脈沖發(fā)電機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及保護(hù)測(cè)控領(lǐng)域，尤其涉及脈沖發(fā)電機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖發(fā)電機(jī)工作模式:發(fā)電機(jī)為脈沖放電，孤網(wǎng)運(yùn)行，每次放電約10-15秒，每次放電時(shí)間間隔為8-12分鐘，每天機(jī)組間隙式發(fā)電大約40次左右。放電過(guò)程中由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率在從50Hz下降到40Hz (對(duì)于基準(zhǔn)頻率10Hz的機(jī)組，發(fā)電機(jī)輸出頻率由10Hz下降到80Hz)，輸出電壓頻率是連續(xù)快速變化的。其電流電壓波形如附圖1所示，波形特征為頻率大范圍快速變化，波形畸變，諧波含量高。
[0003]常規(guī)的發(fā)電機(jī)，其電氣頻率多基于工頻，且不會(huì)發(fā)生劇烈的變化；脈沖發(fā)電機(jī)放電過(guò)程中頻率會(huì)發(fā)生劇烈的大范圍波動(dòng)，頻率變化速度最快可以達(dá)到8Hz每秒。
[0004]常規(guī)的發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置算法基于工頻，在頻率變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)計(jì)算誤差；即使某些具有頻率跟蹤功能，也只針對(duì)頻率緩慢變化情況，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速頻率跟蹤。常規(guī)發(fā)電機(jī)的測(cè)量和控制功能，通常由專門的測(cè)控裝置來(lái)完成，算法基于工頻50Hz ;脈沖發(fā)電機(jī)，一般用于需要大功率脈沖電源的場(chǎng)合，如核聚變?cè)O(shè)備的試驗(yàn)電源等，為便于集中監(jiān)控操作，通常將保護(hù)、測(cè)量、控制集成于一個(gè)平臺(tái)；其電氣量頻率變化范圍廣，變化速度快，因此需要實(shí)現(xiàn)大范圍的快速頻率跟足示。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是:為解決上述提出的脈沖發(fā)電機(jī)大范圍快速頻率變化過(guò)程中保護(hù)測(cè)控精度的要求，設(shè)計(jì)了一種集保護(hù)、測(cè)控功能于一體的裝置，采用硬件實(shí)時(shí)大范圍頻率跟蹤電路，可就地安裝。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:脈沖發(fā)電機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化的裝置，包括電源插件，CPU插件、DSP插件、AC輸入插件、智能I/O插件和人機(jī)接口插件；CPU插件，DSP插件、AC輸入插件、智能I/O插件之間通過(guò)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)連接；其中CPU插件包含微處理器CPU芯片、以太網(wǎng)控制器和物理層芯片，智能I/O插件包括開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、操作回路、AC輸入插件包含模擬量輸入端口，智能I/O插件采集的數(shù)據(jù)CAN總線傳輸至CPU插件，完成I/O數(shù)據(jù)采集；AC輸入插件將模擬量信號(hào)接入DSP插件，運(yùn)算結(jié)果通過(guò)總線送至CPU插件；CPU插件的運(yùn)算結(jié)果經(jīng)內(nèi)部總線連接至智能I/O插件的開關(guān)量輸出插件；上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到以太網(wǎng)控制器和CPU插件的物理層芯片，以太網(wǎng)控制器將解析的報(bào)文連接送給CPU插件的物理層芯片，CPU插件的物理層芯片處理報(bào)文數(shù)據(jù)請(qǐng)求，將結(jié)果經(jīng)以太網(wǎng)控制器反饋回上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)裝置與上位機(jī)之間的通信。
[0007]上述方案中:為實(shí)現(xiàn)頻率快速變化時(shí)的準(zhǔn)確測(cè)量，其DSP板卡設(shè)計(jì)了快速頻率跟足示電路。
[0008]上述方案中，配置有多個(gè)自定義智能I/O插件槽位，通過(guò)可視化的配置，提供多種自定義I/o插件組合，任一槽位配置或不配置I/O插件。
[0009]上述方案中，為同時(shí)滿足保護(hù)和測(cè)量、控制的需求，配置保護(hù)用和測(cè)量用兩類AC插件，和/或配置開關(guān)操作回路插件。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果:
[0011]1.通過(guò)對(duì)脈沖發(fā)電機(jī)放電過(guò)程的電氣特征的分析，設(shè)計(jì)了具備硬件實(shí)時(shí)大范圍頻率跟蹤電路的DSP板卡，實(shí)現(xiàn)了大范圍的快速頻率跟蹤，為脈沖發(fā)電機(jī)提供繼電保護(hù)和測(cè)控功能，保證了機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。
[0012]2.根據(jù)實(shí)際采集、控制信號(hào)的數(shù)量和類型，可靈活配置板卡數(shù)量及種類，并根據(jù)不同的設(shè)備控制要求，進(jìn)行靈活的控制邏輯組態(tài)，適應(yīng)各種不同場(chǎng)合下變頻發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)和測(cè)控系統(tǒng)的需求。
[0013]3.具備有網(wǎng)絡(luò)通信能力。支持電力行業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)DL/T667-1999(IEC60870-5-103)和新一代變電站通信標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，能與監(jiān)控及自動(dòng)化系統(tǒng)配合使用，實(shí)現(xiàn)全站智能“互操作”。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為脈沖發(fā)電機(jī)某次加速過(guò)程的電氣量波形圖
[0015]圖2為本實(shí)用新型保護(hù)、測(cè)控一體化裝置的系統(tǒng)背板端子圖
[0016]圖3為本實(shí)用新型保護(hù)、測(cè)控一體化裝置的系統(tǒng)原理框圖
[0017]圖4為本實(shí)用新型使用的實(shí)時(shí)大范圍頻率跟蹤電路原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]本裝置包括電源插件，CPU插件、DSP插件、AC輸入插件、智能I/O插件和人機(jī)接口插件.’CPU插件，DSP插件、AC輸入插件、智能I/O插件之間通過(guò)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)連接；其中CPU插件包含微處理器CPU芯片、以太網(wǎng)控制器和物理層芯片，智能I/O插件包括開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、操作回路、AC輸入插件包含模擬量輸入端口，智能I/O插件采集的數(shù)據(jù)CAN總線傳輸至CPU插件，完成I/O數(shù)據(jù)采集；AC輸入插件將模擬量信號(hào)接入DSP插件，運(yùn)算結(jié)果通過(guò)總線送至CPU插件；CPU插件的運(yùn)算結(jié)果經(jīng)內(nèi)部總線連接至智能I/O插件的開關(guān)量輸出插件；上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到以太網(wǎng)控制器和CPU插件的物理層芯片，以太網(wǎng)控制器將解析的報(bào)文連接送給CPU插件的物理層芯片，CPU插件的物理層芯片處理報(bào)文數(shù)據(jù)請(qǐng)求，將結(jié)果經(jīng)以太網(wǎng)控制器反饋回上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)裝置與上位機(jī)之間的通信。
[0019]脈沖發(fā)電機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置背板框圖和系統(tǒng)原理圖分別見圖2、圖3。
[0020]裝置還設(shè)計(jì)了具備大范圍快速頻率跟蹤硬件電路的DSP板卡。為實(shí)現(xiàn)大范圍快速頻率跟蹤，裝置的DSP插件設(shè)計(jì)了硬件跟蹤電路。輸入信號(hào)分別進(jìn)入測(cè)頻模塊和ADC采樣模塊，測(cè)頻模塊實(shí)時(shí)測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，將測(cè)頻結(jié)果輸出給FPGA控制模塊，F(xiàn)PGA模塊根據(jù)測(cè)頻結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整采樣間隔，輸出控制信號(hào)到ADC采樣模塊，獲得與輸入信號(hào)頻率匹配的波形，以保證脈沖發(fā)電機(jī)放電過(guò)程中電氣量的精確測(cè)量和計(jì)算。
[0021]該裝置智能I/O插件配置有多個(gè)自定義智能I/O插件槽位，可通過(guò)可視化的配置，提供多種自定義I/o插件組合，任一槽位可配置或不配置I/O插件。為同時(shí)支持保護(hù)和測(cè)量的需要，可以配置不同類型的AC插件；為滿足操作開關(guān)的需要，可配置單跳圈和雙跳圈的操作回路插件。<