專利名稱：一種微網(wǎng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及分布式發(fā)電領(lǐng)域的控制裝置，特指一種微網(wǎng)控制裝置。
背景技術(shù)：
微網(wǎng)作為分布式發(fā)電應(yīng)用的一種方式，現(xiàn)已進(jìn)行工程應(yīng)用推廣階段。但對于微網(wǎng)的并網(wǎng)控制，目前還缺乏具有微網(wǎng)孤島檢測、微網(wǎng)模式切換控制、微網(wǎng)及其中同步發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)控制一體化的裝置，難以實現(xiàn)對微網(wǎng)的集中、協(xié)調(diào)控制。同時，現(xiàn)有的同期裝置針對高壓發(fā)電系統(tǒng)而設(shè)計，應(yīng)用于微網(wǎng)這類低電壓系統(tǒng)實用性不強。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的正是為了克服上述現(xiàn)有的不足，而提出一種微網(wǎng)控制裝置，它具有電網(wǎng)故障/停電判斷、微網(wǎng)模式切換、微網(wǎng)內(nèi)同步發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)、微網(wǎng)同期并網(wǎng)、發(fā)電機(jī)啟?？刂乒δ?。本實用新型的功能是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。采用DSP+MCU結(jié)構(gòu)，由DSP通過RS232通訊與MCU相連；DSP通過A/D通道連接模擬量輸入接口，通過計數(shù)器經(jīng)濾波整形連接頻率采集接口 ；DSP通過I/O引腳連接開關(guān)量輸入接口、開關(guān)量輸出接口。本實用新型DSP通過總線控制器與以太網(wǎng)接口、外部存儲連接。本實用新型與DSP相連的開關(guān)量輸入接口具有M路開關(guān)量輸入通道、開關(guān)量輸出接口具有16路開關(guān)量輸出通道。本實用新型與DSP相連成的模擬量輸入接口具有8路交流電壓模擬量輸入通道、8 路交流電流模擬量輸入通道。本實用新型MCU與顯示單元、按鍵、RS485 口相連接。DSP采集開關(guān)量輸入信號、交流電壓、交流電流信號，通過計算得到微網(wǎng)并網(wǎng)點處的電壓、相位、阻抗，并結(jié)合頻率采集單元的頻率量，綜合判斷外部電網(wǎng)是否故障/停電。當(dāng)外部電網(wǎng)故障/停電時，DSP控制開關(guān)量輸出，發(fā)出電網(wǎng)側(cè)斷路器跳閘指令，同時控制開關(guān)量輸出接口發(fā)出微網(wǎng)模式切換指令。對于發(fā)電機(jī)側(cè)的斷路器合閘，DSP在檢測出其兩側(cè)電壓的同期點后，發(fā)合閘指令， 實現(xiàn)同期合間功能通過模擬量輸入接口和頻率采集接口采集同期點系統(tǒng)側(cè)及對象側(cè)的同期電壓信號和同期頻率，經(jīng)PID算法后得到調(diào)整對象側(cè)電壓的幅值和頻率值，發(fā)出脈沖調(diào)節(jié)命令至開關(guān)量輸出接口 ；當(dāng)同期電壓幅值差及同期頻率差滿足條件后，微網(wǎng)控制裝置停止發(fā)出脈沖調(diào)節(jié)命令，發(fā)出合間命令。對于電網(wǎng)側(cè)斷路器合間，DSP在檢測出其兩側(cè)電壓的同期點后，發(fā)合間指令，實現(xiàn)同期合間功能通過向發(fā)電機(jī)發(fā)升壓、降壓、增速、減速脈沖，使同期點兩側(cè)電壓幅值差及頻率差小于限值要求，然后發(fā)出合閘命令。DSP還可根據(jù)設(shè)定條件對發(fā)電機(jī)斷路器進(jìn)行分間、對發(fā)電機(jī)進(jìn)行啟動、停止控制。本實用新型集成微網(wǎng)主要控制功能，具有自動化程度高、控制精度高等優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步闡述本實用新型內(nèi)容。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為微網(wǎng)控制裝置接口圖；圖3為本實用新型實際應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為微網(wǎng)控制裝置模擬量采集框圖。
具體實施方式
如圖1，本實用新型采用DSP+MCU結(jié)構(gòu)，由DSPl通過RS232通訊與MCU2相連； DSPl通過A/D通道連接模擬量輸入接口 4，通過計數(shù)器經(jīng)濾波整形6連接頻率采集接口 5 ； DSP通過I/O引腳連接開關(guān)量輸入接口 8、開關(guān)量輸出接口 9。本實用新型DSP通過總線控制器與以太網(wǎng)接口 10、外部存儲7連接。本實用新型與DSPl相連的開關(guān)量輸入接口具有 24路開關(guān)量輸入通道、開關(guān)量輸出接口具有16路開關(guān)量輸出通道。本實用新型與DSP相連成的模擬量輸入接口具有8路交流電壓模擬量輸入通道、8路交流電流模擬量輸入通道。本實用新型MCU2與顯示單元11、按鍵12、RS485 口 13相連接。其中，DSP與MCU間通過RS32 交換數(shù)據(jù)；總線控制器連接外部存儲和以太網(wǎng)口 ；擬量輸入接口包括對電網(wǎng)側(cè)電壓Ua、Ub、 Uc、Un，電流la、lb、Ic、In，微網(wǎng)母線電壓化，發(fā)電機(jī)電壓Ug ；頻率采集接口采集電網(wǎng)側(cè)頻率F、微網(wǎng)母線頻率Fs、發(fā)電機(jī)端頻率Fg;開關(guān)量輸入接口采集斷路器位置信號、發(fā)電機(jī)運行/停止?fàn)顟B(tài)信號、裝置使能信號。開關(guān)量輸出接口控制斷路器的分合閘、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和電壓調(diào)整、發(fā)電機(jī)的啟動和停止、微網(wǎng)的模式切換。MCU與顯示單元的IXD和LED相連，并接受按鍵輸?shù)男畔?。如圖2，本微網(wǎng)控制裝置采集電網(wǎng)側(cè)電壓fe、Ub、Uc、Un和電流la、lb、Ic、In,通過計算得到微網(wǎng)并網(wǎng)點處的電壓、相位、阻抗，并結(jié)合頻率采集單元的電網(wǎng)頻率值，根據(jù)各特征值的變化量進(jìn)行復(fù)合判斷，確定外部電網(wǎng)是否故障/停電。當(dāng)電網(wǎng)有故障/停電時，本裝置發(fā)電網(wǎng)側(cè)斷路器分間指令，實現(xiàn)微網(wǎng)與大電網(wǎng)的解列，并輸出微網(wǎng)模式切換指令；微網(wǎng)解列后，本裝置可結(jié)合設(shè)定條件判斷發(fā)電機(jī)是否投入運行，設(shè)定條件允許而發(fā)電機(jī)未運行，則裝置向發(fā)電機(jī)發(fā)出“啟動”指令。在微網(wǎng)并網(wǎng)運行時，若設(shè)定條件要求裝置自動啟動發(fā)電機(jī)，則裝置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和電壓達(dá)到限值后，啟動同期檢查功能通過交流電壓輸入單元采集微網(wǎng)母線電壓Us和發(fā)電機(jī)電壓Ug，及通過頻率采集接口采集微網(wǎng)母線電壓Fs和發(fā)電機(jī)電壓Fg，然后通過PID算法后得到調(diào)整對象側(cè)電壓的幅值和頻率值，發(fā)出脈沖調(diào)節(jié)命令至開關(guān)量輸出接口，向發(fā)電機(jī)發(fā)升壓、降壓、增速、減速脈沖；當(dāng)同期電壓幅值差及同期頻率差滿足條件后，微網(wǎng)控制裝置停止發(fā)出脈沖調(diào)節(jié)命令，發(fā)出合間命令。當(dāng)微網(wǎng)孤網(wǎng)運行切換為并網(wǎng)運行時，通過模擬量輸入接口采集微網(wǎng)母線電壓化和電網(wǎng)電壓U，及通過頻率采集接口采集微網(wǎng)母線電壓Fs和電網(wǎng)頻率F，然后通過PID算法后得到電壓調(diào)節(jié)量和頻率調(diào)節(jié)量，發(fā)出脈沖調(diào)節(jié)命令至開關(guān)量輸出接口，向發(fā)電機(jī)發(fā)升壓、 降壓、增速、減速脈沖；當(dāng)同期電壓幅值差及同期頻率差滿足條件后，微網(wǎng)控制裝置停止發(fā)出脈沖調(diào)節(jié)命令，發(fā)出合閘命令。在微網(wǎng)并網(wǎng)運行時，若設(shè)定條件滿足，本裝置可向發(fā)電機(jī)發(fā)出停電指令，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)自動啟?？刂?。如圖3，本微網(wǎng)控制裝置應(yīng)用于微網(wǎng)的并網(wǎng)控制、微網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電機(jī)控制通過控制電網(wǎng)側(cè)斷路器的分閘、合閘，實現(xiàn)微網(wǎng)的解列與同期并網(wǎng)運行；通過控制發(fā)電側(cè)斷路器的分閘、合閘，實現(xiàn)同步發(fā)電機(jī)的解列與同期并網(wǎng)運行。如圖4，模擬量輸入接口將電網(wǎng)、微網(wǎng)、發(fā)電機(jī)端的電壓/電流信號經(jīng)過電壓/電流互感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到量程范圍的信號；再經(jīng)過濾波電路進(jìn)行濾波和比例加法電路后，送入 DSP的A/D采集通道。顯示單元包括由LED和IXD組成，LED用于顯示設(shè)備的重要狀態(tài)、IXD則是裝置的人機(jī)接口，采用圖形和文字實現(xiàn)人機(jī)交互。
權(quán)利要求1.一種微網(wǎng)控制裝置，其特征是，由DSP(I)通過RS232通訊與MCUQ)相連；DSP通過A/D通道連接模擬量輸入接口 G)，通過計數(shù)器經(jīng)濾波整形(6)連接頻率采集接口(5)； DSP(I)通過I/O引腳分別連接開關(guān)量輸入接口(8)、開關(guān)量輸出接口(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)控制裝置，其特征是，DSP(I)通過總線控制器(3) 與以太網(wǎng)接口(10)、外部存儲(7)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)控制裝置，其特征是，與DSP(I)相連的開關(guān)量輸入接口(8)具有M路開關(guān)量輸入通道、開關(guān)量輸出接口(9)具有16路開關(guān)量輸出通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)控制裝置，其特征是，與DSP(I)相連成的模擬量輸入接口(4)具有8路交流電壓模擬量輸入通道、8路交流電流模擬量輸入通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)控制裝置，其特征是，MCU(2)與顯示單元(11)、按鍵(12)、RS485 口 (13)相連接。
專利摘要一種微網(wǎng)控制裝置，由DSP(1)通過RS232通訊與MCU(2)相連；DSP通過A/D通道連接模擬量輸入接口(4)，通過計數(shù)器經(jīng)濾波整形連接頻率采集接口(5)；DSP(1)通過I/O引腳分別連接開關(guān)量輸入接口(8)、開關(guān)量輸出接口(9)。本實用新型集成微網(wǎng)主要控制功能，具有自動化程度高、控制精度高、功能一體化的顯著優(yōu)點。
文檔編號H02J3/40GK202042911SQ20112005284
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者嚴(yán)玉廷 申請人:云南電力試驗研究院(集團(tuán))有限公司