專利名稱：濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于微機保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在構(gòu)成電力系統(tǒng)一系列關(guān)鍵技術(shù)中，濾波裝置占據(jù)十分重要的地位。諧波是電力 系統(tǒng)的公害之一，諧波在電網(wǎng)中的存在，會使發(fā)電機、變壓器產(chǎn)生附加損耗、振動和噪音，以 及外殼和某些緊固件過熱，并有可能引起變壓器局部嚴(yán)重過熱。還有可能出現(xiàn)過電壓，導(dǎo)致 設(shè)備損壞。另外，諧波會使感應(yīng)電動機、補償電容器及架空線、電纜產(chǎn)生附加的熱效應(yīng)；還會 使一些電氣設(shè)備產(chǎn)生機械振動、造成繼電器誤動作、干擾通信等。濾波電容器目的是為了濾 除諧波，進(jìn)而為了保證濾波電容器的正常工作。在數(shù)字式微機保護(hù)裝置中，對于各種類型的輸入信號(通常包括模擬量、開關(guān)量、 脈沖量等類型的信號)首先將被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后通過對這些數(shù)字信號的處理來實現(xiàn) 實時監(jiān)控和繼電保護(hù)功能。數(shù)字式保護(hù)裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)其他保護(hù)裝置難以實現(xiàn)的復(fù)雜保 護(hù)原理、提高繼電保護(hù)的性能，而且能提供諸如簡化調(diào)試及整定、自身工作狀態(tài)監(jiān)視、事故 記錄及分析等高級輔助功能，還可以完成電力自動化要求的各種智能化測量、控制、通信及 管理等任務(wù)，同時也具有優(yōu)良的性價比。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置，解決了現(xiàn)有電力系統(tǒng)中 由于諧波的存在，導(dǎo)致設(shè)備損壞、干擾通信的問題。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置，包括DSP，DSP 上連接有數(shù)據(jù)采集模塊、繼電器、LCD、無線模塊、按鍵及GPS，逆變電源分別與DSP、GPS、數(shù) 據(jù)采集模塊、LCD、無線模塊相連接。本實用新型的特點還在于，其中的數(shù)據(jù)采集模塊有14路信號的輸入，其中的A/D變換器采用16位分辨率的 多路轉(zhuǎn)換器。其中的DSP 采用 TMS320C54X。本實用新型的有益效果是，(1)采用軟件和硬件的相結(jié)合，實現(xiàn)智能化。通過各種算法來實現(xiàn)多種繼電保護(hù)功 能，模塊化、智能化等，等對每次故障做出快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)和動作。(2)利用程序?qū)τ布M(jìn)行實施監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常，及時做出相應(yīng)的處理，對軟件的異 常和干擾等，做出識別和排除(如看門狗)。采用了抗干擾技術(shù)，為了提高裝置的可靠性。硬 件設(shè)計中采用多層板技術(shù)，將電源、地線布置在不同的應(yīng)刷板層，將同一應(yīng)刷電路板上的同 一功能的模塊的原件集中在一起接地；采用光電隔離、繼電氣隔離；硬件自復(fù)位電路等。軟 件設(shè)計中采用對DSP中各種存儲器進(jìn)行檢測，開關(guān)量輸入、輸出電路的檢測，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 的檢測，看門狗技術(shù)等。[0012](3)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)保護(hù)，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)一些附加功能，如故障的記錄，統(tǒng)一 時間的校對，通過通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)及時的上傳給專家軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和處理。(4)采用無線通信技術(shù)與計算機進(jìn)行通信。不受物理空間的限制，不受高壓環(huán)境的 電磁場干擾，很好的解決了監(jiān)控保護(hù)裝置與計算機之間的無線通信問題。(5)采用GPS時鐘信號實現(xiàn)同步采集。由于測控保護(hù)與計算機是無線通信，所以要 實現(xiàn)同步采集必須要有一個統(tǒng)一的時鐘信號。本系統(tǒng)采用GPS時鐘信號作為各個測試儀的 統(tǒng)一時鐘，能在要求的精度范圍內(nèi)實現(xiàn)同步采集和數(shù)據(jù)的傳輸。

圖1是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)采集框圖；圖3是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的差壓保護(hù)原理框圖；圖4是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的差流保護(hù)原理框圖；圖5是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的全電流保護(hù)原理框圖；圖6是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的微機保護(hù)軟件總流程圖；圖7是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的監(jiān)控程序流程圖；圖8是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的保護(hù)功能程序流程圖；圖9是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置光電耦合器件的開關(guān)量輸入接口電 路；圖10是本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置光電耦合器件的開關(guān)量輸出及繼電 器控制電路。圖中，l.DSP，2.數(shù)據(jù)采集模塊，3.繼電器，4.LCD，5.逆變電源，6.無線模塊，7.按 鍵，8. GPS0
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括DSP1，DSPl上連 接有數(shù)據(jù)采集模塊2、繼電器3、IXD4、無線模塊6、按鍵7及GPS8，逆變電源5分別與DSP1、 GPS8、數(shù)據(jù)采集模塊2、IXD4、無線模塊6相連接，DSPl與數(shù)據(jù)采集模塊2、繼電器3、無線模 塊6之間采用雙向通信，通過IXD4和按鍵7，可以顯示和設(shè)定參數(shù)。通過逆變電源5給各個 系統(tǒng)模塊供電。本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置的工作過程為，DSPl發(fā)出命令，控制數(shù)據(jù)采 集模塊2對各個通道的數(shù)字采集序列在每一時刻統(tǒng)一進(jìn)行采樣，再將這些采樣值轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量，并讀入內(nèi)存，然后調(diào)運程序，進(jìn)行運算，將運算的結(jié)果和設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，做出相 應(yīng)的響應(yīng)，通過IXD4液晶顯示，通過無線模塊6上傳給遠(yuǎn)端的計算機。如圖2所示，其中數(shù)據(jù)采集模塊2有14路信號的輸入，通過電力傳感器(電壓互感 器TV和電流互感器TA)轉(zhuǎn)化為二次信號(交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流)，通過 模擬量通道，對于電壓、電流、零序電壓和電流以及直流電壓和電流等，保持了時間上的同 時性(對于交流信號相當(dāng)于保持各個通道之間原有相位關(guān)系不變)和同性質(zhì)的通道之間變
4換比例一致(如三相電之間或者三相電流之間的幅值比例變化相同)。以交流輸入為例的信 號流程輸入變換及電壓形成回路、前置模擬低通濾波器、采樣保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。此 流程中，采用電氣隔離和電磁屏蔽，以保障弱電部分的安全，減少來自高壓設(shè)備對弱電部分 的干擾。如圖3、圖4及圖5所示，繼電保護(hù)的功能實現(xiàn)都是通過算法實現(xiàn)的，差壓保護(hù)可接 電容器的三相差壓，也可接一相差壓，當(dāng)任一相差壓大于差壓保護(hù)預(yù)定值時，延時啟動。差 流保護(hù)功能，當(dāng)裝置檢測到的差流大于差流保護(hù)定值時，延遲啟動。全電流速斷保護(hù)，當(dāng)任 一相電流大于整定值時，動作于出口，可快速切斷短路故障。如圖6、圖7、圖8所示，為軟件功能的基本流程，上電或硬件復(fù)位后，系統(tǒng)初始化， 初始化有對各存儲器相應(yīng)地址空間的分配的設(shè)定、輸入輸出口的定義、定時器功能、中斷控 制器、整定值的換算與加載、各個控制標(biāo)志的初設(shè)等；然后自檢，通過自檢迅速的發(fā)現(xiàn)保護(hù) 裝置的缺陷，發(fā)出告警信號并閉鎖保護(hù)出口，其中的自檢有程序自檢、定值自檢、輸入通道 自檢、輸出回路自檢、無線通信模塊自檢、工作電源自檢等。若通過自檢，則進(jìn)入監(jiān)控程序， 執(zhí)行數(shù)據(jù)采集初始化和啟動定時采樣中斷，定時器開始每隔一個采樣周期循環(huán)產(chǎn)生一次采 樣中斷請求，當(dāng)有足夠的采樣數(shù)據(jù)后，進(jìn)入主循環(huán)，在數(shù)字保護(hù)正常運行過程中是一個無限 循環(huán)，只有在復(fù)位操作和自檢判斷出錯時才會中止。此軟件部分中，還有執(zhí)行無線通信任務(wù)，為信息的發(fā)送和接受進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，根據(jù) 保護(hù)程序的數(shù)據(jù)發(fā)送請求而接受相關(guān)數(shù)據(jù)，按照通信協(xié)議進(jìn)行通信信息整理和打包，并將 其置于數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)，通過天線發(fā)送出去。如圖9、圖10所示，開關(guān)量輸入接口電路，采用光電隔離，保證內(nèi)部弱電元件的安 全，減少外部干擾。其實這種工作電壓就是一種信號的有無，來控制發(fā)光二極管的亮滅，使 三極管導(dǎo)通，輸出高低電平，這種高低電平可以做為數(shù)字量由DSP直接讀取。開關(guān)量輸出電 路及繼電器控制電路，來自DSP的控制信號，高低電平“1”、“0”來驅(qū)動繼電器工作，電路中 的R、C的串聯(lián)和V并聯(lián)是為了避免電流突變產(chǎn)生較高的反向電壓而引起相關(guān)元件的損壞。
權(quán)利要求一種濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置，其特征在于，包括DSP(1)，DSP(1)上連接有數(shù)據(jù)采集模塊(2)、繼電器(3)、LCD(4)、無線模塊(6)、按鍵(7)及GPS(8)，逆變電源(5)分別與DSP(1)、GPS(8)、數(shù)據(jù)采集模塊(2)、LCD(4)、無線模塊(6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模 塊(2)有14路信號的輸入，其中的A/D變換器采用16位分辨率的多路轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置，其特征在于，所述的DSP(1)采 用 TMS320C54X。
專利摘要本實用新型公開的一種濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置，包括DSP，DSP上連接有數(shù)據(jù)采集模塊、繼電器、LCD、無線模塊、按鍵及GPS，逆變電源分別與DSP、GPS、數(shù)據(jù)采集模塊、LCD、無線模塊相連接。本實用新型濾波電容器監(jiān)控保護(hù)裝置，通過各種算法來實現(xiàn)多種繼電保護(hù)功能，模塊化、智能化等，等對每次故障做出快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)和動作。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)保護(hù)，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)一些附加功能，如故障的記錄，統(tǒng)一時間的校對，通過通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)及時的上傳給專家軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和處理。采用無線通信技術(shù)與計算機進(jìn)行通信。不受物理空間的限制，不受高壓環(huán)境的電磁場干擾，很好的解決了監(jiān)控保護(hù)裝置與計算機之間的無線通信問題。
文檔編號H02H7/16GK201682272SQ201020176479
公開日2010年12月22日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者李小博, 黃新波 申請人:西安工程大學(xué)