微機式中央信號裝置的應用

蘇 楊

阿城繼電器股份有限公司，黑龍江哈爾濱 150302

0 引言

在電力系統(tǒng)中，由于微機技術的引進，使電力系統(tǒng)中的繼電保護和自動控制技術產(chǎn)生了質的飛躍，一些新產(chǎn)品新技術的廣泛應用，與舊有系統(tǒng)產(chǎn)生矛盾，如節(jié)能型光電信號的應用，與機電式（包括集成電路式）沖擊信號繼電器的矛盾，由于節(jié)能型光電信號裝置工作電流小（一般不大于30mA），勢必降低沖擊信號繼電器的啟動電流，容易造成沖擊信號繼電器誤動作。本文以我公司新開發(fā)的FXZ-1型微機閃光報警器為列，介紹微機技術在信號報警裝置的應用。

1 微機閃光報警器的原理

FXZ-1型微機閃光報警器以單片機80C31為主控單元，配以專門的監(jiān)控軟件來實現(xiàn)對各種報警信號的管理與控制。報警器采用了模塊化設計，它主要由主控單元、操作信號管理單元、輸入開關量信號管理單元、輸出開關量管理單元、閃光報警信號驅動單元、音響報警信號驅動單元、報警信號記憶單元以及軟件看門狗和開關電源等構成。

下面介紹一下主要功能模塊的工作原理。

1.1 主控單元，報警信號記憶單元和看門狗

主控單元主要由80C31芯片和監(jiān)控程序存儲器EPROM2764等構成，主控單元通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與其它單元聯(lián)系，配合監(jiān)控程序對各個功能單元進行管理和控制。

報警信號記憶單元由一片62256數(shù)據(jù)存儲器芯片構成，在報警器運行過程中存儲一些重要數(shù)據(jù)和記憶報警信號；在報警器掉電時，62256芯片由附加的電池供電，從而保持其中的報警數(shù)據(jù)不會因掉電而丟失。

看門狗 由一片74LS123芯片構成，它與單片機一起工作，共同來實現(xiàn)軟件看門狗的功能，一旦出現(xiàn)程序跑飛，看門狗立即發(fā)出復位信號，使單片機復位。

1.2 操作信號管理單元、輸入開關量信號管理單元

操作信號管理單元和輸入開關量信號管理單元用于管理操作信號和開關量信號，主要由光電耦合器構成信號輸入回路，它們通過總線驅動器74LS245同地址總線和數(shù)據(jù)總線相連，將單片機無法識別的操作信號和開關量信號轉換為可識別的數(shù)字信號，并同時起到信號隔離的作用，防止引入外部干憂信號。

1.3 輸出開關量管理單元，音響報警信號驅動單元

輸出開關量管理單元和音響報警信號驅動單元主要由達林頓陣列1413P和小中間HG4100構成，它們分別接于系統(tǒng)總線和單片機的P1.0和P1.1口，由此來實現(xiàn)主控單元對這兩個單元的管理和控制。

1.4 閃光報警信號驅動單元

閃光報警信號驅動單元主要由達林頓陣列1413P構成，它通過光電耦合器以及總線驅動器與系統(tǒng)總線相連接，接收主控單元發(fā)送來的閃光報警信號，驅動光字牌發(fā)出閃光報警信號。

2 FXZ-1型微機閃光報警器的算法

目前在微機系統(tǒng)中，管理外部輸入的方法大致有兩種：一是中斷法，二是查詢法。

中斷法就是利用系統(tǒng)中斷來管理輸入信號，即當外部有信號輸入的同時，由外部輸入設備發(fā)出中斷信號，中斷系統(tǒng)運行，進入輸入信號管理子系統(tǒng)，由此來判別輸入信號的類別。這種方法的優(yōu)點在于可以提高系統(tǒng)工作效率，當微機系統(tǒng)在沒有外部信號輸入時，微機可以用來處理其他的工作，無須時刻監(jiān)視輸入信號，這對于一個大系統(tǒng)的設計應用是非常重要的。

查詢法就是利用微機系統(tǒng)時刻監(jiān)視輸入信號 的工作狀態(tài)，，由此來判別是否有信號輸入以及輸入信號的類別。這種方法的優(yōu)點在于可以隨時了解輸入信號的狀態(tài)，并且硬件原理實現(xiàn)簡單，但由于程序時刻在查詢輸入狀態(tài)，致使系統(tǒng)利用率相對降低，所以查詢法不適合大型的微機系統(tǒng)，僅適用于一些小型系統(tǒng)。

FXZ-1型微機閃光報警器就是這樣一個小型系統(tǒng)，它在處理輸入信號時就采用了查詢算法，雖然查詢的系統(tǒng)利用率比較低，但由于硬件原理實現(xiàn)相對簡單，這對于一個小型的微機系統(tǒng)是非常有利的。

FXZ-1型微機閃光報警器運行過程中，時刻在查詢系統(tǒng)輸入狀態(tài)，根據(jù)輸入信號的類別和系統(tǒng)設定狀態(tài)來判別是否發(fā)出報警信號。

3 FXZ-1型微機閃光報警器的使用

FXZ-1型微機閃光報警器，可以與光字牌箱連體安裝，也可以單獨附于屏后安裝。通過過渡引線與光字牌箱連接。該報警器可以同時輸入32路動合或動斷無源觸點。當沒有觸點信號（動合觸點閉合或動斷觸點斷開）輸入時，報警器處于等待狀態(tài)；當有觸點信號輸入時，報警器在發(fā)出音響報警信號的同時，驅動對應的光字牌進行閃光報警。

3.1 觸點輸入方式的設定

輸入 觸點信號的動合或動斷狀態(tài)的選擇可由主控板上的2號撥碼開關進行設定。

3.2 雙音雙色的設定

光字牌有兩種顏色可分別對應兩種報警音響，從視覺、聽覺上可明顯區(qū)別事故信號與予告信號，音響設定可由主控板上3號撥碼開關來控制，規(guī)定事故音響（音響2）對應紅色 光字牌，予告音響（音響1）對應黃色光字牌。

3.3 自動確認時間的設定

有信號報警時如不按確認鍵，可自動確認，光字牌由閃光轉平光，音響報警停止。自動確認的時間由控制器內主控板上的1號撥碼開關控制，每調整一次撥碼，必須重新加電啟動。

3.4 各輸入鍵的功能

3.4.1 試驗鍵的功能

試驗鍵用于檢查各個出口的工作是否正常，按下試驗鍵，音響1和音響2同時發(fā)出音響報警，所有光字牌全部閃光。

3.4.2 追憶鍵的功能

報警信號可追憶，按下追憶鍵，已報警的信號按其報警的先后順序在光字牌箱上逐個閃亮（1s/每個），最多可記憶2000個信號，追憶中報警優(yōu)先。

3.4.3 確認鍵的功能

確認鍵用于確認報警，在音響報警信號發(fā)出時，按下確認鍵，音響報警停止，對應光字牌閃光轉為平光。

3.4.4 清除鍵的功能

按下清除鍵可清除報警器內的全部記憶信號。

4 結論

以上通過對FXZ-1型微機閃光報警器的介紹，展示了微機技術在繼電保護中的廣泛應用。微機技術在未來的時間里將會更加廣泛和深入地在電力系統(tǒng)中的得到應用，繼電保護產(chǎn)品也會因微機技術的應用更加走向成熟。

[1]陶然，熊為群主編.繼電保護、自動裝置及二次回路[M].中國電力出版社，2006.

[2]許敬賢，張道民.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京電力出版社，1963.