基於gprs遠程監控的動態電壓恢復器的製作方法
2023-08-06 18:15:26 2
專利名稱：基於gprs遠程監控的動態電壓恢復器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及基於GPRS遠程監控的動態電壓恢復器系統。屬於電力系 統機械技術領域。
技術背景
動態電壓恢復器是解決動態電能質量問題有效而經濟的裝置，為了保證重 要電力用戶的負載電壓不受電壓趺落等問題影響正常運行，必須在儘可能短的 時間內對電壓趺落做出正確的響應，即補償負載電壓，保證負載電壓在要求的 範圍之內。由於動態電壓恢復器和重要的電力設備安裝在一起，只能在現場進 行操作和監控，因此不利於實時對重要電力設備的電能質量進行監控。儘管現 在很多設備釆用了遠程監控，但是由於受傳輸介質的限制，無法實現空間上的 高自由度。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種基於GPRS的遠程監控，只要能夠連接網絡， 能夠隨時隨地的通過網絡連接對電能質量進行監控的系統。
本實用新型是採取以下的技術方案來實現的
基於GPRS遠程監控的動態電壓恢復器，包括主電路、控制電路、保護電 路、鍵盤顯示電路和GPRS遠程監控系統，其特徵在於
(1) 主電路包括整流裝置、直流儲能電容、逆變裝置，通過對系統三相 交流電壓進行整流，通過直流儲能電容穩定電壓，經過逆變裝置產生交流電壓 疊加到負載母線上，保證負載電壓的穩定。
(2) 控制電路主要包括電壓信號和電流信號的檢測電路、釆樣保持電路、 模數轉換電路、電力電子器件的觸發電路以及DSP信號處理系統，所有電路主 要完成電壓信號檢測和補償電壓的判據以及完成電壓補償的驅動。
(3) 保護電路主要包括構成整流電路和逆變電路的電力電子器件的過壓、 過流、電壓變化率以及電流變化率的保護，直流側電容的保護，以及多重旁路 保護負載。保護電路通過和DSP信號處理器配合完成各種保護。
(4) 鍵盤顯示電路包括鍵盤電路和液晶顯示電路，完成參數的設置以及相 關參數和數據的顯示。
(5 ) GPRS監控系統通過乙太網連接控制部分和監測部分。
本實用新型通過對系統電壓的整流逆變實現對負載電壓的補償，不需要蓄 電池儲能。
本實用新型其監控電路釆用了乙太網通訊系統，實現了對電能質量的實時監控。
本實用新型主要包括五個部分主電路、控制電路、保護電路、鍵盤顯示 電路和GPRS遠程監控系統。主電路的作用完成對系統電壓的整流和逆變，產 生所需要的補償電壓；控制電路完成電壓和電流信號的監測，電壓補償的判據和觸發信號的產生；保護電路完成系統中各器件正常運行的保護；鍵盤顯示電路提供鍵盤控制和LCD顯示功能；GPRS監控系統完成對電能質量的實時監控。 本實用新型動態電壓恢復器的GPRS監控系統控制機箱和監測機箱之間 採用乙太網(UDP方式，波特率10M)通訊，釆用的通訊策略是定時上送、主 動上送、及響應召喚。裝置的模擬量、狀態量、及電子旁路狀態等常規信息可 以周期性定時上送；有變化事件發生時，如裝置投入、退出、故障、參數修改 等，主動上送相關信息給監測(後臺)；同時為了後臺能夠靈活的監視裝置運 行，設置了響應召喚的功能，後臺可以隨時召喚控制器內存儲的故障信息、趺 落信息、設置的參數內容(但是不能修改參數)等。
本實用新型改變了原先的遠程監控受傳輸介質影響的因素，通過乙太網實 現了隨時隨地對電能質量進行遠程監控，實時性好，不受時間和地點的影響， 連接簡單，操作方便。
圖l本實用新型GPRS遠程監控動態電壓恢復器的系統結構
圖2是本實用新型系統主電路結構圖3是本實用新型的多重保護電路圖4是本實用新型GPRS監控結構圖5是本實用新型GPRS監控結構原理圖。
具體實施方式
實施例1
如圖1-5所示，串聯電容直接耦合式動態電壓恢復器主電路、控制電路、 保護電路和鍵盤顯示電路。
控制電路由CPU和各種傳感器以及執行元件組成，圖1中所示的CPU,完成控制算法、工況監測和模擬/數位訊號的轉換，圖l中的傳感元件是由測量系統電壓、負載電壓、電感電流的PT、 CT和霍爾元件組成，這些參數通過CPU 中的D/A轉換和算法即可得到各種參數的測量，如圖1中的CPU可完成數據處 理、D/A轉換。測量得到的各種數據用於顯示和控制，數據的傳輸通過CAN總 線完成，如圖1所示的CAN總線。通過測量的數據經過系統的控制算法，產生 用於觸發電力電子器件的PWM脈衝信號，實現電力電子器件通斷，如圖1中 CPU的FPGA實現PWM脈衝信號的產生。
主電路是以電力電子器件為主構成的整流電路和逆變電路組成。圖2、圖 3中給出了整流電路和逆變電路的連接方式。圖2中的結構圖中，直流電壓直 接由直流儲能單元提供，因此，不需要系統電源的整流的部分。圖3中給出了 整流電路，整流電路的電源可以由系統電源提供或者由備用電源提供。整流電 路和逆變電路之間通過直流電容連接，直流電容起到穩定直流電壓和儲能的作 用，因此不需要採用蓄電池進行儲能。逆變電路的輸出是疊加到負載母線上的 電壓，該電壓必須經過濾波後才能施加給負載，濾波電路如圖2的所示的濾波 器，由濾波電感Lf和濾波電容Cf組成。濾波器輸出的電壓通常經過串聯變壓 器疊加到負載母線上，如圖2所示的變壓器，本實用新型釆取了串聯電容直接 耦合的方式，如圖2所示的電容器Cf。通過電容的直接耦合方式，避免了串聯變壓器引起的幅值和相位偏移。
多重保護電路通過CPU和各種開關完成對系統和負載的保護。在DVR的設計中，釆用了自適應多重旁路的高可靠性的設計結構，以保證即使在DVR發生 故障時，也不影響敏感電力負荷的正常工作。DVR的旁路結構如圖3所示。一 旦系統檢測到有電壓趺落的發生，DVR則立即進入補償狀態，保證負荷供電電 壓的穩定，不受電壓趺落的影響。此時釆用旁路設計，不僅降低了運行的損耗, 達到節能目的，而且使得裝置隨時處於準備的熱備用狀態，為系統的快速響應 提供了保障。由機械開關組成的旁路，則在系統維護中起到重要作用，利用機 械開關可以將DVR旁路，直接由系統供電。當正常檢修維護時切換至機械旁路， 使得負荷供電不發生中斷，而DVR裝置本身發生故障時，則切換至機械旁路， 直接由系統供電。對於要求更高的快速響應的系統，則可以用晶閘管開關並聯 在NJO的兩端，達到無延時的開合閘。根據測量參數，通過控制算法的數據處 理，CPU的FPGA將產生相應的保護開關信號，實現對系統和負載的保護。
鍵盤顯示功能通過主從CPU配合，將測量數據和系統運行狀態通過CAN總線傳送給顯示器，實現對系統運行的監控。圖1中的CPU、Moto360為主從CPU， 醒I的LCD為顯示器和鍵盤，通過鍵盤完成對系統的參數設置，通過顯示器完
成對系統運行狀態的監控。
基於GPRS的乙太網通訊通過主從CPU將系統的運行狀態和測量的參數以 及相應的通訊協議來完成遠程監控功能。圖1中通訊接口顯示了通訊協議方 式，圖4中給出了通訊實現的過程數據儲存，網絡傳輸，最終通過監控終端 實現數據的遠程監控。圖5給出了以太通訊的功能。
權利要求1、基於GPRS遠程監控的動態電壓恢復器，包括主電路、控制電路、保護電路、鍵盤顯示電路和GPRS遠程監控系統，其特徵在於(1)主電路包括整流裝置、直流儲能電容、逆變裝置，經過對系統三相交流電壓進行整流，通過直流儲能電容穩定電壓，經過逆變裝置產生交流電壓疊加到負載母線上，保證負載電壓的穩定；整流部分通過直流電容與逆變部分連接，逆變部分連接濾波電路，由濾波電容串入母線，實現補償電壓的疊加；(2)控制電路主要包括電壓信號和電流信號的檢測電路、採樣保持電路、模數轉換電路、電力電子器件的觸發電路以及DSP信號處理系統；檢測電路由各種傳感器和D/A轉換完成，傳感器包括電壓互感器、電流互感器以及霍爾元件，D/A轉換器嵌入在CPU中；(3)保護電路主要包括構成整流電路和逆變電路的電力電子器件的過壓、過流、電壓變化率以及電流變化率的保護，直流側電容的保護，以及多重旁路保護負載；(4)鍵盤顯示電路包括鍵盤電路和液晶顯示電路；(5)GPRS監控系統通過乙太網連接控制部分和監測部分。
專利摘要本實用新型涉及基於GPRS遠程監控的動態電壓恢復器系統。本實用新型包括主電路、控制電路、保護電路、鍵盤顯示電路和GPRS遠程監控系統。主電路的作用完成對系統電壓的整流和逆變，產生所需要的補償電壓；控制電路完成電壓和電流信號的監測，電壓補償的判據和觸發信號的產生；保護電路完成系統中各器件正常運行的保護；鍵盤顯示電路提供鍵盤控制和LCD顯示功能；GPRS監控系統完成對電能質量的實時監控。本實用新型改變了原先的遠程監控受傳輸介質影響的因素，通過乙太網實現了隨時隨地對電能質量進行遠程監控，實時性好，不受時間和地點的影響，連接簡單，操作方便。
文檔編號H02J3/28GK201181842SQ200820030489
公開日2009年1月14日 申請日期2008年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者呂廣強, 王紅星, 袁曉冬, 陸玉軍, 文 顧 申請人:江蘇省電力試驗研究院有限公司