王偉偉

摘要

本文章從工作實際遇到的和現場高壓斷路器的正常運行情況出發，針對高壓斷路器分、合閘線圈經常出現燒毀以及不能成功的完成分、合閘的情況，為了解決此問題并進行第二次或者第三次分、合閘，提高高壓斷路器的分、合閘成功率并同時防止分、合閘線圈燒毀，以此設計了基于STC89C52RC的高壓斷路器的分、合閘線圈保護裝置文章主要闡述此裝置的組成，包括硬件電路的設計和軟件的設計，另外根據具體的實際情況通過改變程序設計確保此裝置工作的準確性和靈敏度。

【關鍵詞】STC89C52RC 驅動電路 信號采集 C語言程序

目前，隨著國家電網公司對變電站的不斷升級改造，使電力系統的微機保護和綜合自動化系統得到了不斷的更新和完善，并且廣泛的應用，提高了供電的可靠性和安全性。從而，國家電網公司在加強發展無人值班和綜合自動化的變電站。但是，隨著這些科技的發展高壓斷路器在分合閘操作過程中仍然出現拒合拒分的現象。由于現在自動化水平不斷的發展和提高，更多的操作方式采用遠方操控模式，這樣高壓斷路器一旦發生拒分拒合的情況，分閘回路和合閘回路會長時間帶電，不能急時切斷控制回路電源，導致分合閘線圈燒毀。同時，還會造成不能準時和安全的完成停送電，更換分合閘線圈的工作比較費時這樣就更延長了停送電的時間，更主要的是可能會引起其他部件和設備的燒毀，從而導致事故的發生和擴大，造成不可挽回的后果。

本文通過分析高壓斷路器經常發生分合閘線圈燒毀以及不能正常完成分合閘的現象，在深入研究各個廠家高壓斷路器分合閘控制回路和查閱相關文獻的基礎上，提出一個符合實際并可行的解決方案，該方案能實現由于高壓斷路器操作機構卡死或者機構部件變形，導致分合閘控制回路不能及時斷電線圈燒毀而進行的保護，并能在分合閘未成功后設置延時時間進行第二次、第三次分合閘，同時還能檢測分合閘故障情況。

1 硬件設計及工作原理

該裝置的硬件設計主要包括單片機最小系統、信號采集電路、輸出控制接口電路、信號顯示電路、電源供電電路。

單片機最小系統采用STC89C52RC為中央控制單元，其具體電路如圖1所示。

STC89C52RC主要采集高壓斷路器控制回路的信號并進行相應的識別和處理，進而通過采集到的信號進行分析和判斷并控制輸出接口和各種信號的顯示。

信號采集電路主要對高壓斷路器位置信號和分合閘信號進行采集，高壓斷路器位置信號采集電路如圖2所示。該信號的采集采用光電隔離的方式，選用光電耦合器4N25采集位置信號，高壓斷路器位置信號的輸出電壓為+110V，這樣可以隔離高電壓對控制電路的影響。當WZ接入+110V時，4N25的輸出管腳會導通，單片機STC89C52RC的I/O口P2.3會檢測到低電平，此時可以通過WZ接入的端子判斷開關的位置。分合閘信號的采集采用電流霍爾傳感器，具體電路如圖3所示。（因為根據電力法的要求控制回路不允許接入其他電路，這樣容易形成寄生回路，可能導致開關出現誤動作或不動作，從而造成事故的發生。）圖中JPO為電流霍爾傳感器的接入口，高壓斷路器正常工作無動作時，流過分合閘線圈的電流會非常小，JPO的2腳不會發生電平變化。當有分合閘操作時分合閘線圈會工作，此時流過線圈的電流會增大，JPO的2腳會發生電平變化，單片機STC89C52RC的I/O口INT1會檢測到電平的變化，這樣就可以檢測到分合閘信號。

信號顯示電路和輸出控制接口電路如圖4所示，信號顯示電路主要包括開關的位置、運行情況以及再次進行分合閘的延時時間。輸出控制接口主要是通過STC89C52RC控制分合閘回路的通和斷，保護分合閘線圈和進行第二次或者第三次分合閘。

電源供電電路的設計主要是為各個電路提供可靠的供電電壓和電流，另外能夠保證該裝置在變電站全站停電的情況下也能正常工作，這就需要把變電站直流系統220V電壓降到裝置所要的電壓為12V和5V，具體電路如圖5所示。該電路主要采用DC220轉DC12和LM7805穩壓模塊分別提供電路所需要的電壓。

結合以上各個電路的設計，該裝置的具體工作原理是：裝置首先檢測斷路器的位置并進行顯示，當斷路器要進行分合閘操作時，分閘回路或者合閘回路就會接通使其線圈動作同時也檢測到分合閘信號。比如，STC89C52RC檢測到合閘信號，在檢測到信號的同時STC89C52RC開始計時，計時5秒后再次判斷斷路器的位置，如果斷路器在合位說明合閘成功，如果斷路器還在分位說明合閘失敗，這樣STC89C52RC會下達斷開合閘回路。再經過延時STC89C52RC會下達接通合閘回路，進行第二合閘，以此類推，可以進行多次合閘，因此可以提高合閘的成功率。在進行多次合閘之后，判斷路器的位置，若還在分位說明斷路器已經無法通過線圈來合閘，最后STC89C52RC斷開合閘回路，保護合閘線圈。分閘線圈的保護也是同樣的原理。

2 軟件設計

由于硬件設計簡單，結構清晰明了，軟件也很容易實現。軟件設計用C語言完成，包括主程序、初始化子程序、中斷服務程序、延時子程序。程序流程圖如圖6。

3 結論

該文對現在電力系統的高壓斷路器經常發生分合閘線圈燒毀和拒動現象，提出了一個針對其現象的保護原理和設計。根據本原理和設計的裝置，能避免分合閘線圈燒毀，另外如果分合閘拒動時，能進行多次分合閘操作，因而提高斷路器分合閘的成功率，這樣可以減少由于不能分閘而發生越級跳閘事故和不能合閘而選擇就地的操作，提高了供電的安全性、可靠性。該設計可以在全站停電的情況下，依靠變電站的直流系統繼續工作，實用性強、安全可靠，擁有廣泛使用的價值和現實意義。