王伟伟

摘要

本文章从工作实际遇到的和现场高压断路器的正常运行情况出发，针对高压断路器分、合闸线圈经常出现烧毁以及不能成功的完成分、合闸的情况，为了解决此问题并进行第二次或者第三次分、合闸，提高高压断路器的分、合闸成功率并同时防止分、合闸线圈烧毁，以此设计了基于STC89C52RC的高压断路器的分、合闸线圈保护装置文章主要阐述此装置的组成，包括硬件电路的设计和软件的设计，另外根据具体的实际情况通过改变程序设计确保此装置工作的准确性和灵敏度。

【关键词】STC89C52RC 驱动电路 信号采集 C语言程序

目前，随着国家电网公司对变电站的不断升级改造，使电力系统的微机保护和综合自动化系统得到了不断的更新和完善，并且广泛的应用，提高了供电的可靠性和安全性。从而，国家电网公司在加强发展无人值班和综合自动化的变电站。但是，随着这些科技的发展高压断路器在分合闸操作过程中仍然出现拒合拒分的现象。由于现在自动化水平不断的发展和提高，更多的操作方式采用远方操控模式，这样高压断路器一旦发生拒分拒合的情况，分闸回路和合闸回路会长时间带电，不能急时切断控制回路电源，导致分合闸线圈烧毁。同时，还会造成不能准时和安全的完成停送电，更换分合闸线圈的工作比较费时这样就更延长了停送电的时间，更主要的是可能会引起其他部件和设备的烧毁，从而导致事故的发生和扩大，造成不可挽回的后果。

本文通过分析高压断路器经常发生分合闸线圈烧毁以及不能正常完成分合闸的现象，在深入研究各个厂家高压断路器分合闸控制回路和查阅相关文献的基础上，提出一个符合实际并可行的解决方案，该方案能实现由于高压断路器操作机构卡死或者机构部件变形，导致分合闸控制回路不能及时断电线圈烧毁而进行的保护，并能在分合闸未成功后设置延时时间进行第二次、第三次分合闸，同时还能检测分合闸故障情况。

1 硬件设计及工作原理

该装置的硬件设计主要包括单片机最小系统、信号采集电路、输出控制接口电路、信号显示电路、电源供电电路。

单片机最小系统采用STC89C52RC为中央控制单元，其具体电路如图1所示。

STC89C52RC主要采集高压断路器控制回路的信号并进行相应的识别和处理，进而通过采集到的信号进行分析和判断并控制输出接口和各种信号的显示。

信号采集电路主要对高压断路器位置信号和分合闸信号进行采集，高压断路器位置信号采集电路如图2所示。该信号的采集采用光电隔离的方式，选用光电耦合器4N25采集位置信号，高压断路器位置信号的输出电压为+110V，这样可以隔离高电压对控制电路的影响。当WZ接入+110V时，4N25的输出管脚会导通，单片机STC89C52RC的I/O口P2.3会检测到低电平，此时可以通过WZ接入的端子判断开关的位置。分合闸信号的采集采用电流霍尔传感器，具体电路如图3所示。（因为根据电力法的要求控制回路不允许接入其他电路，这样容易形成寄生回路，可能导致开关出现误动作或不动作，从而造成事故的发生。）图中JPO为电流霍尔传感器的接入口，高压断路器正常工作无动作时，流过分合闸线圈的电流会非常小，JPO的2脚不会发生电平变化。当有分合闸操作时分合闸线圈会工作，此时流过线圈的电流会增大，JPO的2脚会发生电平变化，单片机STC89C52RC的I/O口INT1会检测到电平的变化，这样就可以检测到分合闸信号。

信号显示电路和输出控制接口电路如图4所示，信号显示电路主要包括开关的位置、运行情况以及再次进行分合闸的延时时间。输出控制接口主要是通过STC89C52RC控制分合闸回路的通和断，保护分合闸線圈和进行第二次或者第三次分合闸。

电源供电电路的设计主要是为各个电路提供可靠的供电电压和电流，另外能够保证该装置在变电站全站停电的情况下也能正常工作，这就需要把变电站直流系统220V电压降到装置所要的电压为12V和5V，具体电路如图5所示。该电路主要采用DC220转DC12和LM7805稳压模块分别提供电路所需要的电压。

结合以上各个电路的设计，该装置的具体工作原理是：装置首先检测断路器的位置并进行显示，当断路器要进行分合闸操作时，分闸回路或者合闸回路就会接通使其线圈动作同时也检测到分合闸信号。比如，STC89C52RC检测到合闸信号，在检测到信号的同时STC89C52RC开始计时，计时5秒后再次判断断路器的位置，如果断路器在合位说明合闸成功，如果断路器还在分位说明合闸失败，这样STC89C52RC会下达断开合闸回路。再经过延时STC89C52RC会下达接通合闸回路，进行第二合闸，以此类推，可以进行多次合闸，因此可以提高合闸的成功率。在进行多次合闸之后，判断路器的位置，若还在分位说明断路器已经无法通过线圈来合闸，最后STC89C52RC断开合闸回路，保护合闸线圈。分闸线圈的保护也是同样的原理。

2 软件设计

由于硬件设计简单，结构清晰明了，软件也很容易实现。软件设计用C语言完成，包括主程序、初始化子程序、中断服务程序、延时子程序。程序流程图如图6。

3 结论

该文对现在电力系统的高压断路器经常发生分合闸线圈烧毁和拒动现象，提出了一个针对其现象的保护原理和设计。根据本原理和设计的装置，能避免分合闸线圈烧毁，另外如果分合闸拒动时，能进行多次分合闸操作，因而提高断路器分合闸的成功率，这样可以减少由于不能分闸而发生越级跳闸事故和不能合闸而选择就地的操作，提高了供电的安全性、可靠性。该设计可以在全站停电的情况下，依靠变电站的直流系统继续工作，实用性强、安全可靠，拥有广泛使用的价值和现实意义。