基于LabVIEW的智能开关综合保护装置的数据获取与处

其中电压互感器(TV)为120 V／5．66 V；电流互感器(TA)，测量TA为6 A／3．53 V，保护TA为120 A／3．53 V，TA采用穿心式。选用的隔离变压器精度高，隔离效果好，具有很高的抗扰度性。零序互感器型号是GLL一5，1 A／O．097 V，保定市三环电器厂生产。

4 CAN总线和CAN232MB
CAN(Controller Area Network)，意为控制区域网络。其是国际上流行的现场总线中的一种。其是一种特别适合于组建互连的设备网络系统或子系统。由德国Bosch公司最先提出，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率、高抗电磁干扰性，而且要能够检测出总线的任何错误。当信号传输距离达10 km时CAN仍可提供高达50 kb／s的数据传输速率。
CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS―ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。其典型的应用协议有：SAE J1939／ISO11783，CANOpen，CANaerospace，Devi―ceNet，NMEA 2000等。
按照’ISO11898规范，为了增强CAN―bus通讯的可靠性，CAN―bus总线网络的两个端点通常要加入终端匹配电阻(120 Ω)，如图3所示。终端匹配电阻的大小由传输电缆的特性阻抗所决定，例如，双绞线的特性阻抗为120 Ω，则总线上的2个端点也应集成120 Ω终端电阻。

CAN232MB转换器内部电路没有集成120 Ω的终端电阻(终端电阻随机附送)。当CAN232MB转换器作为终端设备时，用户可以在CAN232MB转换器的CAN接口，引脚7即“Res+”、引脚8即“Res+”之间，连接120Ω的终端电阻。
CAN232MB智能协议转换器采用Philips公司的
CAN控制器SJAl000(16 MHz的晶体振荡器)、CAN收发器PCA82C251来实现CAN通讯接口功能，如图4所示。CAN232MB转换器和CAN总线连接的时候是CANL连接CANL，CANH连接CANH。

CAN232MB转换器内置看门狗，保障长期工作的可靠性；同时，转换器内置非易失性存储器，用于保存用户上次配置运行的参数。CAN232MB转换器在正常工作时，实时对CAN总线和RS 232／RS 485总线进行监听，一旦检测到某一侧总线上有数据接收到，立即对其进行解析，并装入各自的缓冲区，然后按设定的工作方式处理并转换发送到另一侧的总线，实现数据格式的转换。在CAN232MB转换器中，CAN―bus通讯电路采用隔离电压为DC 2 500 V的电气隔离。RS 232通讯接口用3线(TXD，RXD，GND)连接，RS 485通讯接口用2线(A+，B一)差分连接。

5 LabVIEW程序设计
数据处理软件的开发平台是LabVIEW，LabVIEW的图形化编成界面给该数据处理软件的制作带来了极大的方便。数据获取与处理系统软件的功能是：实时显示经过CAN232MB转换后通过串口传回来的数据，同步显示数据采集的波形图、通过对数据的处理、给出电网状态指示信号。

6 系统测试
智能开关综合保护装置的系统软测试包括软件测试和现场工作测试。软件测试主要使用单片机模拟CAN232MB发送给串口的数据，然后用LabVIEW设计的软件来读取数据。测试软件的性能情况良好。单片机的串口数据发送程序如下：

智能开关综合保护装置的系统现场测试的原理是基于高压电网正常工作的时候零序电压和零序电流都为零，所以通过检测高压电网的零序电压和零序电流来判断电网的供电情况；在系统连接成功后就对数据进行测试，运行情况正常。
从数据库读出所获得零序电压数据如下：

从上面的数据可以看出零序电压在O～10V内波动。在这个范围内的波动是允许的。最后检测出的状态是电网供电性能好。
从数据库中读出检测出的零序电流数据如下：

从以上数据可以看出零序电流都在1 A以内。这对高压电网来说是可以接受的相不平衡。可以认为是正常的供电。

7 结 语
智能开关综合保护装置通过CAN转换过来的数据实现了高压电网的状态检测和开关的智能控制。组成网络后中心控制站的系统运行界面需要对保护的配电设备进行选择、控制等。对某个高压配电装置的保护方式中心控制站可以通过中断和过滤的方式进行。
中断方式 每个综合保护装置在没有接收到控制指令的时候只对自己保护的开关进行保护。采集的数据并不发送到CAN总线上。如果中心站需要获取某个保护装置的数据时则发送出相应的控制字。该控制字发送到CAN总线上后综合保护装置对接收到的控制字进行处理。如果是要求本装置发送数据则发送中心站需要的数据。如果不是对本保护装置进行控制的指令则抛弃该指令。
过滤方式 每个综合保护装置都采集自己保护开关的数据，不停的监测和保护。将采集回来的数据不停的转发到CAN总线上。数据再经过CAN232MB传送到中心控制站。中心站对接受到的数据进行过滤。如果接收到的数据是需要检测开关的参数则接收它；如果不是则抛弃。
今后发展方向是构成网络式的高压配电装置保护网。它不仅可以很好地应用在中性不接地高、低压配电系统，也可以推广运用在其他工业控制领域。