三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，涉及一種三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]同期并列是電力系統(tǒng)中經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)重要操作。發(fā)電廠在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，隨著負(fù)荷的增加，要求備用發(fā)電機(jī)迅速投入系統(tǒng)，以滿足用電量增長的需求；在系統(tǒng)發(fā)生事故時，會失去部分電源，要求備用機(jī)組快速投入電力系統(tǒng)制止系統(tǒng)崩潰。在變電所，同期操作可以使系統(tǒng)中分開運(yùn)行的線路斷路器正確投入，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并列運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行及線路負(fù)荷的合理、經(jīng)濟(jì)分配。
[0003]同期并列的理想條件是并列斷路器兩側(cè)電源電壓的三個狀態(tài)量全部相等，即待并側(cè)頻率與系統(tǒng)側(cè)頻率相等；待并側(cè)電壓與系統(tǒng)側(cè)電壓幅值相等；相角差為零。
[0004]壓差和頻差的存在將導(dǎo)致并網(wǎng)瞬間，并列點(diǎn)兩側(cè)會出現(xiàn)一定的無功功率和有功功率的交換。電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備，一般都具有承受一定功率交換的能力。相比而言，相角差的存在會給斷路器兩側(cè)帶來更多的傷害，嚴(yán)重時會誘發(fā)次同步諧振。因此，一個好的同期裝置應(yīng)確保在相角差為零時完成并網(wǎng)。
[0005]隨著電力系統(tǒng)容量及發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增大，不符合同期條件的并列操作將會帶來極其嚴(yán)重的后果。對同期操作進(jìn)行研究，提高同期并列操作的準(zhǔn)確性、快速性和可靠性，對于系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。另外，隨著變頻器的廣泛使用，電網(wǎng)中的諧波越來越多，現(xiàn)有同期裝置容易受諧波干擾，造成運(yùn)行誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服有同期裝置容易受諧波干擾，造成運(yùn)行誤差的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，包括輸入接口和輸出接口，還包括DSP芯片，以及與DSP芯片連接的電壓變換模塊和濾波整形模塊，所述DSP芯片還分別連接上位機(jī)和MCU，所述MCU與輸入設(shè)備和顯示設(shè)備連接，所述DSP芯片還與FPGA連接。
[0008]優(yōu)選的，所述DSP芯片通過RS485通訊接口與上位機(jī)連接。
[0009]優(yōu)選的，所述DSP芯片通過串行總線與MCU連接。
[0010]優(yōu)選的，所述DSP芯片為DSP56F807。
[0011]優(yōu)選的，所述電壓變換模塊為TPS65130。
[0012]優(yōu)選的，還包括與DSP芯片連接的RS232接口。
[0013]采用本發(fā)明所述的三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)快速交流采樣，確保同期裝置快速、平穩(wěn)地將發(fā)電機(jī)電壓、頻率調(diào)節(jié)到允許值，在頻差、壓差滿足要求后，計(jì)算相角差并對合閘導(dǎo)前角進(jìn)行預(yù)測，可快速、準(zhǔn)確地捕捉到同期點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)準(zhǔn)確、快速、可靠的自動準(zhǔn)同期并列操作。
【附圖說明】
[0014]圖1示出本發(fā)明一個【具體實(shí)施方式】示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0016]本發(fā)明所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，包括輸入接口和輸出接口，還包括DSP芯片，以及與DSP芯片連接的電壓變換模塊和濾波整形模塊，所述DSP芯片還分別連接上位機(jī)和MCU，所述MCU與輸入設(shè)備和顯示設(shè)備連接，所述DSP芯片還與FPGA連接。
[0017]如圖1所示給出本發(fā)明一個【具體實(shí)施方式】，采用雙CPU設(shè)計(jì)，即DSP與MCU的方式。前者作為裝置的主CPU，其任務(wù)是采樣，識別、調(diào)節(jié)和捕捉同期。后者是裝置的輔CPU，承擔(dān)了人機(jī)交互和閉鎖同期的功能。兩者之間通過串口進(jìn)行通訊。輔CPU閉鎖相角的功能是為了防止主CPU故障而導(dǎo)致誤發(fā)合閘令。這類似于原來單CPU的準(zhǔn)同期裝置的合閘回路串聯(lián)一個同步檢查繼電器，避免發(fā)電機(jī)在大相角差時并網(wǎng)。從這一點(diǎn)來說，二者構(gòu)成了一個表決系統(tǒng)。
[0018]這種雙CPU系統(tǒng)設(shè)計(jì)對系統(tǒng)任務(wù)并行處理的方式，能充分利用DSP強(qiáng)大的運(yùn)算能力和豐富的外圍接口以及MCU較強(qiáng)的控制能力，更有效地發(fā)揮DSP的功效和MCU的特長，這無疑是高性能低成本的系統(tǒng)；同時這種結(jié)構(gòu)又可以保證系統(tǒng)資源上一定程度的冗余，使得今后系統(tǒng)功能的升級和改進(jìn)變得容易。
[0019]本裝置選用Motorola公司的16位定點(diǎn)處理器DSP56F807為微處理器，它在80MHz的時鐘頻率下可達(dá)40MIPS的指令執(zhí)行速度。片內(nèi)存儲器分為程序Flash、程序RAM、數(shù)據(jù)Flash、數(shù)據(jù)RAM和BOOT Flash ;還集成了 4個16位的定時器單元，每個定時器單元又包括4個定時器/計(jì)數(shù)器；2個異步串行通信接口和一個控制器局域網(wǎng)模塊CAN2.0A/B、4X4路12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)了完全的單片化。
[0020]同期裝置通過硬件測頻回路計(jì)算兩側(cè)電壓的頻率；跟蹤頻率交流采樣，采用傅氏算法求出電壓有效值；把兩路硬件測頻回路相異或，異或輸出信號的寬度反映了兩交流信號相角差的變化情況。裝置中引入了啟動、無壓使能、斷路器輔助節(jié)點(diǎn)和16個對象選擇開入信號，輸出合閘，增速、減速、升壓、降壓等開出信號。
[0021]由于同期裝置用于環(huán)境惡劣的工業(yè)場合，因此，是否具有良好的抗干擾能力是衡量其性能的重要指標(biāo)。本裝置的硬件設(shè)計(jì)針對各種干擾源進(jìn)行了設(shè)計(jì)。例如，針對輸入線路引入的諧波干擾和尖峰干擾。本裝置采用了帶隔離功能電壓型PT，不但可以使信號得到隔離，而且可以防止高頻信號進(jìn)入回路。對頻率測量回路，使用了施密特觸發(fā)器對波形進(jìn)行整形，以達(dá)到增加觸發(fā)沿的陡度，減弱沿的抖動，改善邊沿質(zhì)量，從而防止了對單片機(jī)的誤觸發(fā)。并且對輸入的PT信號進(jìn)行了低通濾波。針對輸出回路的抗干擾，裝置內(nèi)部對升降壓、加減速、合閘和故障輸出使用光隔進(jìn)行隔離。
[0022]本發(fā)明中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。
[0023]前文所述的為本發(fā)明的各個優(yōu)選實(shí)施例，各個優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗(yàn)證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，包括輸入接口和輸出接口，其特征在于，還包括DSP芯片，以及與DSP芯片連接的電壓變換模塊和濾波整形模塊，所述DSP芯片還分別連接上位機(jī)和MCU，所述MCU與輸入設(shè)備和顯示設(shè)備連接，所述DSP芯片還與FPGA連接。2.如權(quán)利要求1所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP芯片通過RS485通訊接口與上位機(jī)連接。3.如權(quán)利要求1所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述DSP芯片通過串行總線與MCU連接。4.如權(quán)利要求1所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP芯片為DSP56F807。5.如權(quán)利要求1所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓變換模塊為TPS65130。6.如權(quán)利要求1所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括與DSP芯片連接的 RS232 接 口。
【專利摘要】本發(fā)明所述三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，包括輸入接口和輸出接口，還包括DSP芯片，以及與DSP芯片連接的電壓變換模塊和濾波整形模塊，所述DSP芯片還分別連接上位機(jī)和MCU，所述MCU與輸入設(shè)備和顯示設(shè)備連接。采用本發(fā)明所述的三相發(fā)電機(jī)同相定位系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)快速交流采樣，確保同期裝置快速、平穩(wěn)地將發(fā)電機(jī)電壓、頻率調(diào)節(jié)到允許值，在頻差、壓差滿足要求后，計(jì)算相角差并對合閘導(dǎo)前角進(jìn)行預(yù)測，可快速、準(zhǔn)確地捕捉到同期點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)準(zhǔn)確、快速、可靠的自動準(zhǔn)同期并列操作。
【IPC分類】H02J3/40
【公開號】CN105529744
【申請?zhí)枴緾N201410570286
【發(fā)明人】黃磊
【申請人】黃磊
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年10月23日