM337。 n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 TLP521 MAX485 上位机 电源 电源 看门狗 MAX813L AD1674 滤波放大电路 数据采集系统硬件原理图 n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 n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 2 3 1 Y 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？ 12 Y N Y 3 发送数据 发送等待 发送完毕？ 返回 Y N 基于光纤通信的电流测量仪的优点 n1.优良的绝缘性能以及便宜的价格 。 n2.不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题。 n3.抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险。 n4.动态范围大，测量精度高。 n5.频率响应范围宽。 n6.没有因存油而产生的易燃、易爆炸等危险。 n7.体积小、重量轻、节约空间。 n8.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 n采用光纤传送大电流信号。 n解决了高压传输线上的低压电源问题。 系统的不足之处 n1.目前只能检测三相