CN204349467U - 一种低压机组的控制模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压机组的控制模块，包括测量单元、同步检查单元、控制单元、隔离单元和合闸单元，所述合闸单元受控于控制单元和同步检测单元，所述控制单元与合闸单元之间耦接有隔离单元，所述同步检测单元还耦接有测量单元，所述同步检查单元包括放大部、滤波部和触发部，其中，触发信号控制合闸单元动作，使机组电压和电网电压的幅值、频率、相位一致后并列。本实用新型的低压机组的控制模块配置了同步检查单元，在机组电压信号和电网电压信号的幅值，频率，相位都符合要求，触发合闸单元接通合闸回路，替代了自动准同期装置。

Description

一种低压机组的控制模块

技术领域

本实用新型涉及一种低压机组的控制模块。

背景技术

在我国，已建的农村水电站已有约五万座，其中发电机机端电压为0.4kV的低压机组水电站占了约80％。2003年，水利部颁布了《农村水电技术现代化指导意见》，要求农村水电行业在2015年前全面实现现代化。《指导意见》提出：要通过科技创新，管理创新，使农村水电市场竞争力明显提高。要实现水利部提出的总体发展目标，必须解决占农村水电站总量80％以上的低压机组水电站的现代化问题。目前小水电站低压机组的自动化设备大约可划为三类。第一类配置较高，基本采用高压机组的配置模式。采用可编程控制器(PLC)为核心的现地单元，采用微机保护、微机同期装置等。第二类配置最简单，此装置具有简单的调频功能、甩负荷自动关机功能、按水位调节有功的功能、半自动同期功能等。但是由于不能调节励磁，不能控制无功，并且不能进行编程和顺序控制。第三类配置，采用8位或16普通单片机，以功能仪表的方式组合，只能做到微机保护的部分功能，如自同期数字仪表，励磁调节数字仪表、调功数字仪表等组成。

现有公告号为CN201515345U的专利公开了一种水电低压机组自动控制系统，包括系统控制处理板，其特征在于所述的系统控制处理板包括系统控制DSP处理板(9)和励磁调节DSP处理板(10)，所述的系统控制DSP处理板(9)和励磁调节DSP处理板(10)相应的接口上设置连接电源板(1)、交流功能板(2)、显示功能板(4)、PWM功能板(6)、I/O输出功能板(7)和I/O输入功能板(8)。

上述专利以及现有技术中的低压机组，其自动准同期功能是通过自动准同期装置来实现的，自动准同期装置虽然能够自动监视电压差、频率差，分析计算出合适的同期时刻并提前一个导前时间发出合闸命令确保在理想的角度完成同期并网，使断路器在相角差为0°的合闸。但是由于自动准同期装置是一套成熟的设备，其制造成本偏高，造成低压机组的控制模块的造价昂贵。

针对以上问题，提供一种功能等同于自动准同期装置并且造价便宜的同步检查单元，并将同步检查单元配置于低压机组的控制模块是非常有必要的。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种低压机组的控制模块，配置有同步检查单元，同步检查单元能够在机组电压信号和电网电压信号的幅值，频率，相位都符合要求，触发合闸单元接通合闸回路，并且相对于自动准同期装置，替代了自动准同期装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种低压机组的控制模块，包括测量单元、同步检查单元、控制单元、隔离单元和合闸单元，所述合闸单元受控于控制单元和同步检测单元，所述控制单元与合闸单元之间耦接有隔离单元，所述同步检测单元还耦接有测量单元，所述同步检查单元包括：

放大部：耦接于测量单元以接收机组电压信号和电网电压信号，对机组电压信号和电网电压信号进行求差，并对差值进行反向交流放大，输出放大信号；

滤波部：耦接于放大部以接收放大信号，对放大信号进行选频，并输出滤波信号；

触发部：耦接于滤波部以接收滤波信号，对滤波信号与内部基准电压信号进行比较，并输出触发信号；

其中，触发信号控制合闸单元动作，使得机组电压和电网电压同期并列。

通过采用上述技术方案，设置了同步检查单元，该同步检查单元由放大部、滤波部和触发部构成，当机组电压信号和电网电压信号的幅值、相位或频率不等时，合闸单元断开合闸回路。只有电压幅值，频率，相位都符合要求，机组电压信号和电网电压信号向量几乎重合，合闸单元接通合闸回路，此时只要控制单元发出合闸脉冲，就可以完成同期并列。

本实用新型进一步设置为：所述放大部包括：

第一接收部：耦接于测量单元以接收机组电压信号；

第二接收部：耦接于测量单元以接收电网电压信号。

本实用新型进一步设置为：所述滤波部包括：

低通滤波部：耦接于放大部的输出端，滤去高于低通设定频率的波形；

高通滤波部：耦接于放大部的输出端，滤去低于高通设定频率的波形；

其中，低通设定频率值大于高通设定频率值，经滤波部输出的波形为频段大于高通设定频率且小于低通设定频率的波形。

本实用新型进一步设置为：所述触发部包括：

缓冲部：耦接于滤波部的输出端；

调压部：耦接于外部电源；

比较部：其一端耦接于缓冲部，另一端耦接于调压部；

输出部：耦接于比较部，还耦接于合闸单元；

其中，比较部对缓冲部输出的电压信号与调压部输出的电压信号进行比较，并通过输出部输出比较信号，以控制合闸单元动作。

本实用新型进一步设置为：所述合闸单元包括合闸继电器、第一开关部和第二开关部，所述合闸继电器与输出部的输出端通过第一开关部连接，所述第一开关部与隔离单元之间耦接有第二开关部，

其中，所述第一开关部与第二开关部均处于导通状态时，合闸继电器动作。

通过采用上述技术方案，设置了放大部，对机组电压信号和电网电压信号的差值进行反向交流放大，设置了滤波部，将反向交流放大后的电压信号进行选频，并输出特定频段的电压信号，设置了触发部，对滤波后的电压信号与内部基准电压信号进行比较，并输出触发信号，以控制合闸单元动作，进而控制合闸回路。其中，放大部设置了第一接收部和第二接收部，对接收到的机组电压信号和电网电压信号进行缓冲，滤波部设置了低通滤波部和高通滤波部，滤去高于低通设定频率的波形，还滤去低于高通设定频率的波形，经滤波部输出的波形为频段大于高通设定频率且小于低通设定频率的波形。

相较于现有技术，本实用新型的低压机组的控制模块具有以下优势：功能等同于自动准同期装置，并且由于同步检查单元制成的器件减少了大量的辅助器件，如显示屏、USB传输接口等，因此在制造成本上得到了控制。

附图说明

图1为低压机组的控制模块的功能框图；

图2为同步检查单元电路原理图；

图3为放大部电路原理图；

图4为滤波部电路原理图；

图5为触发部电路原理图；

图6为隔离单元与合闸单元电路原理图；

图7为控制单元电路原理图。

附图标记：A1、放大部；A10、第一接收部；A11、第二接收部；A2、滤波部；A20、低通滤波部；A21、高通滤波部；A3、触发部；A30、缓冲部；A31、调压部；A32、比较部；A33、输出部；A41、第一开关部；A42、第二开关部；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R12、第十二电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；D5、第五二极管；D6、第六二极管；RP1、滑动变阻器；U1、LM324AD；U2、STC89C52；N1、TLP281；GS01、机组电压信号；SS01、电网电压信号；J11A、线圈；J1B/J1C、合闸开关。

具体实施方式

参照图1至图7对本实用新型的低压机组的控制模块的实施例做进一步说明。

本实用新型的低压机组的控制模块，包括测量单元、同步检查单元、控制单元、隔离单元和合闸单元，所述合闸单元受控于控制单元和同步检测单元，所述控制单元与合闸单元之间耦接有隔离单元，所述同步检测单元还耦接有测量单元，所述同步检查单元包括耦接于测量单元以接收机组电压信号GS01和电网电压信号SS01，对机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的差值进行反向交流放大，并输出放大信号的放大部A1、耦接于放大部A1以接收放大信号，对放大信号进行选频，并输出滤波信号的滤波部A2、耦接于滤波部A2以接收滤波信号，对滤波信号与内部基准电压信号进行比较，并输出触发信号的触发部A3，其中，放大部A1、滤波部A2和触发部A3对机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的差值进行放大，再通过滤波处理后控制合闸单元动作，在机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的幅值，频率，相位都符合要求，合闸单元接通合闸回路，相对于自动准同期装置，由同步检查单元制成的器件减少了大量的辅助器件，造价更低。

所述放大部A1包括耦接于测量单元以接收机组电压信号GS01的第一接收部A10和耦接于测量单元以接收电网电压信号SS01的第二接收部A11。所述滤波部A2包括耦接于放大部A1的输出端，滤去高于低通设定频率的波形的低通滤波部A20A2和耦接于放大部A1的输出端，滤去低于高通设定频率的波形的高通滤波部A21A2，其中，低通设定频率值大于高通设定频率值，经滤波部A2输出的波形为频段大于高通设定频率且小于低通设定频率的波形。所述触发部A3包括耦接于滤波部A2的输出端的缓冲部A30、耦接于外部电源的调压部A31、一端耦接于缓冲部A30，另一端耦接于调压部A31的比较部A32、耦接于比较部A32，还耦接于合闸单元的输出部A33，其中，比较部A32对缓冲部A30输出的电压信号与调压部A31输出的电压信号进行比较，并通过输出部A33输出比较信号，以控制合闸单元动作。所述合闸单元包括线圈J11A和合闸开关J1B/J1C，所述线圈J11A响应于触发信号，所述合闸开关响应于线圈。所述第一接收部A10包括：耦接于测量单元的第一电阻R1，以及一端耦接于第一电阻R1，另一端接地的第一电容C1。所述第二接收部A11包括耦接于测量单元的第二电阻R2，以及一端耦接于第二电阻R2，另一端接地的第二电容C2。所述缓冲部A30包括一端耦接于滤波部A2的输出端，另一端接地的第八电阻R8、耦接于第八电阻R8的第九电阻、一端耦接于第九电阻，另一端接地的第三电容C3、耦接于第三电容C3的第十电阻R10以及一端耦接于第十电阻R10，另一端接地的第四电容C4。所述调压部A31包括一端耦接于外部电源，另一端接地，输出端耦接于比较部A32的滑动变阻器RP1。所述输出部A33包括其阴极耦接于比较部A32的第五二极管D5，一端耦接于第五二极管D5，另一端接地的第十二电阻R12以及耦接于第五二极管D5的第六二极管D6。

具体实施过程：

本实用新型设置了同步检查单元，该同步检查单元由放大部A1、滤波部A2和触发部A3构成，当机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的幅值、相位或频率不等时，合闸单元断开合闸回路。只有电压幅值，频率，相位都符合要求，机组电压信号GS01和电网电压信号SS01向量几乎重合，合闸单元接通合闸回路，此时只要控制单元发出合闸脉冲，就可以完成同期并列。本实用新型的同步检查单元，由放大部A1、滤波部A2和触发部A3构成，当机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的幅值、相位或频率不等时，合闸单元断开合闸回路。只有电压幅值，频率，相位都符合要求，机组电压信号GS01和电网电压信号SS01向量几乎重合，合闸单元接通合闸回路，此时只要控制单元发出合闸脉冲，就可以完成同期并列。其中，由于设置了放大部A1，对机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的差值进行反向交流放大，设置了滤波部A2，将反向交流放大后的电压信号进行选频，并输出特定频段的电压信号，设置了触发部A3，对滤波后的电压信号与内部基准电压信号进行比较，并输出触发信号，以控制合闸单元动作，进而控制合闸回路。其中，放大部A1设置了第一接收部A10和第二接收部A11，对接收到的机组电压信号GS01和电网电压信号SS01进行缓冲，滤波部A2设置了低通滤波部A20A2和高通滤波部A21A2，滤去高于低通设定频率的波形，还滤去低于高通设定频率的波形，经滤波部A2输出的波形为频段大于高通设定频率且小于低通设定频率的波形。

同步检查单元在机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的幅值，频率，相位都符合要求，触发合闸单元接通合闸回路，此时只要控制单元发出合闸脉冲，经过单个单元进行隔离方法后驱动合闸单元动作，就可以完成同期并列。更具体地说，合闸单元受两个信号控制，一个是同步检查单元输出的TQ_CHECK信号，另一个是由控制单元输出的CUP_TQ1信号，其中，CUP_TQ1由控制芯片输出的CUP_TQ信号，经过光耦进行放大后得到的，所述控制芯片是型号为STC89C52 U2的单片机，所述光耦的型号为TLP281 N1，而同步检查单元在机组电压信号GS01和电网电压信号SS01的幅值，频率，相位都符合要求才会输出TQ_CHECK信号。在同步检查单元输出TQ_CHECK信号后，控制单元再输出CUP_TQ信号，即可完成驱动合闸单元动作，就可以完成机组电压和电网电压的同期并列。此外，相对于自动准同期装置，由同步检查单元制成的器件减少了大量的辅助器件，如显示屏、USB传输接口等，例如自动准同期装置上配置有LCD显示屏和辅助性质的USB传输接口，此类非核心功能在同步检测单元中可以删减，因此同步检查单元制成的器件在制造成本上得到了控制。

综上所述，本实用新型的低压机组的控制模块配置了同步检查单元，在机组电压信号和电网电压信号的幅值，频率，相位都符合要求，触发合闸单元接通合闸回路，替代了自动准同期装置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1. 一种低压机组的控制模块，包括测量单元、同步检查单元、控制单元、隔离单元和合闸单元，其特征在于：所述同步检查单元包括：

放大部：耦接于测量单元以接收机组电压信号和电网电压信号，对机组电压信号和电网电压信号进行求差，并对差值进行反向交流放大，输出放大信号；

滤波部：耦接于放大部以接收放大信号，对放大信号进行选频，并输出滤波信号；

触发部：耦接于滤波部以接收滤波信号，对滤波信号与内部基准电压信号进行比较，并输出触发信号；

其中，触发信号控制合闸单元动作，使机组电压和电网电压同期并列。

2. 根据权利要求1所述的低压机组的控制模块，其特征在于：所述放大部包括：

第一接收部：耦接于测量单元以接收机组电压信号；

第二接收部：耦接于测量单元以接收电网电压信号。

3. 根据权利要求1所述的低压机组的控制模块，其特征在于：所述滤波部包括：

低通滤波部：耦接于放大部的输出端，滤去高于低通设定频率的波形；

高通滤波部：耦接于放大部的输出端，滤去低于高通设定频率的波形；

其中，低通设定频率值大于高通设定频率值，经滤波部输出的波形为频段大于高通设定频率且小于低通设定频率的波形。

4. 根据权利要求1所述的低压机组的控制模块，其特征在于：所述触发部包括：

缓冲部：耦接于滤波部的输出端；

调压部：耦接于外部电源；

比较部：其一端耦接于缓冲部，另一端耦接于调压部；

输出部：耦接于比较部，还耦接于合闸单元；

其中，比较部对缓冲部输出的电压信号与调压部输出的电压信号进行比较，并通过输出部输出比较信号，以控制合闸单元动作。

5. 根据权利要求1所述的低压机组的控制模块，其特征在于：所述合闸单元包括合闸继电器、第一开关部和第二开关部，所述合闸继电器与输出部的输出端通过第一开关部连接，所述第一开关部与隔离单元之间耦接有第二开关部，

其中，所述第一开关部与第二开关部均处于导通状态时，合闸继电器动作。