專利名稱：Spf電力系統(tǒng)無源濾波控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，主要用于對電網(wǎng)電能質(zhì)量實 時監(jiān)控，并對不符合質(zhì)量要求的接點通過發(fā)出投入靜止電容器、電抗器的信號來使其電能 質(zhì)量達到要求；在系統(tǒng)故障時并能發(fā)出保護信號的微機型控制器；適用于對三相交流電能 質(zhì)量分析、控制，對總電路復(fù)合電量保護，電信號實時采樣。
(二)
背景技術(shù)：
為了安全、高效的使用電能，無功補償及諧波濾波在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng) 用，特別是微機控制器作為其設(shè)備智能核心越來越得到廣大用戶的認可；但是目前市場上 的無源濾波控制器采用單微處理器(MCU)，外擴存儲器，利用片內(nèi)A/D采樣，只有一個通訊 口，采用小點陣液晶，采樣通道只有一相相電流、一相線電壓，這種采樣方式只能得到的三 相平衡系統(tǒng)的功率因數(shù)，并以此作為投切電容器及濾波器的依據(jù)；開出形為繼電器，也有通 過觸發(fā)板控制晶閘管形式；沒有開入量，沒有微機系統(tǒng)故障檢測，沒有實時時鐘，沒有運行 編程控制鍵。 這些控制器存在以下問題單微處理器(MCU)無法做到實時采樣，外擴存儲器由 于總線出片抗干擾能力大大降低，容易造成由于總線數(shù)據(jù)誤讀使控制器發(fā)出錯誤的投切指 令；片內(nèi)A/D的采樣速度較低同時占用CPU資源大大降低了控制器的響應(yīng)速度，特別是負 載快速變化的場合，可能在控制器還沒檢測信號，其瞬變已經(jīng)完成，容易造成系統(tǒng)閃變、浪 涌對電力系統(tǒng)形成嚴重威脅；同時系統(tǒng)不能進行諧波分析，也無法完成錄波；只有一個通 訊口，使得在一條通訊線路故障時，將無法進行通訊；小點陣液晶只能在一屏顯示一些簡單 的信息，無法完成復(fù)雜的菜單式界面；采樣一相相電流， 一相線電壓，不能反映每相超前滯 后關(guān)系，對于不平衡運行的系統(tǒng)容易造成功率因數(shù)測量出錯，同時由于不測相的電流較小 時，出現(xiàn)過補；無法進行諧波治理，甚至引起諧波放大，對電網(wǎng)造成更大的危害；開出量為 繼電器，無法直接控制晶閘管等器件，使一次的響應(yīng)速度大為降低；沒有開入量，無法檢測 投切動作是否成功；沒有微機系統(tǒng)故障檢測，可能造成系統(tǒng)故障時的誤投、誤切；沒有實時 時鐘，無法準確記錄事件發(fā)生的時間；沒有運行編程控制鍵容易造成現(xiàn)場數(shù)據(jù)和后臺數(shù) 據(jù)不同步、造成定值出錯，進而引起控制器誤動。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，
通過對負荷接入點三相測量電流、三相電壓信號進行交流實時采樣，分析出目前電能質(zhì)量
狀況，并根據(jù)其結(jié)果發(fā)出投入濾波支路、控制電抗器導(dǎo)通電流大小的信號；對三相保護電
流、零序電流、零序電壓信號進行交流采樣實現(xiàn)負荷接入點的總體保護。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，其特征在
于它包括數(shù)字信號處理器、微處理器、兩片A/D采樣芯片、晶閘管投切電容器、晶閘管投
制電抗器、鍵盤、液晶顯示器、串行通訊口、狀態(tài)指示燈、微機系統(tǒng)開出量、16路開入量和時鐘； 數(shù)字信號處理器與微處理器通SPI接口連接，組成采樣和界面分工的雙核微機系 統(tǒng)； 數(shù)字信號處理器與兩片A/D采樣芯片用8位并口連接，并通過I/0 口進行片選、啟 動和讀取AD采樣值，測頻與采樣同時進行； 數(shù)字信號處理器與晶閘管投切電容器為光耦連接；數(shù)字信號處理器與晶閘管投制
電抗器為光耦連接，由P麗信號控制輸出； 微處理器與鍵盤通過8-3編碼器及I/O 口連接； 微處理器與液晶顯示器通過并口連接；微處理器與具有RS-232及RS-485兩個串行通訊口 ； 微處理器與時鐘通過I2C接口連接； 微處理器與狀態(tài)指示燈用I/O 口連接； 微處理器與微機系統(tǒng)開出量接口為繼電器； 微處理器與16路開入量接口為光耦開入。 本實用新型SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，采用數(shù)字信號處理器與微處理器組 成雙CPU結(jié)構(gòu)微機系統(tǒng)，數(shù)字信號處理器負責(zé)采樣、數(shù)字信號處理、電容器投切控制、電抗 器控制；微處理器負責(zé)鍵盤、液晶顯示、串口通訊、開入量檢測、微機系統(tǒng)開出、實時時鐘， 雙核均采用SOC結(jié)構(gòu)，總線不出片；具有2片片外高速AD;具有一個RS-485串口及一路 RS-232/485串口 ；采用大點陣液晶，采樣三相測量電流、三相測量電壓、三相保護電流、零 序電流、零序電壓；16路狀態(tài)開入量，4路微機系統(tǒng)開出量，帶實時時鐘，兩個運行編程控制 鍵； 該控制器采用數(shù)字信號處理器及微處理器雙核結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了實時采樣，SOC系統(tǒng)總 線不出片，避免總線干擾；片外高速A/D采樣時不占有CPU資源，使控制器利用大量的資源 進行運算，控制，特別是負載快速變化的場合更能體現(xiàn)出其快速響應(yīng)的特性，避免了閃變、 浪涌對系統(tǒng)的威脅；能進行2 31次諧波分析，能進行故障前后10個周波的故障錄波；大 點陣圖形液晶，全漢化菜單式操作界面，單屏顯示全部模擬量；采樣三相電流、三相電壓、三 相保護電流、零序電流、零電壓，精確測量每一相的功率因數(shù)，諧波成分，嚴格杜絕過補，精 確進行諧波治理，不放大諧波；開出量為光耦輸出，可直接控制晶閘管、GTO、 IGTBT器件，響 應(yīng)速度為mS級；具有16路開入量，能檢測出投切動作是否成功；四路微機開出，將微機系 統(tǒng)本身故障報知中央信號系統(tǒng)；實時時鐘，準確記錄事件發(fā)生的時間；兩個運行編程控制 鍵，防止定值參數(shù)在不正確狀態(tài)下修改。
圖1為本實用新型SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中 數(shù)字信號處理器1、微處理器2、兩片A/D采樣芯片3、晶閘管投切電容器4、晶閘管 投制電抗器5 、鍵盤6 、液晶顯示器7 、串行通訊口 8 、狀態(tài)指示燈9 、微機系統(tǒng)開出量10 、 16路 開入量11、時鐘12。
具體實施方式
參見圖l，本實用新型涉及的SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，由數(shù)字信號處理器 (DSP)1、微處理器(MCU)2、兩片A/D采樣芯片3、晶閘管投切電容器(TSC)4、晶閘管投制電抗 器(TCR)5、鍵盤6、液晶顯示器(LCD)7、串行通訊口 8、狀態(tài)指示燈(LED)9、微機系統(tǒng)開出量 10、 16路開入量11和時鐘12組成； 數(shù)字信號處理器1與微處理器2通過SPI接口連接，組成采樣和界面分工的雙核 微機系統(tǒng)； 數(shù)字信號處理器1與兩片A/D采樣芯片3用8位并口連接，并通過I/O 口進行片 選、啟動和讀取AD采樣值，測頻與采樣同時進行； 數(shù)字信號處理器1與晶閘管投切電容器4為光耦連接；數(shù)字信號處理器1與晶閘
管投制電抗器5為光耦連接，有P麗信號控制輸出； 微處理器2與鍵盤6通過8-3編碼器連接及I/O 口連接； 微處理器2與液晶顯示器(LCD) 7通過并口連接； 微處理器2與具有RS-232及RS-485兩個串行通訊口 8 ; 微處理器2與時鐘12通過I2C接口連接； 微處理器2與狀態(tài)指示燈9用I/O 口連接； 微處理器2與微機系統(tǒng)開出量10接口為繼電器； 微處理器2與16路開入量11接口為光耦開入。 晶閘管投切電容器4為12路，晶閘管控制電抗器5為4路。 所述鍵盤6為10位鍵盤。 時鐘12為實時時鐘RTC 。 兩片A/D采樣芯片3，采樣11路交流信號，其中為三相測量電流、三相保護電流、三 相測量電壓、零序電流、零序電壓；是集測量控制與總進線保護為一體的微機保護控制器。
權(quán)利要求一種SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，其特征在于它包括數(shù)字信號處理器(1)、微處理器(2)、兩片A/D采樣芯片(3)、晶閘管投切電容器(4)、晶閘管投制電抗器(5)、鍵盤(6)、液晶顯示器(7)、串行通訊口(8)、狀態(tài)指示燈(9)、微機系統(tǒng)開出量(10)、路開入量(11)和時鐘(12)；數(shù)字信號處理器(1)與微處理器(2)通SPI接口連接，組成采樣和界面分工的雙核微機系統(tǒng)；數(shù)字信號處理器(1)與兩片A/D采樣芯片(3)用8位并口連接，并通過I/O口進行片選、啟動和讀取AD采樣值，測頻與采樣同時進行；數(shù)字信號處理器(1)與晶閘管投切電容器(4)為光耦連接；數(shù)字信號處理器(1)與晶閘管投制電抗器(5)為光耦連接，由PWM信號控制輸出；微處理器(2)與鍵盤(6)通過8-3編碼器連接及I/O口連接；微處理器(2)與液晶顯示器(7)通過并口連接；微處理器(2)與具有RS-232及RS-485兩個串行通訊口(8)；微處理器(2)與時鐘(12)通過I2C接口連接；微處理器(2)與狀態(tài)指示燈(9)用I/O口連接；微處理器(2)與微機系統(tǒng)開出量(10)接口為繼電器；微處理器(2)與路開入量11接口為光耦開入。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，其特征在于所述晶閘管投切電容器(4)為12路，所述晶閘管投制電抗器(5)為4路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，其特征在于所述兩片A/D采樣芯片(3)，采樣11路交流信號，其中為三相測量電流、三相保護電流、三相測量電壓、零序電流、零序電壓；是集測量控制與總進線保護為一體的微機保護控制器。
專利摘要本實用新型涉及一種SPF電力系統(tǒng)無源濾波控制器，其特征在于它包括數(shù)字信號處理器(1)、微處理器(2)、兩片A/D采樣芯片(3)、晶閘管投切電容器(4)、晶閘管投制電抗器(5)、鍵盤(6)、液晶顯示器(7)、串行通訊口(8)、狀態(tài)指示燈(9)、微機系統(tǒng)開出量(10)、路開入量(11)和時鐘(12)。本實用新型通過對負荷接入點三相測量電流、三相電壓信號進行交流實時采樣，分析出目前電能質(zhì)量狀況，并根據(jù)其結(jié)果發(fā)出信號投入濾波支路、控制電抗器導(dǎo)通電流；對三相保護電流、零序電流、零序電壓信號進行交流采樣實現(xiàn)負荷接入點的總體保護。
文檔編號H02J3/01GK201450335SQ20092004532
公開日2010年5月5日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者陸少清, 陳建章, 陳思成 申請人:江陰長儀集團有限公司