本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及自動化領域，尤其是一種同步開關的動態(tài)自適應方法及系統(tǒng)。

背景技術：

目前市場上用于控制電容器投切的方式主要有3種，一種是交流接觸器，其特點是線圈控制觸點閉合，但接觸器存在諸多缺點，主要是接觸器控制沒有考慮到滅弧問題，當接觸器閉合瞬間，如當前瞬時電壓較高，將產(chǎn)生巨大的電流沖擊，對接觸器觸點及電容器的使用壽命影響較大。

第二種是復合開關，復合開關的工作原理是采用可控硅和磁保持繼電器配合，接通的時候首先使用可控硅在電壓過零點導通，接著使用繼電器接通，然后斷開可控硅，這種方式避免了接觸器閉合瞬間產(chǎn)生巨大的電流沖擊。但復合開關也有缺點，可控硅控制要求精密，否則控制不當，將導致可控硅炸裂，影響安全。另外復合開關體積稍大，成本也較高。

第三種方式是同步開關，所謂同步開關就是預先知道繼電器從線圈通電到觸點閉合的時間長度，在過零點到來之前，提前發(fā)出閉合指令，等到繼電器觸點閉合瞬間恰好是電壓過零點，保證無沖擊。這種方式要求預先知道繼電器的線圈性能，即從通電到觸點閉合的時間參數(shù)。同步開關依然存在一些問題，首先生產(chǎn)廠家的磁保持繼電器，因工藝批次的不同，其繼電器線圈參數(shù)也不同，并不能保證其閉合時間的一致性；其次，磁保持繼電器線圈在環(huán)境溫度、濕度發(fā)生改變，以及隨著磁保持繼電器的使用時間變長，元件老化等原因，繼電器的吸合、斷開參數(shù)肯定會發(fā)生變化，這時候使用固定的吸合時間來控制繼電器就不合適了，繼電器吸合時間點不再是過零點，吸合瞬間線路開始有電流沖擊，斷開瞬間有電流弧光等問題，導致元件加速老化、存在直接失效損壞甚至發(fā)生火災事故的危險。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種根據(jù)繼電器實時動作時長來確定dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的同步開關的動態(tài)自適應方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

同步開關的動態(tài)自適應方法，具體包括步驟：

(1)初始化dsp處理器端口參數(shù)和采樣參數(shù)；

(2)首次收到繼電器動作命令且繼電器滿足相應動作條件時，利用繼電器初始動作時間tj0計算需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間；

(3)dsp處理器在設定時間發(fā)出控制繼電器指令，繼電器完成相應動作；

(4)利用繼電器動作前一個周期和動作周期內(nèi)的電壓數(shù)據(jù)計算繼電器本次動作時間tj；

(5)再次收到繼電器動作命令且繼電器滿足相應動作條件時，利用繼電器上一次動作時間tj計算本次需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間，并重復步驟(3)、步驟(4)。

進一步地，利用繼電器上一次動作時間tj計算本次需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令時間的方法為：

tc＝20000-t-tj(單位為us)

其中20000us為采樣周期,當dsp處理器發(fā)出控制繼電器吸合指令時，t表示采樣周期內(nèi)繼電器上、下端口電壓差值為0v的時刻距采樣周期結束的時間間隔，當dsp處理器發(fā)出控制繼電器斷開指令時，t表示采樣周期內(nèi)繼電器上、下端口電壓差值最大的時刻距采樣周期結束的時間間隔。

進一步地，在收到繼電器動作命令且繼電器未放電完全時，需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間可修正為

t’c＝tc-tdc(單位為us)

其中，tdc＝arcsin(vdc/vmax)*20000/2π，vdc表示在收到繼電器動作命令時繼電器下端口的直流殘壓值，vmax表示繼電器上、下端口去除直流電壓分量后的交流電壓差值的最大值。

進一步地，步驟(4)中利用繼電器動作前一個周期和動作周期內(nèi)的電壓數(shù)據(jù)計算繼電器本次動作時間tj的方法包括步驟：

(4-1)同步采集繼電器動作前一個周期內(nèi)繼電器上端電壓數(shù)據(jù)abfh(n),n＝0、1、2、…、n-1，下端電壓數(shù)據(jù)abfl(n),n＝0、1、2、…、n-1；

(4-2)同步采集繼電器動作周期內(nèi)繼電器上端電壓數(shù)據(jù)ah(n),n＝0、1、2、…、n-1，下端電壓數(shù)據(jù)al(n),n＝0、1、2、…、n-1；

(4-3)計算繼電器上、下端電壓數(shù)據(jù)的差值，abfh-l(n)＝abfh(n)-abfl(n),n＝0、1、2、…、n-1,ah-1(n)＝ah(n)-al(n),n＝0、1、2、…、n-1；

(4-4)計算差值bdef(n)＝abfh-l(n)-ah-l(n)n＝0、1、2、…、n-1，并將bdef(n)值依次與最大誤差值samp比較；

(4-5)存在n＝i，當n＜i時，bdef(n)＜samp，當n≥i時，bdef(n)≥samp，則繼電器本次動作時間tj＝i*tsamp-tc(單位為us)，tsamp表示對繼電器上、下端口電壓數(shù)據(jù)的采樣間隔，tc表示本次動作中dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間。

同步開關的動態(tài)自適應系統(tǒng)，具體包括繼電器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、dsp處理器和信號輸出模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊對應連接所述繼電器，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)據(jù)輸入模塊對應連接所述dsp處理器，所述dsp處理器通過所述信號輸出模塊對應連接所述繼電器，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集所述繼電器上、下端口的電壓數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)輸入模塊用于向所述dsp處理器輸入繼電器上、下端口電壓數(shù)據(jù)的采樣值；所述dsp處理器用于計算繼電器動作時間和計算需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間，并在設定時間發(fā)出控制繼電器指令；所述信號輸出模塊用于向所述繼電器輸出dsp處理器控制指令。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：根據(jù)繼電器上、下端口的電壓數(shù)據(jù)實時計算繼電器的動作時長，根據(jù)繼電器實時動作時長來計算下一次動作中需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間，有效解決了因使用時長不同、環(huán)境因素變化、元件老化等原因?qū)е碌睦^電器參數(shù)發(fā)生變化造成同步開關動作不可靠的問題，同時也解決了繼電器吸合瞬間電路存在電流沖擊和斷開瞬間存在電流弧光的問題。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1為本發(fā)明實施例提供的同步開關的動態(tài)自適應方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的同步開關的動態(tài)自適應系統(tǒng)結構框圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

圖1為本發(fā)明實施例提供的同步開關的動態(tài)自適應方法流程圖，如圖1所示，同步開關的動態(tài)自適應方法，具體包括步驟：

(1)初始化dsp處理器端口參數(shù)和采樣參數(shù)；

(2)首次收到繼電器動作命令且繼電器滿足相應動作條件時，利用繼電器初始動作時間tj0計算需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間；

(3)dsp處理器在設定時間發(fā)出控制繼電器指令，繼電器完成相應動作；

(4)利用繼電器動作前一個周期和動作周期內(nèi)的電壓數(shù)據(jù)計算繼電器本次動作時間tj；

(5)再次收到繼電器動作命令且繼電器滿足相應動作條件時，利用繼電器上一次動作時間tj計算本次需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間，并重復步驟(3)、步驟(4)。

當收到繼電器吸合命令時，需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器吸合指令的時間為繼電器上、下端口電壓差值為零的時刻；當收到繼電器斷開命令時，需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器斷開指令的時間為繼電器上、下端口電壓差值最大的時刻。繼電器在上、下端口電壓差值為零的時刻吸合和在上、下端口電壓差值最大的時刻斷開是自動開關可靠工作的重要前提，也可有效解決繼電器吸合瞬間電路存在電流沖擊和斷開瞬間存在電流弧光的問題。

首次收到繼電器動作命令且繼電器滿足相應動作條件時，利用繼電器出廠時的動時長來計算需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間。隨著使用條件改變、使用時長不同、元件老化等因素，繼電器實際動作時長可能與出廠時的動作時長有所差異。為保證自動開關工作的可靠性，在繼電器動作過程中實時計算繼電器本次動作時長，在再次收到繼電器動作命令且繼電器滿足相應動作條件時，利用繼電器上一次動作時長來計算本次需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令時間。

利用繼電器上一次動作時間tj計算本次需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令時間的方法為：

tc＝20000-t-tj(單位為us)

其中20000us為采樣周期,當dsp處理器發(fā)出控制繼電器吸合指令時，t表示采樣周期內(nèi)繼電器上、下端口電壓差值為0v的時刻(即繼電器上、下端口交流電壓差值過零點時刻)距采樣周期結束的時間間隔，當dsp處理器發(fā)出控制繼電器斷開指令時，t表示采樣周期內(nèi)繼電器上、下端口電壓差值最大的時刻(即繼電器上、下端口交流電壓差值的峰值時刻)距采樣周期結束的時間間隔。

優(yōu)化地，實際應用中如果操縱比較頻繁，在收到下一個繼電器動作命令時，繼電器未放電完全，上、下端口存在直流電壓分量，此時dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間需考慮繼電器上、下端口的直流電壓分量，dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間可修正為

t’c＝tc-tdc(單位為us)

其中，tdc＝arcsin(vdc/vmax)*20000/2π，vdc表示在收到繼電器動作命令時繼電器下端口的直流殘壓值，vdc和繼電器上端口電壓無關,繼電器上端口連接在系統(tǒng)線路中,只有交流電壓分量；tdc為由于下端口直流殘壓導致的實際上下端口零點位置提前或者延后的時間值，計算tdc過程中,繼電器上、下端口電壓差值的最大值不僅包含了交流電壓的差值,還包含了下端口的直流電壓分量,所以在dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令時間的修正計算中，vmax表示繼電器上、下端口去除直流電壓分量后的交流電壓差值的最大值。

繼電器完成相應動作后，步驟(4)中利用繼電器動作前一個周期和動作周期內(nèi)的電壓數(shù)據(jù)計算繼電器本次動作時間tj的方法包括步驟：

(4-1)同步采集繼電器動作前一個周期內(nèi)繼電器上端電壓數(shù)據(jù)abfh(n),n＝0、1、2、…、n-1，下端電壓數(shù)據(jù)abfl(n),n＝0、1、2、…、n-1；

(4-2)同步采集繼電器動作周期內(nèi)繼電器上端電壓數(shù)據(jù)ah(n),n＝0、1、2、…、n-1，下端電壓數(shù)據(jù)al(n),n＝0、1、2、…、n-1；

(4-3)計算繼電器上、下端電壓數(shù)據(jù)的差值，abfh-l(n)＝abfh(n)-abfl(n),n＝0、1、2、…、n-1,ah-1(n)＝ah(n)-al(n),n＝0、1、2、…、n-1；

(4-4)計算差值bdef(n)＝abfh-l(n)-ah-l(n)n＝0、1、2、…、n-1，并將bdef(n)值依次與最大誤差值samp比較；

(4-5)存在n＝i，當n＜i時，bdef(n)＜samp，當n≥i時，bdef(n)≥samp，則繼電器本次動作時間tj＝i*tsamp-tc(單位為us)，tsamp表示對繼電器上、下端口電壓數(shù)據(jù)的采樣間隔，tc表示本次動作中dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間，samp為采樣和干擾信號造成的最大誤差。對繼電器上、下端口電壓數(shù)據(jù)進行采集時，采樣周期為20ms，假設經(jīng)信號ad采樣后得到離散電壓數(shù)據(jù)x(n)，n＝0、1、2、…、n-1，則tsamp＝20000/n(單位為us)。

同步開關的動態(tài)自適應系統(tǒng)，具體包括繼電器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、dsp處理器和信號輸出模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊對應連接所述繼電器，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)據(jù)輸入模塊對應連接所述dsp處理器，所述dsp處理器通過所述信號輸出模塊對應連接所述繼電器，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集所述繼電器上、下端口的電壓數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)輸入模塊用于向所述dsp處理器輸入繼電器上、下端口電壓數(shù)據(jù)的采樣值；所述dsp處理器用于計算繼電器動作時間和計算需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間，并在設定時間發(fā)出控制繼電器指令；所述信號輸出模塊用于向所述繼電器輸出dsp處理器控制指令

優(yōu)化地，所述數(shù)據(jù)采集模塊設置有強弱電壓轉(zhuǎn)換電路，保證在弱電部分安全的前提下，無延遲采集繼電器上、下端口的電壓數(shù)據(jù)，保證信號相位和零點檢測的準確性。同時，為減小采樣誤差和信號干擾造成的影響，數(shù)據(jù)采集模塊還設置有三極管隔離電路和調(diào)理電路，三極管隔離電路用于隔離濾波保證采樣數(shù)據(jù)的精確性。

優(yōu)化地，所述系統(tǒng)還設置有數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊對應連接所述dsp處理器，用于存儲dsp處理器計算得到的繼電器動作時間。當收到繼電器動作命令時，dsp處理器直接從數(shù)據(jù)存儲模塊中調(diào)用上一次繼電器的動作時長，用于計算本次需要dsp處理器發(fā)出控制繼電器指令的時間。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。