一種基於dsp的低壓電容器組保護裝置的製作方法
2023-10-04 02:23:39
專利名稱：一種基於dsp的低壓電容器組保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及低壓無功補償技術，特別是涉及低壓無功補償中的低壓電容器組的保護裝置，該裝置是基於DSP的低壓電容器組保護裝置。
背景技術：
目前國內低壓無功補償裝置對保護要求很低，一般的保護手段為簡單短路保護(熔斷器實現)、操作過電壓(避雷器實現)、過壓、欠壓保護(控制器實現)，其保護措施不完善，也不精確。隨著國民經濟的快速發展，用電設備的増加、電網的複雜化、電網內敏感設備對供電質量的要求以及國家建設智能高效電網的目標，在補償設備出現故障時，上述保護手段往往不能有效實施，影響用電設備正常工作，導致事故擴大化，造成嚴重的經濟損失。而且對出現事故的分析多數依靠維護人員個人的經驗判斷，往往造成錯誤判斷，影響補償設備的正常使用。
實用新型內容為了克服現有低壓無功補償裝置保護手段缺乏帶來的問題，本實用新型提供ー種新型低壓電容器組保護裝置，該裝置能夠對電容器組運行狀態進行實時記錄，提供低壓電容器組的三段式過流保護、超溫保護，保障了設備的安全可靠運行。本實用新型的技術方案為一種基於DSP的低壓電容器組保護裝置，包括數位訊號處理器DSP、模數轉換器AD、複雜可編程邏輯器件CPLD、電流互感器和塑殼斷路器，電流互感器輸出端連接模數轉換器的輸入端，模數轉換器的輸出端連接數位訊號處理器的數據輸入端，數位訊號處理器的控制輸出端連接複雜可編程邏輯器件的輸入端，複雜可編程邏輯器件的輸出端連接控制塑殼斷路器的通斷，電流互感器將測量到的電容器組運行狀況信號傳輸到模數轉換器進行模數變換後輸入到數位訊號處理器進行處理，數位訊號處理器輸出控制命令到複雜可編程邏輯器件，複雜可編輯邏輯器件根據控制命令對塑殼斷路器的通斷進行控制。具體來說，DSP用於對電流互感器的輸出信號進行保護算法處理，對斷路器進行控制處理；模數轉換器AD，用於對電流互感器的輸出信號進行模數變換，其輸入接電流互感器的輸出信號，其輸出接DSP的數據輸入口 ；複雜可編程邏輯器件CPLD，用於執行DSP對斷路器的控制邏輯，其輸入接DSP的控制輸出端，其輸出控制塑殼斷路器的通斷。電流互感器用於檢測電容器組的三相電流，給予了低壓電容器組以三段式電流保護。所述低壓電容器組保護裝置還包括溫度傳感器、測溫晶片和風冷単元，溫度傳感器的輸出端連接測溫晶片的數據輸入端，測溫晶片的輸出端連接複雜可編輯邏輯器件的輸入端，複雜可編輯邏輯器件連接風冷単元，溫度傳感器測量低壓電容器組的運行溫度並將數據傳輸給測溫晶片，測溫晶片對數據處理後輸出控制命令到複雜可編程邏輯器件，複雜可編輯邏輯器件根據控制命令控制用於降溫的風冷單元。溫度傳感器和測溫晶片精確的控制了電容器的環境運行溫度，延長了電容器使用壽命。[0007]所述測溫晶片內置於數位訊號處理器上。所述低壓電容器組保護裝置還包括微控制単元和緩存器，緩存器的輸入端連接數位訊號處理器的數據輸出端，用於人機互動的微控制単元與緩存器連接。緩存器緩存數位訊號處理器接收的電容器組運行狀況數據，微控制単元負責進行人機互動，尤其是當出現故障時的數據，以利於對故障的分析。所述微控制単元具有通訊接ロ和人機互動接ロ。所述低壓電容器組保護裝置包括存儲器，存儲器與數位訊號處理器連接存儲數位訊號處理器發出中斷塑殼斷路器的控制命令時的電容器組的運行狀況數據。所述數位訊號處理器上具有故障錄波模塊，所述故障錄波模塊與存儲器連接，將數位訊號處理器發出中斷控制命令時的電容器組運行狀況數據存儲到存儲器中。所述存儲器為SD卡或CF卡。本實用新型的保護裝置採用電流互感器獲取低壓電容器組的運行狀況信號，根據該信號，數位訊號處理器設定三段式電流保護限值及動作時間，將實際運行電流與設定值比較，超過限值發出控制命令控制塑殼斷路器的分離脫扣器使塑殼斷路器中斷從而切斷低壓電容器組使低壓電容器組得到保護。由於溫度直接影響電容器的使用壽命，每超溫1°C，電容器壽命將減少10年，所以通過溫度傳感器、測溫晶片和風冷單元增加了超溫保護，高於設定溫度上限值則啟動風冷単元使電容器組的環境溫度降低，延長了電容器的壽命。通過DSP上的故障錄波模塊記錄電容器組投切瞬間電流、電壓波形等電容器組的運行狀況數據，利於分析電容器組負荷特點，通過存儲器保存記錄故障時電容器組的運行狀況數據，對電容器組事故發生原因分析研究提供了基礎數據。
圖I是本實用新型實施例中的保護裝置的結構示意圖。圖2是本實用新型的保護裝置中的電流互感器和塑殼斷路器與電容器組的連接關係圖。圖3是本實用新型實施例中的保護裝置的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型的低壓電容器組保護裝置如圖I和圖3所示，包括DSP、AD、複雜可編程邏輯器件CPLD、電流互感器、塑殼斷路器、一微控制単元、緩存器和存儲器，電流互感器輸出端連接模數轉換器的輸入端，模數轉換器的輸出端連接數位訊號處理器的數據輸入端，數位訊號處理器的控制輸出端連接複雜可編程邏輯器件的輸入端，複雜可編程邏輯器件的輸出端連接控制塑殼斷路器的通斷，電流互感器將測量到的電容器組的運行狀況信號傳輸到模數轉換器進行模數變換後輸入到數位訊號處理器進行處理後，數位訊號處理器輸出控制命令到複雜可編程邏輯器件，複雜可編輯邏輯器件根據控制命令對塑殼斷路器的通斷進行控制。具體來說，DSP用於對電流互感器的輸出信號進行保護算法處理，對斷路器進行控制處理；模數轉換器AD，用於對電流互感器的輸出信號進行模數變換，其輸入接電流互感器的輸出信號，其輸出接DSP的數據輸入口 ；複雜可編程邏輯器件CPLD，用於執行DSP對斷路器的控制邏輯，其輸入接DSP的控制輸出端，其輸出控制塑殼斷路器的通斷。本實用新型的保護裝置與低壓電容器組的連接關係參見圖2，圖2顯示了保護裝置中與低壓電容器組有連接關係的電流互感器和塑殼斷路器與低壓電壓容器組中的投切開關、低壓並聯電容器組和電抗器的連接方式，上述幾個單元組成了串聯支路，電流互感器串聯在塑殼斷路器I出線側的電纜上，電流互感器用於檢測低壓並聯電容器3的三相電流，電流互感器監測到的低壓並聯電容器2的運行狀況信號如電流信號和電壓信號傳送至模數轉換器的輸入端。投切開關4用於投 切低壓並聯電容器3 ;塑殼斷路器I (分離脫扣器)執行保護跳閘指令切除故障電容器組；電抗器2用於限制低壓並聯電容器3的合閘湧流及抑制諧波流入低壓並聯電容器3。根據圖2可知，電流互感器不間斷地採集低壓並聯電容器組的電壓和電流，經14位雙極性AD轉換成數字量後送入DSP。DSP根據實時監測的電流與額定電流進行對比，根據對比結果作出邏輯判斷，再由CPLD執行相應的動作邏輯。本實用新型的保護裝置還包括溫度傳感器、測溫晶片和風冷単元，溫度傳感器測量低壓並聯電抗器的運行溫度，溫度傳感器的輸出端連接測溫晶片的數據輸入端，測溫晶片的輸出端連接複雜可編輯邏輯器件的輸入端，複雜可編輯邏輯器件連接風冷単元。溫度傳感器測量的溫度經傳輸線到達測溫晶片AD7416，測溫晶片內置於DSP上，測溫晶片將設定值與實測值進行對比，根據對比結果作出邏輯判斷，再由CPLD執行相應的動作邏輯，如果溫度高於設定值，CPLD啟動風冷単元降溫。為了達到人機互動的要求，本實用新型還包括一 MCU，即採用DSP+MCU的雙CPU結構，DSP用於保護算法及保護出ロ電容器動作處理，MCU用於人機互動，以及通訊的處理，動作邏輯由CPLD執行。同時採用一外置緩存器(RAM)用於數據緩存。MCU上具有人機互動接ロ，可以外接顯示器和鍵盤等，還具有通訊接ロ。MCU與緩存器連接，參見圖I。其間，採樣的數據被放入外置的256K緩存器中。為了獲得保護裝置中斷低壓電容器組時低壓電容器組的各項數據，DSP上設置有故障錄波模塊，故障錄波模塊與外接的存儲器連接，該存儲器是鐵電存儲器，如SD卡或CF卡，存儲錄波觸發後的時間窗內的緩存器中的採樣數據。錄波的過程為每周期64個點。當發生需要關斷塑殼斷路器，以切除故障電容器組時，記錄故障狀態參數和故障發生時間，並將電容器組投切過程和故障跳閘過程中的三相電壓和電流波形保存在SD卡或CF卡中備查。所記錄的故障狀態參數包括切除故障電容器組前後的電流、電壓真有效值及計算出來的三相有功功率、無功功率，真有效值的計算通過電壓、電流的採樣點經過均方根值計算獲得。本實用新型的保護裝置的運行方法為由電流互感器採集低壓電容器組的運行狀況信號，如電流、電壓等，該信號經數模轉換後由DSP進行處理，DSP對信號數據進行計算和比較，如果DSP計算的結果是低壓電容器組處於故障狀態，則發出控制命令給CPLD產生保護動作，CPLD中斷塑殼斷路器，從而完成對低壓電容器組的保護。如果DSP的計算結果是低壓電容器組處於正常狀況，則繼續採樣、計算和比較的過程。而採樣的數據則保存在緩存器中。當DSP發出控制命令給CPLD產生保護動作吋，則DSP上的故障錄波模塊啟動將存儲在緩存器中的數據轉移拷貝到存儲器CF/SD卡上。[0029] MCU則通過人際交互設備或通訊接ロ進行人機互動。可以對採樣數據進行 查詢。
權利要求1.一種基於DSP的低壓電容器組保護裝置，其特徵在於，包括數位訊號處理器、模數轉換器、複雜可編程邏輯器件、電流互感器和塑殼斷路器，電流互感器輸出端連接模數轉換器的輸入端，模數轉換器的輸出端連接數位訊號處理器的數據輸入端，數位訊號處理器的控制輸出端連接複雜可編程邏輯器件的輸入端，複雜可編程邏輯器件的輸出端連接並控制塑殼斷路器的通斷，電流互感器將測量到的電容器組運行狀況信號傳輸到模數轉換器進行模數變換後輸入到數位訊號處理器進行處理，數位訊號處理器輸出控制命令到複雜可編程邏輯器件，複雜可編輯邏輯器件根據控制命令對塑殼斷路器的通斷進行控制。
2.根據權利要求I所述的低壓電容器組保護裝置，其特徵在於，所述低壓電容器組保護裝置包括溫度傳感器、測溫晶片和風冷単元，溫度傳感器的輸出端連接測溫晶片的數據輸入端，測溫晶片的輸出端連接複雜可編輯邏輯器件的輸入端，複雜可編輯邏輯器件連接風冷單元，溫度傳感器測量低壓電容器組的運行溫度並將數據傳輸給測溫晶片，測溫晶片對數據處理後輸出控制命令到複雜可編程邏輯器件，複雜可編輯邏輯器件根據控制命令控制用於降溫的風冷單元。
3.根據權利要求2所述的低壓電容器組保護裝置，其特徵在於，所述測溫晶片內置於數位訊號處理器中。
4.根據權利要求I所述的低壓電容器組保護裝置，其特徵在於，所述低壓電容器組保護裝置包括微控制単元和緩存器，緩存器的輸入端連接數位訊號處理器的數據輸出端，用於人機互動的微控制単元與緩存器連接。
5.根據權利要求4所述的低壓電容器組保護裝置，其特徵在幹，所述微控制単元具有通訊接口和人機互動接ロ。
6.根據權利要求I所述的低壓電容器組保護裝置，其特徵在於，所述低壓電容器組保護裝置包括一存儲器；所述數位訊號處理器上具有故障錄波模塊，所述故障錄波模塊與存儲器連接，將數位訊號處理器發出中斷控制命令時的電容器組運行狀況數據存儲到存儲器中。
7.根據權利要求6所述的低壓電容器組保護裝置，其特徵在於，所述存儲器為SD卡或CF卡。
專利摘要本實用新型公開了一種基於DSP的低壓電容器組保護裝置，包括數位訊號處理器、模數轉換器、複雜可編程邏輯器件、電流互感器和塑殼斷路器，電流互感器輸出端連接模數轉換器的輸入端，模數轉換器的輸出端連接數位訊號處理器的數據輸入端，數位訊號處理器的控制輸出端連接複雜可編程邏輯器件的輸入端，複雜可編程邏輯器件的輸出端連接並控制塑殼斷路器的通斷。本實用新型的保護裝置採用電流互感器獲取低壓電容器組的運行狀況信號，根據該信號，數位訊號處理器設定三段式電流保護限值及動作時間，將實際運行電流與設定值比較，超過限值發出控制命令控制塑殼斷路器的分離脫扣器使塑殼斷路器中斷從而切斷低壓電容器組使低壓電容器組得到保護。
文檔編號H02J3/18GK202405789SQ20112051089
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者戰子英 申請人:北京赤那思電氣技術有限公司