一．概述
    在我国3~35KV供电系统中，大部分为中性点不接地系统，这种系统在发生单相接地时，电网仍可带故障运行，这就大大降低了运行成本，提高了供电系统的可靠性，但这种供电方式在单相接地电流较大时容易产生弧光接地过电压和相间短路，给供电设备造成了极大的危害。以前的解决办法是在中性点加装消弧线圈补偿电容电流来抑制故障点弧光发生的机率。很显然，这种方法的目的是为了消除弧光，但由于消弧线圈的自身的诸多特点，很难对电容电流进行有效补偿，特别是高频分量部分对供电设备造成的危害无法克服。智能消弧装置，该装置在出现弧光接地时，通过一组可以分相控制的真空接触器，使故障相接地，达到彻底消除弧光的目的。
    微机消弧控制单元，是消弧及过电压保护装置的一个重要组成部分。该控制单元通过PT互感器检测出故障相，然后发出控制信号给故障的接地开关，使弧光接地变成金属性接地。
    二．功能及特点
    1．  本控制单元结构紧凑，技术先进。控制单元的核心采用ARM单片机和一些外围器件构成信号采集、数据处理系统。
    2．  根据信号采集、数据处理结果，发出相应的信号。如：PT断线、金属性接地、弧光接地、熔丝熔断等。当系统出现弧光接地时，消弧控制单元作出判断同时发出动作信号，让接触器动作，使系统对应相转变为金属性接地。也可根据客户要求，当系统出现金属性接地时，消弧控制单元作出判断同时发出动作信号，让接触器动作。
    3．  可以查询最近20次的历史故障记录。
4．  控制单元具有485通讯口，上位机可以通过此通讯口对控制单元进行访问，控制单元给出应答信号，从而获得此刻消弧及过电压保护装置的运行状态。
    三．原理
    单片机综合控制单元是基于PT提供的 ， ， ， △ 的电压信号而设计的产品。 图一
    根据线路发生故障时，中性点对地绝缘的供电系统会出现零序电压，将零序电压作为启动信号开始计算，然后再根据发生故障时每相电压的情况进行逻辑分析计算，判定接地故障发生的相别及接地属性，再根据判定结果做出相应处理。
    四．使用环境
    1、海拔高度：2000米以下
    2、工作环境温度： ~
    3、空气相对湿度：90%（ ）、50%（ ）
    4、污秽等级：不超过Ⅱ级。
    5、安装地点：母线高压室内。
    6、使用地点不得有腐蚀性气体、蒸汽、导电尘埃，不得有爆炸性气体和破坏绝缘性气体。
    五．面板及菜单操作说明
    微机消弧消谐控制单元，采用汉化菜单，液晶显示，人机界面友好；传动试验、故障报告、时间调整、接触器状态等均可以在面板上完成，使调试、运行、维护方便。
    装置面板如图一所示，由显示器、指示灯、按钮组成，各部分功能描述如下：

    图一

    1．  显示器：由一个液晶显示屏构成。是装置实现人机交互的窗口，当消弧控制器发出信号时，我们可以通过显示器来获得装置的状态信息。
    2．指示灯：面板上指示灯由4个发光二极管构成。
    3．  面板上有五个按键，分别为“菜单”“向上”“向下”“确认”“复位”，与液晶显示屏一起实现人机交互。
    3．1“菜单”用于显示装置的各个功能项。
    3．2 “向上”“向下”用于修改时间、查询故障记录、通讯设置的加减，向上向下调整菜单等。
    3．3“确认”：功能选择确认或修改结果的保存和返回。
    3．4“复位”：对控制单元进行初始化。
    4．液晶显示菜单详解：
    4．1装置上电后显示开机画面图一，装置开始自检并显示画面图二，自检完毕进入运行状态显示图三。

    4．2菜单操作
    l  主菜单
    装置显示运行正常时，按确认键进入系统主菜单，显示图四。在系统主菜单画面图四下按“△”、“▽”方向键改变光标，循环顺序选择各子菜单项。按“确认”键进入子菜单功能。主菜单中包含“电压显示”、“时间调整”、“故障查询”、“故障清除”、“通讯设置”、“ 模拟实验”、“ 返回上页”子菜单项。
    电压显示 通讯设置
    时间调整 模拟实验
    故障查询 返回上页
    故障清除 

 
    图四
    l  操作设置
    在主菜单中，按方向键选择“电压显示”子菜单，按“确认”键进入操作子菜单画面如图五，将显示Ua,Ub,Uc,U0的电压值，显示几秒钟后将自动返回主菜单界面。   
 
  

    图五
    在主菜单中，按方向键选择“时间调整”子菜单，按“确认”键进入操作子菜单画面如图六，按“△”、“▽”方向键调整时间，按“确认”键调整下一个时间项，调整完秒后按“确认”键返回主菜单界面。

     图六
    在主菜单中，按方向键选择“故障查询”子菜单，按“确认”键进入操作子菜单画面如图七，按“△”、“▽”方向键调整选择要查看的故障，按“确认”键显示故障值和时间如图八，几秒钟后返回主菜单界面，若无故障，将显示图九，几秒钟后返回主菜单界面。
   
 

 
    图九
    在主菜单中，按方向键选择“故障清除”子菜单，按“确认”键进入操作子菜单画面如图十，按“△”、“▽”方向键选择“清除”“返回”，按“确认”键清除故障或返回主菜单界面。
    清除  返回 

    图十
    在主菜单中，按方向键选择“通讯设置”子菜单，按“确认”键进入操作子菜单画面如图十一，按“△”、“▽”方向键调整通讯地址，按“确认”键跳至波特率选择，按“△”、“▽”方向键调整波特率，按“确认”键保存并返回主菜单界面。

 
图十一
    在主菜单中，按方向键选择“模拟实验”子菜单，按“确认”键进入操作子菜单画面如图十二，按“△”、“▽”方向键调整电压值，按“确认”输出模拟结果，直到C相模拟实验完成将返回主菜单界面。

            
图十二
    在主菜单中，按方向键选择“返回上页”子菜单，按“确认”键运行界面。   
 
    六．故障说明
    当系统出现弧光接地时，消弧控制单元作出判断同时发出动作信号，让接触器动作，使系统对应相转变为金属性接地。此时，控制单元面板上显示接地相，如果A相接地则控制单元面板上显示如图十三控制单元作出判断同时发出动作信号，同时发出报警信号 。  
  

图十三
    系统发生金属性接地，控制单元将只给中央控制室发出报警信号，而不会使接触器动作。面板上显示发生金属接地相别。如果A相金属接地，则控制单元面板显示如图十四。 
 

图十四
    同样，系统发生PT断线时，控制单元也将只给中央控制室发出报警信号，而不会使接触器动作。面板上显示断线相别，如果A相PT断线，则控制单元显示如图十五。

图十五
    七．接线端子图

 
    八．外形尺寸

 
 
 
    MCU-MODBUS通讯规约

    一、数据格式
    

    二、通讯接口： RS485
    三、通讯速率：1200、2400、4800、9600
    四、报文格式
    1、下行报文:
    

    2、上行报文:
    

    3、数据帧含义：
    ★仆方地址：
    仆方地址地址码为通讯传送的第一个字节。这个字节表明由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。并且每个从机都有具有唯一的地址码，并且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明回送的从机地址。
    ★功能码：
    通讯传送的第二个字节。ModBus 通讯规约定义功能号为1 到127。本仪表只利用其中的一个功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作，否则表明从机没有响应操作或发送出错。本装置的功能码为01H，表示上传故障记录。
    ★数据地址：
    数据地址MODBUS地址，把要访问的第几次故障写入该地址单元，最多可记录20次故障，例如要查看第3次故障，数据地址的两个单元值分别为00H,03H.
    ★数据量：
    数据量是要访问的数据个数,本装置默认只访问一组数据，所以输入00H,01H即可。
    ★数据字节数：
    数据字节数是要传送的字节个数。本装置传送的数据字节数为12，若无故障，则无数据。
    ★CRC 码：二字节的错误检测码。
    五、通讯实例
    下行报文含义
     08     01     00  01    00  01     ac       93  
    地址 功能码  故障次数  故障个数  CRC低位  CRC高位
    ★故障次数表示要看第一次故障的信息。
    ★数据量0001H表示查询一个故障信息。
    上行报文含义
    08     01        0b        0a        01      11    01    08    13    11    26  
    地址  功能码  数据字节数  故障相   故障类型   年    月    日    时    分    秒
    0b    39    3a    00      XX         XX  
    Ua    Ub    Uc    U0    CRC低位    CRC高位
    ★故障相有三个数值：
    

    ★故障类型有四种：
    

    ★年月日时分秒为BCD码。
    ★Ua，Ub，Uc，U0电压值为16进制。
    六、冗余循环码错误校验简介：
    冗余循环码（CRC-16）包含2 个字节，即16 位二进制。CRC 码由发送设备计算，放发送信息的尾部。接收信息的设备再重新计算接收到信息的 CRC 码，比较计算得到的CRC 码是否与接收到的相符，如果两者不相符，则表明出错。
    CRC-16码的计算方法是，先预置16 位寄存器全为1。再逐步把每8 位数据信息进行处理。在进行CRC 码计算时只用8 位数据位，起始位及停止位，如有奇偶校验位的话也包括奇偶校验位，都不参与CRC 码计算。在计算CRC 码时，8 位数据与寄存器的数据相异或，得到的结果向低位移一字节，用0填补最高位。再检查最低位，如果最低位为1，把寄存器的内容与预置数相异或，如果最低位为0,不进行异或运算。这个过程一直重复8 次。第8 次移位后，下一个8 位再与现在寄存器的内容相相异或，这个过程与以上一样重复8 次。当所有的数据信息处理完后，最后寄存器的内容即为CRC码值。CRC 码中的数据发送、接收时低字节在前。
    CRC-16错误校验程序如下：报文（此处只涉及数据位，不指起始位、停止位和任选的奇偶校验位）被看作是一个连续的二进制，其最高有效位（MSB）首选发送。报文先与X↑16相（左移16位），然后看X↑16+X↑15+X↑2+1除，X↑16+X↑15+X↑2+1可以表示为二进制数11000000000000101。整数商位忽略不记，16位余数加入该报文（MSB先发送），成为2个CRC校验字节。余数中的1全部初始化，以免所有的零成为一条报文被接收。经上述处理而含有CRC字节的报文，若无错误，到接收设备后再被同一多项式（X↑16+X↑15+X↑2+1）除，会得到一个零余数（接收设备核验这个CRC字节，并将其与被传送的CRC比较）。全部运算以2为模（无进位）。习惯于成串发送数据的设备会首选送出字符的最右位（LSB-最低有效位）。而在生成CRC情况下，发送首位应是被除数的最高有效位MSB。由于在运算中不用进位，为便于操作起见，计算CRC时设MSB在最右位。生成多项式的位序也必须反过来，以保持一致。多项式的MSB略去不记，因其只对商有影响而不影响余数。生成CRC-16校验字节的步骤如下： 
①装如一个16位寄存器，所有数位均为1。 
②该16位寄存器的高位字节与开始8位字节进行“异或”运算。运算结果放入这个16位寄存器。 
③把这个16寄存器向右移一位。 
④若向右（标记位）移出的数位是1，则生成多项式1010000000000001和这个寄存器进行“异或”运算；若向右移出的数位是0，则返回③。 
⑤重复③和④，直至移出8位。 
⑥另外8位与该十六位寄存器进行“异或”运算。 
⑦重复③~⑥，直至该报文所有字节均与16位寄存器进行“异或”运算，并移位8次。 
⑧这个16位寄存器的内容即2字节CRC错误校验，被加到报文的最高有效位。