浅谈基于Mini ISA总线的厂用电快速切换装置的研发与实际应用

（沙角A电厂 523000）

摘 要：厂用电快速切换装置是发电厂厂用电系统的一个重要设备，对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。对该装置的基本要求是安全可靠，同时该装置良好的研发和实际应用能够对发电企业乃至社会的发展起到良好的推动作用。因此，本文通过对Mini ISA总线的功能介绍来解释厂用电快速切换装置的软件和硬件部件，并对该装置的技术要求和功能应用进行了介绍和建议，争取能够更好地帮助研究厂用电快速切换装置。

关键词：Mini ISA总线；厂用电快速切换装置；实际应用

发变组保护、励磁调节器、同期装置和厂用电快速切换装置是发电厂电气系统安全保障的“四大法宝”。其中厂用电快速切换装置作为发电厂厂用电系统的一个重要设备，对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。正是由于厂用电快速切换装置的重要性，本文就基于Mini ISA总线的厂用电快速切换装置的研发与实际应用进行一定的谈论。

一、Mini ISA总线

Mini ISA 总线是在PC104 总线基础上为嵌入式系统应用的特殊要求而精简优化的一种总线结构，也称精简PC104 总线，总计40 条总线接口。它兼容PC104 总线；支持8/16 位数据总线，具有8 位地址总线；具有4 个独立的中断请求信号。Mini ISA总线采用“主―从”式结构，在一条Mini ISA 总线上只有一个总线主控制器，其他的模块为从器件处于被动状态。

二、装置的硬件实现

装置硬件主要包括主模块、模拟量输入模块、数字量输入输出模块和人机界面模块等，为了实现装置的智能模块结构，通过在各模块中内置FPGA以及基于Mini ISA总线标准的接口设计，内置FPGA对各模块I/O 端口进行控制，实现I/O 数据的缓存，从而降低模块对于Mini ISA 接口主机的依赖，节省主机处理数据的时间，保证Mini ISA 系统更加高效运行，提高各模块的数据交换能力，此外内置FPGA还可以随采集数据或者输出数据进行进一步处理，灵活满足实际应用或定制化的需要。

三、装置的模块软件实现

主模块采用CPU+FPGA 的构架，该结构既发挥了传统CPU 编程简单，内部资源多样的特点，又充分利用了FPGA 独有的实时性强，口线配置灵活方便的特点，极大地提高了系统的可扩展性及处理速度。此外，FPGA 内部具有丰富的触发器和I/O引脚，同时具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，可极大提高设计的灵活性和通用性，产品开发成熟后，如果采用ASIC 芯片更能极大地节省成本。主模块除了负责对数据的计算和分析、发出各种跳闸合闸命令、通过通信接口与上位机进行通信，还作为Mini ISA 总线的主控器，总线上的所有控制信号都由它产生。

而为了能够更好的应用到实际当中，在实现的过程中还需要各大模块的良好的配合，在厂用电快速切换装置中，支持触摸屏操作功能和8 个按键输入功能，FPGA 对外完成基于Mini ISA 总线的总线接口的逻辑电平转换，完成地址总线、数据总线、控制总线的时序配合。

四、装置的技术要求和实际应用

1.装置的技术要求

厂用电快速切换装置的作用是在工作电源消失时，安全可靠地保证备用电源投入。而在厂用电切换过程中，母线电压由于反馈电势的存在而衰减缓慢，此时必须要考虑反馈电压与备用电源电压间的压差引起的电流电压冲击问题，因此，厂用电快速切换装置的基本要求是安全可靠，其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏或人身伤害，而可靠性则体现为保障切换成功，避免保护跳闸、重要辅机跳闸等造成机炉停运的事故。

2.功能介绍和应用

厂用电快速切换装置实现的切换方式有多种：按开关动作顺序可分为串联、并联和同时切换；按启动原因分类则分为正常手动切换、事故切换以及不正常切换；而按切换速度则可分为快速切换、短延时切换、同期捕捉切换和残压切换。

所谓并联切换，即先合上备用电源，两电源短时并列，再跳开电源开关；串联切换则指先跳开工作电源，在确认工作电源跳开后，再合上备用电源；同时切换则介于并联和串联之间，合备用开关命令在跳工作命令发出之后、工作开关跳开之前发出。从以上的动作顺序分类来看，除了并联切换是以快速切换方式实现外，串联和同时切换均以短延时切换、同期捕捉切换和残压切换的方式实现。

接下来再详细分析按启动原因分类的切换方式。正常切换由手动启动，它能够实现双向切换功能，既可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。在日常应用中，由于我厂工作电源以及备用电源属于同频系统且固有相位差不大，因此我们在正常切换条件满足时经常使用并联切换。

事故切换则由保护出口启动，只能由工作电源单向切向备用电源，能够使用串联和同时切换两种方式。而不正常切换由装置检测到不正常情况后自行启动，也只能由工作电源单向切向备用电源，上述的不正常情况在日常工作中主要指厂用母线失压和工作电源开关误跳，在这种情况下，装置将通过电压和电流判据功能，正确判断出现不正常情况而启动串联或同时切换。

除了以上详细介绍的切换功能外，装置还能够实现切换功能的投退、切换功能的自行闭锁等。

五、总结

正是由于厂用电快速切换装置实现了如此多细致的功能，因此在实际研究中，装置必须使其软件硬件正确配合，各大模块精密磨合才能有更大的更稳定的发展。在这样高精度的科技面前，任何的举措都不能草率的采用，这也意味着我国在厂用电快速切换装置方面还有很大的提升空间。本文基于Mini ISA总线的厂用电快速切换装置的研发与实际应用进行了一定的谈论，相信在未来的发展中，我国会在厂用电快速切换装置中获得更大的突破。

参考文献：

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