CN201583592U - 风电变流器电能测量装置 - Google Patents

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张哲�
周维来
孙敬华
裴景斌
何秀成
李金明
刘嘉
程鹏
丁兆国
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Abstract

一种风电变流器电能测量装置，它是由第1电流采样单元、第2电流采样单元；第1电压采样单元、第2电压采样单元；系统电源电路、时钟控制电路、电能计量芯片、系统校验电路、复位电路、SPI通讯接口电路构成，第1电流采样单元、第2电流采样单元、第1电压采样单元、第2电压采样单元分别与电能计量芯片连接，将时钟控制电路、复位电路分别与电能计量芯片连接，系统校验电路与电能计量芯片连接，电能计量芯片与SPI通讯接口电路连接，通过高速的SPI数据线将风电变流器总的发电量，实时的发送给变流器主控系统，完成对风电变流器的电能监测。该装置电子元器件数量少、电路简单、测量精度高。

Description

风电变流器电能测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种电能测量装置，具体涉及一种风电变流器电能测量装置。
背景技术
近年来，随着风电产业的快速发展，国内风场的日益扩大，实时准确的监控每台变流器的发电总量、发电品质等电能参数就显得尤为重要。绝大多数风电变流器工作在野外环境下，并且都是无人值守，由风场远程主控室分别控制运行。这样对风电变流器电能测量装置的故障率、测量精度要求就更高。本装置就是从这些实际工况考虑设计，专门为风电变流器配套的电能测量装置。
发明内容
本实用新型的目的是解决风电变流器电能测量装置对每台风电变流器准确、可靠测量其并网发电的电量及电能品质问题。
本实用新型目的是这样实现的：一种风电变流器电能测量装置，主要器件包括第1电流采样单元、第2电流采样单元；第1电压采样单元、第2电压采样单元；系统电源电路、时钟控制电路、电能计量芯片、系统校验电路、复位电路、SPI通讯接口电路。其特征是：第1电流采样单元、第2电流采样单元分别与电能计量芯片连接；第1电压采样单元、第2电压采样单元分别与电能计量芯片连接；时钟控制电路、复位电路分别与电能计量芯片连接；系统校验电路与电能计量芯片连接，电能计量芯片与SPI通讯接口电路连接。
本实用新型还有这样一些技术特征：其中，所述的第1电流采样单元由电流互感器CT1及电流采样端子IA组成；第2电流采样单元由电流互感器CT2及电流采样端子IB组成。第1电压采样单元由电压互感器PT1、电阻R1、电流采样端子Uab组成；第2电压采样单元由电压互感器PT2、电阻R2及电压采样端子Ubc组成。SPI接口电路由光耦单元(U2至U7)、发光二极管单元、上拉电阻单元和数据输出端口构成，光耦单元起到隔离与电平转换作用，J1为SPI数据输出端口。系统校验电路由光耦单元(U8至U11)、发光二极管单元(D3至D6)、滤波电容构成，CF1至CF4为有功无功功率校验端口，电能计量芯片为型号为ATT7022B，系统校验电路由光耦单元、发光二极管单元、滤波电容单元构成。
本实用新型的目的是解决风电变流器电能测量装置对每台风电变流器准确、可靠测量其并网发电的电量及电能品质问题。
附图说明
附图1是本实用新型装置系统原理框图。
附图2是本实用新型装置实物示意图。
附图3是本实用新型系统电源电路图。
附图4是本实用新型装置电压电流数据采样电路图。
附图5是本实用新型装置所用电能计量芯片图。
附图6是本实用新型SPI接口电路图。
附图7是电能计量装置校验端口图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型风电变流器电能测量装置加以详细说明：
如图1所示，电能计量装置系统原理框图，本装置以专用电能计量芯片为核心元件，同时包含了电压电流传感器，电压电流采样电路，时钟控制电路，高速的SPI数据传输接口电路，装置校验电路，和具有隔离功能的系统电源电路构成。本装置通过高速的SPI数据线将风电变流器总的发电量，实时的发送给变流器主控系统，完成对风电变流器的电能监测。如图2所示，电能计量装置的实物示意图，本装置输入输出端口包括：IA、IB电流采用端子；Uab、Ubc电压采样端子；J1为14针SPI数据输出端口；CF1至CF4为校验端口。
如图3所示，系统电源电路，由隔离电源模块B505S(U1)，5V转换成3.3V的ASM1117电源芯片(N1)及外围的滤波电容构成。完成与外界电源的隔离，同时为电能计量芯片供电。
如图4所示，电压电流数据采样电路，本装置采集风电变流器并网的2相电压与2相电流信号。电压采集：将风电变流器并网690V电压信号接入本装置Uab、Ubc电压采集端子，装置内部经过采样电阻R1、R2将电压转换成电流，通过1∶1(2mA\2mA)的电流型交流电压互感器PT1、PT2，再将电流转换成电压。电流采集：将风电变流器2相并网电流互感器的二次输出的1A信号接入本装置IA、IB电流采集端子，装置内部再通过1A\5mA的电流互感器CT1、CT2采集。
如图5所示，装置所用电能计量芯片，采集到的电压电流信号送给装置核心电能计量芯片处理，数据通过芯片的SPI端口输出。
如图6所示，SPI接口电路，由光耦U2至U7及各上拉电阻各构成，光耦起到隔离与电平转换作用，J1为SPI数据输出端口，接风电变流器主控。数据处理：本电能测量装置与风电变流器主控DSP通过J114针数据端口相连接，数据线采用14针屏蔽排线，以减小外界干扰，数据端口有6条数据线，其中4个SPI端口：CS、SCLK、DIND、OUT，1条复位控制线RESET，1条握手信号SIG。6个端口与外部DSP均有U2至U7光耦进行隔离，减小干扰信号。此计量片采用5V电源，外部MCU是3V电平，光耦也起到电平转换作用。电能计量芯片电源引脚都加电容滤波。CF1、CF2有功无功电能脉冲输出端口；CF3、CF4基波有功无功电能脉冲输出端口，4个端口用于调试时仪表校验，U8至U11为隔离光耦。
如图7所示，电能计量装置校验端口，由光耦(U8至U11)、发光二极管(D3至D6)、滤波电容构成，CF1至CF4为有功无功功率校验端口。
本装置运行过程，当风电变流器并网发电时，本装置将采集到的电压电流信号经专用电能计量芯片处理后，将数据传给风电变流器主控，再经风电变流器主控上传给风场控制室，从而起到风场对每台变流器并网发电的总电量以及其它各项电能指标的监控。

Claims (6)

1.一种风电变流器电能测量装置，包括第1电流采样单元、第2电流采样单元、第1电压采样单元、第2电压采样单元、系统电源电路、时钟控制电路、电能计量芯片、系统校验电路、复位电路、SPI通讯接口电路，其特征是：第1电流采样单元、第2电流采样单元分别与电能计量芯片连接；第1电压采样单元、第2电压采样单元分别与电能计量芯片连接；时钟控制电路、复位电路分别与电能计量芯片连接；系统校验电路与电能计量芯片连接，电能计量芯片与SPI通讯接口电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种风电变流器电能测量装置，其特征在于：所述的第1电流采样单元由电流互感器CT1及电流采样端子IA组成；第2电流采样单元由电流互感器CT2及电流采样端子IB组成。
3.根据权利要求1所述的一种风电变流器电能测量装置，其特征在于：所述的第1电压采样单元由电压互感器PT1、电阻R1、电流采样端子Uab组成；第2电压采样单元由电压互感器PT2、电阻R2及电压采样端子Ubc组成。
4.根据权利要求1所述的一种风电变流器电能测量装置，其特征在于：所述的SPI接口电路由光耦单元、发光二极管单元、上拉电阻单元及数据输出端口构成，光耦单元起到隔离与电平转换作用。
5.根据权利要求1所述的一种风电变流器电能测量装置，其特征在于：所述的电能计量芯片为型号为ATT7022B。
6.根据权利要求1所述的一种风电变流器电能测量装置，其特征在于：所述的系统校验电路由光耦单元、发光二极管单元、滤波电容单元构成。
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