1前言
发电设备，在运行过程中，常常会发生单相接地或不对称等故障，从而导致电机定子绕组绝缘或电机铁芯受到损伤，如果不及时处理，将进一步导致电机绕组的相间或匝间短路，造成更大的灾难。为避免此类现象的发生，传统的工业技术，一般采用用电设备中性点高阻接地方式，即在电网中性点与地之间，串联接入某一可变电阻器，通过改变该电阻器的阻值，来限制故障点电流、防止电网等各类过压，从而保证发电设备的安全运行和提高电力系统的稳定性和可靠性。与此同时，随着电力电子产品种类和用量的不断增加，电网系统污染问题也变得更加严重，电网电流谐波分量也越发复杂，除了有大量的奇次谐波外，还有增加了大量的偶次谐波和分数谐波，这也对用电设备和电网安全造成了很大的威胁，需要采用专门设备对电网谐波等污染进行检测与处理，导致设备投资变大。基于此，本设计对传统的接地电阻柜的控制电路进行了改进，增添了多项保护、检测和监视功能，从而使得控制系统功能更加完善，有利于对电网故障进行分析以及采取相应的保护措施，并降低设备总体投资。以下本文就改进的电阻柜控制系统电路设计进行介绍。
2电阻柜控制系统的设计
本接地电阻柜控制系统设计采用微处理器+单片机，主从复合控制模式，其中微处理器为主控芯片，采用TI公司型号为DSP微处理器，用于完成接地电阻电流谐波的检测与计算等复杂算法，从而使接地柜控制系统具有较高的测量的精度和运算速度，而单片机则作为辅控芯片，在控制系统中，用于充分发挥其控制灵活的特点，主要从事控制系统相关的逻辑控制和采集数据的LCD和上位机通信作用。
3接地柜控制系统工作原理
当发电机系统出现不对称运行、单相故障接地、或谐波分量过大，导致接地电阻R1上流过的电流i1超过设定值时，由电流互感器CT1产生的电流检测信号AN0，AN0信号经过系统中电流检测与保护电路的处理，产生接地电阻过流保护信号AN1和接地电阻电流检测信号AN2和，分别送入单片机，引发控制系统的过流保护。接地电阻R1上的电流互感器CT1的副边电流通过图1中的电阻R15，变成电压信号Van0，当接地电阻R1的电流i1过大，会使得Van0上的电压超过预先在比较器LM339的负极设定电压值Van4，导致比较器LM339输出端产生上升沿脉冲信号Van2，脉冲信号Van2送入单片机，引发单片机过流中断，从而使单片机通过光耦隔离驱动电路，控制真空断路器KV1断开，切断主回路，并进行声光报警。与此同时，Van0上的电压，经过运放LM324的放大作用变成电压信号Van1,也送入单片机，经过单片机内部的A/D转换后，变成数字量。单片机把此时（接地电阻过流时），接地电阻上流过的电流i1的大小值，接地电电流过流次数，接地电阻过流持续时间等值，在LCD上显示出来。当接地电阻电流i1超过设定值时，接地电阻控制系统的信号调理电路对电流互感器CT1电流检测信号AN0进行调理，输出稳定的电压信号AN3，便于微处理器检测和采样。信号调理电路图，其作用是将电流互感器CT1采样接地电阻电流信号i1而得到的AN0信号变为稳定，能被微处理器采集的电压信号AN3，便于微处理器进行信号采集和A/D转换。与此同时，信号调理电路输出的稳定电压信号Van3，通过过零比较电路和锁相倍频电路，产生一个同步采样信号Vout2,送入微处理器，以便微处理器对接地电阻电流i1信号进行同步采样。微处理器对接地电阻过流信号i1进行同步采样，A/D转换后，变成数字量，通过进行FFT（傅立叶算法）的处理分析，得到接地电阻过流时，各次谐波的次数和电流数值大小的数字量，此数字量通过通信连接线进入单片机，经过单片机处理后，系统各次谐波的次数和电流数值大小，通过单片机在LCD上进行显示。过零比较电路和锁相倍频电路，当接地电阻电流i1信号频率与微处理器的采样频率不一致时，计算出来的各个测量参数将不可能准确，必将导致误差，为此，本系统利用过零比较器和锁相倍频电路，使得接地电阻电流频率与微处理器的采样频率同步。过零比较器采用滞回比较器形式，滞回比较器输出侧的稳压管ZD1和ZD2都采用稳压值为5V的稳压管，滞回比较器输出上限值为+5.6V，下限值为-5.6V，零点门限电压上限值为+0.5V，下限值为-0.5V，滞回比较器的作用是将信号调理电路采集到的接地电阻电流信号AN3，转变成与接地电阻电流信号同步的方波信号Vout1，送入锁相倍频电路。锁相倍频电路将接地电阻电流i1的频率放大256倍，并把它作为微处理器对接地电阻电流i1信号进行A/D转换的采样启动和读信号，以实现微处理器对接地电阻电流i1信号的同步采样。
4结语
本文中压接地电阻柜针对传统电阻柜进行了改进，增添了多项保护、检测和监视功能，因而使本设计的接地电阻柜的功能更加完善。从而使得控制系统更加有利于对电网故障进行分析以及采取相应的保护措施，因而具有很强的应用前景和实用价值。
作者：吴明强 单位：深圳市申海机电设备有限公司
