專利名稱：一種手自一體同期裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)中斷路器同期并列的自動控制裝置，尤 其是涉及一種手自 一體同期裝置
背景技術(shù)：
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。擔(dān)當(dāng)這一重任的設(shè)備是 同期裝置，在發(fā)電廠它能控制發(fā)電機(jī)快速滿足同期條件，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、安全
并網(wǎng)；在變電所，它能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并列運(yùn)行，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。
最早的時(shí)候，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)合閘依靠操作人員手動進(jìn)行，為了尋找合閘瞬間， 常采用同期指示裝置。上世紀(jì)八十年代出現(xiàn)了第 一代自動準(zhǔn)同期裝置一 一模擬 式自動準(zhǔn)同期裝置，它采用分立晶體管元件搭建硬件電路，對同期條件進(jìn)行檢 測和處理。隨著微處理器的誕生，出現(xiàn)了第二代自動準(zhǔn)同期裝置一一微機(jī)式自 動準(zhǔn)同期裝置，它提高并網(wǎng)速度和可靠性的同時(shí)，大大提高了合閘準(zhǔn)確度。
目前發(fā)電廠和變電站同期屏拒一般配置為微機(jī)式自動準(zhǔn)同期裝置和同步閉鎖繼 電器加手動同期把手，系統(tǒng)接線復(fù)雜，給調(diào)試人員帶來很大的困難。
發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的
本實(shí)用新型的目的在于提供一種手動和自動于一體的同期裝置。既可單獨(dú)配置為自動同期裝置或手動同期裝置完成同期功能，又可以雙重冗余配置。
2、技術(shù)方案
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，采用了雙CPU設(shè)計(jì)即DSP+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、通信和閉鎖同期的功能。雙CPU之間通過RS-232串口通 訊，DSP將釆集到的數(shù)據(jù)和同期時(shí)的狀態(tài)等信息通過串口發(fā)送給MCU, MCU將這些 信息用于LCD顯示，或以通信的方式發(fā)送出去。同時(shí)，MCU也有獨(dú)立的通道采集 頻率和相角差，對同期進(jìn)行閉鎖。
本實(shí)用新型的方案具體為，包括電源系統(tǒng)、DSP系統(tǒng)、MCU系統(tǒng)、中文液晶 顯示模塊LCD、按鍵、電子相位表、狀態(tài)指示燈、電壓采集回路、頻率及相角差 測量回路、開關(guān)量輸入回路、繼電器輸出回路以及串口通訊回路。
(1) 電源系統(tǒng)為裝置其它回路提供所需要的5V、 土15V以及24V電源。
(2) DSP系統(tǒng)是裝置的核心處理單元，由DSP、 SRAM和CPLD組成，用于完成開 關(guān)量信號的識別，電壓、頻率、相角差的測量，捕捉同期點(diǎn)，完成相應(yīng)開出信 號并提供輸出指示燈。
(3) MCU系統(tǒng)完成人機(jī)接口方面的任務(wù)和相角閉鎖，由MCU、 FLASH、 SRAM、地 址鎖存器、地址譯碼器組成。通過串行通訊接口和DSP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；接 收按鍵信息，進(jìn)行相位表和液晶顯示。
(4 )電壓采集回路將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為DSP內(nèi)置A/D可以接受的模擬量信號 (0 - 3V)送到DSP內(nèi)置A/D進(jìn)行釆集，由A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量給DSP讀取。
(5 )頻率及相角差測量回路將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為用于頻率測量的方波信 號，該方波信號進(jìn)入DSP和MCU的定時(shí)計(jì)數(shù)器，DSP通過定時(shí)器捕捉上升沿時(shí)刻計(jì)算出頻率和相角差。
(6) 開關(guān)量輸入回路
不同的斷路器進(jìn)行同期時(shí)只是對應(yīng)不同的參數(shù)，這些參數(shù)包括斷路器類型、 合間導(dǎo)前時(shí)間、允許頻差、允許壓差、調(diào)頻以及調(diào)壓因子、相角以及幅值補(bǔ)償 等參數(shù)，因此，裝置^:置了16個開關(guān)量信號用于選擇不同的同期對象。另外， 裝置設(shè)置了啟動同期、無壓使能、斷路器輔助節(jié)點(diǎn)開入信號用于對同期條件進(jìn) 行判斷。
(7) 繼電器輸出回3各 繼電器輸出回路是對發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制的輸出信號出口電路，它包括增速、
減速、升壓、降壓、合閘等輸出信號。硬件上合閘開出實(shí)行合閘使能和合閘開 出相與，確保了合閘的可靠性。
調(diào)頻和調(diào)壓開出采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)方式輸出，調(diào)節(jié)脈寬與頻差和壓差大小 成正比。
(8) 串口通訊回i 各
前置RS-232串口可以進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置以及錄波輸出，后置RS-485串口可以 實(shí)現(xiàn)裝置與上位^/L的通訊，以實(shí)現(xiàn)同期裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)4見。
(9) 電子相位表
MCU系統(tǒng)根據(jù)兩側(cè)輸入電壓信號的相角差進(jìn)行電子式相位表顯示，為運(yùn)行人 員進(jìn)行同期合閘提供指示。
(10) 狀態(tài)指示燈
面板設(shè)置了8個LED指示燈，包括DSP運(yùn)行燈、合閘燈、失敗燈、故障燈、加 速燈、減速燈、升壓燈、降壓燈。3、有益效果
提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)接線簡單，調(diào)試方便。


附圖為本實(shí)用新型的示意圖
具體實(shí)施方式
裝置可以設(shè)置為自動或手動同期方式。
(-)自動同期方式下，啟動開入信號用于啟動自動同期。同期裝置按照自動 準(zhǔn)同期的程序完成同期過程。 (1)讀取對象開入信號選擇相應(yīng)對象的同期參數(shù)；
(2 )利用DSP內(nèi)置12位高精度AD采用付式算法計(jì)算兩側(cè)輸入電壓信號的幅值。 由于發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的頻率變化較大，因此采用自動跟蹤頻率同步控制交流采樣 技術(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)側(cè)電壓。
(3) 利用DSP定時(shí)器捕捉功能檢測由頻率及相角差測量回路產(chǎn)生的方波信號的 相鄰兩上升沿時(shí)刻，計(jì)算兩側(cè)輸入電壓的頻率和相角差。
(4) 當(dāng)電壓和頻率不滿足同期條件時(shí)，DSP根據(jù)壓差和頻差大小調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電 壓和頻率快速、平穩(wěn)地滿足并網(wǎng)條件。
(5) 當(dāng)電壓和頻率滿足同期條件時(shí)，DSP根據(jù)采集的相角差和導(dǎo)前時(shí)間預(yù)測最 佳合閘時(shí)刻，并發(fā)出合閘脈沖。
仁)手動同期方式下，啟動開入信號用于啟動手動同期。 DSP系統(tǒng)4艮據(jù)兩側(cè)輸入電壓信號的幅值和頻率進(jìn)行判斷是否允許合閘。若電 壓信號滿足同期要求，合閘1開出，否則不開出，同時(shí)對電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)指示。MCU系統(tǒng)根據(jù)兩側(cè)輸入電壓信號的相角差進(jìn)行判斷，當(dāng)相角差在閉鎖角范 圍內(nèi)時(shí)，合閘2開出，否則不開出。這樣確保運(yùn)行人員根據(jù)面板電子式相位表 進(jìn)行手動合閘時(shí)不會出現(xiàn)誤合閘的情況。
權(quán)利要求1、一種手自一體同期裝置，包括電源系統(tǒng)、中文液晶顯示模塊LCD、按鍵、電子相位表、狀態(tài)指示燈、電壓采集回路、頻率及相角差測量回路、開關(guān)量輸入回路、繼電器輸出回路以及串口通訊回路，其特征在于，還同時(shí)包括DSP系統(tǒng)和MCU系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手自一體同期裝置，其特征在于，所述的DSP 系統(tǒng)由DSP、 SRAM和CPLD組成；所述的MCU系統(tǒng)由MCU、 FLASH、 SRAM、地址鎖 存器、地址譯碼器組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種手自一體同期裝置，既可單獨(dú)配置為自動同期裝置或手動同期裝置完成同期功能，又可以雙重冗余配置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為，包括電源系統(tǒng)、中文液晶顯示模塊LCD、按鍵、電子相位表、狀態(tài)指示燈、電壓采集回路、頻率及相角差測量回路、開關(guān)量輸入回路、繼電器輸出回路以及串口通訊回路，還同時(shí)包括DSP系統(tǒng)和MCU系統(tǒng)。
文檔編號H02J3/38GK201256299SQ20082004225
公開日2009年6月10日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者偉 王, 涌 趙, 趙雪飛 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院;南京南瑞自動控制有限公司