CN2735628Y - 微机同期、快切系列控制装置 - Google Patents

Abstract

微机同期、快切系列控制装置，当用于发电机准同期并网时，基本电路是由：单片机系统；开关电源模块；中文液晶显示模块；参数及功能设置键；电子同步表电路；八位工况及电源指示灯电路；相位、频率采样电路；继电器输出功率驱动和输入控制电路；通信专用电路所组成。当用于厂用电源快速切换和变电站差频(同频)并网(解列)时可增加电路有：卫星对时接收模块；两路三相电源不平衡检测电路。该系列装置使用时具有自动、手动两用；模拟合闸；事件自动存储记忆；自动录波实用功能，以及可靠、快速、准确、直观等优点。

Description

微机同期、快切系列控制装置

技术领域

本实用新型属于电力系统自动控制装置。

背景技术

目前准同期控制装置以数字显示型为主，而且主要用于发电机并网上，无摸拟合闸、自录波、事件存储记忆、通信、电子同步表功能，同时在电力控制系统中厂用电源的快速切换、变电站的差频(同频)并网(解列)的检同期控制装置品种多样，软、硬件设计彼此独立，不能形成一个统一的系列产品，通用性不强，致使用户在使用同期产品时维护难、操作复杂，功能选择性少，控制合闸不直观，安装调试不方便。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种液晶中文显示，自带模拟合闸、录波、事件存储记忆、通信、电子同步表、卫星对时、两路三相电源不平衡自动监视多功能的系列同期控制装置，它不仅能用于发电机并网上，还能用于厂用电源的快速切换、变电站的差频(同频)并网(解列)的检同期控制。

本实用新型设计方案的原理图由图1示出，它至少由单片机系统(1)，开关电源模块(2)，中文液晶显示模块(3)，参数及功能设置键(4)，电子同步表电路(5)，八位工况及电源指示灯电路(6)，相位及频率采样电路(7)，功率驱动输出继电器和输入控制电路(8)，通信专用电路(9)基本硬件所组成，在厂用电源的快速切换、变电站的差频(同频)并网(解列)的检同期控制装置中则可增加卫星对时接收模块(10)，两路三相电源不平衡检测电路(11)。其连接方式是：开关电源模块(2)向其他单元电路分别提供+5伏和+/-12伏直流电源，单片机系统(1)通过数据和地址总线、支线形式将其他单元电路或成型电路模块连接成一个整体。不同型号的同期装置，其基本硬件环境是不变的，只是根据控制功能的不同在软件设计上不同，使得中文显示模块(3)的内容、八位工况指示灯(6)的定义、功率驱动输出继电器出口和输入控制电路入口(8)的定义不同而已。卫星对时接收模块(10)，两路三相电源不平衡检测电路(11)则可根据用户现场的需要随时投退取舍。

上述方案的工作过程是：

1、根据不同用途的同期控制装置，编制不同的型号，将单片机系统(1)内EPROM存储器写入不同用途的程序，贴上不同定义八位工况指示灯(6)面膜，装上不同定义继电器输出和输入控制电路(8)的后接线光字牌板。

2、将转换开关置模拟位通电，电子模拟同期表应均匀转动，表明装置自检无误。

3、通过参数及功能设置键(4)，向单片机系统(1)内EEPROM存储器输入参数，如：开关导前时间、允许频差、允许相差等。

4、外接线无误，按复位键启动装置做模拟合闸。

5、不同用途的装置(不同的型号)，由于程序和数据的不同将进行不同性质的同期合闸计算，发出不同的合闸等控制信号。

6、模拟合闸无误，将转换开关置工作位，按复位键启动装置做真正的同期合闸和其他监控控制。

本实用新型的优点是：多种用途的机型共用相同的硬件环境，使各种同期装置产品系列化，功能多适用面广，安装、调试、维护方便，使用过程稳当、简单、直观。

附图说明

图1：微机同期、快切系列控制装置原理方框图。图中：

(1)------单片机系统

(2)------开关电源模块采用T-50B型号组件

(3)------中文液晶显示模块采用MGLS128128-03型号组件

(4)------四位参数及功能设置键

(5)------电子同步表电路

(6)------八位工况及电源指示灯电路

(7)------相位及频率采样电路

(8)------功率驱动输出继电器和输入控制电路

(9)------通信专用电路采用(MAX232集成块及其组件)和TLC485接口转换器组件

(10)------卫星对时接收模块采用HY-TBSZB型同步时标板组件

(11)------两路三相电源不平衡检测电路

图2单片机系统(1)原理图进一步说明：

单片机(1A)同(1B)(1C)(1D)(1E)(1F)通过数据和地址总线相连，其中：(1A)------CPU(Z84C15集成块)

  (1B)------RAM(DS1225Y集成块)

  (1C)------EPROM(27C64集成块)

  (1D)------EEPROM(28C64集成块)

  (1E)------Z80CTC集成块

  (1F)------数/模转换(8253集成块)

图3电子同步表电路(5)原理图进一步说明：

来自单片机系统(1)的控制信号加在地址译码器(5A)------(74154集成块)和两只9013功率三极管上，地址译码器(5A)译出18个控制信号，分别控制9只功率驱动集成块(5B)、(5C)、(5D)、(5E)、(5F)、(5G)、(5H)、(5J)、(5K)------(9*75451集成块)，每一功率驱动集成块有两个输出端，每一个输出端如(5B)一样分别同两只9013功率三极管的发射极组合控制两组发光二极管6*D，每一组二极管由三只叠加而成，如此依次控制32组发光二极管，加上其他方法控制的一只发光二极管，共计32*3+1＝97只发光二极管，组成电子同步表光盘。在电子同步表光盘上，32组发光二极管均匀分布在360°的圆环上，从一组发光管熄到相邻的一组发光管亮，表明两被监测电源之间的相差变化了11.25°，其变化的速度和方向，则反映了两电源之间的频差的大小和方向。同传统的电磁指针式同期表相比，本电子同期表消除指针惯性所带来的误差，表--机合一，无须单独安装，使用方便，不易损坏。

图4八位工况及电源指示灯电路(6)原理图进一步说明：

来自单片机系统(1)的八位数字信号控制一片接口74273集成块，接口74273集成块直接控制八只工况信号灯8*D。

图5相位及频率采样电路(7)原理图进一步说明：

来自同期合闸开关两边电源的两组一线电压互感器降压信号(PT1A、PT1B和PT2A、PT2B)通过降压电阻4*R降压，然后通过两路光电偶合器组件2*P521进行整形合成直流方波，然后通过六反相器7414集成块反相滤波，然后经过数/模转换集成块8253转换成数据进入单片机系统(1)。

图6、图7功率驱动输出继电器和输入控制电路(8)原理图进一步说明：

图6中来自单片机系统(1)的控制信号由一片接口集成电路74273转加在逻辑可编程芯片GAL16V8上，然后GAL16V8将信号输出给四只功率驱动集成块4*75451，每一只75451分别驱动两只输出继电器共8只继电器8*J。通过对GAL16V8编程、加密使被控制的继电器实现除软件控制以外的硬件互锁功能，以此增加装置的可靠性。图7来自外部两组8位----8*K(共16位)无源接点K的输入控制信号通过两组保护电阻8*R降压，然后通过两组8位光电偶合器TLP521的光电隔离，最后将信号加在单片机系统(1)上，光电偶合器的原边。取用-12伏的电压，然后通过分立电阻8*R降压，将信号加在光电二极管上，这种结构提高了远距离输入信号的抗干扰能力，进一步提高了设备的可靠性。

图8两路三相电源不平衡检测电路(11)原理图进一步说明：

同期装置在做同期合闸的过程中，如果合闸开关两端电源出现三相严重不平衡(包括PT断线，电源短路)，这时是不允许做同期合闸的，图8电路是三相电源不平衡的专用检测电路。其连接方式是：(PT1)----UAB、UBC、UCA和(PT2)----Uab、Ubc、Uca分别为同期开关两端的三相电源电压互感器的三相线电压，他们分别通个六只降压变压器6*T降压得到6组小电压量，(CT1)----IAB和(CT2)----Iab分别为同期开关两端的三相电源电流互感器的一相的线电流，他们分别通过四只电流/电压传感器4*HWGS-6A感应出四组小电压量，以上10组小电压量分别通过10组桥式整流滤波(10*Z)组件进行整流滤波得到10组直流电压，10组直流电压分别接入比较器8a(3*LM339)进行参数硬件整定，3*LM339共有16组输出，其中六组继续经6反向器8b(40106BF)反向，然后16组信号通过与门8c(2*74LS11P)进行逻辑组合，输出的六组信号中四组信号再通过或门8d(84081F)逻辑组合成两组输出，它同另外两组信号一起最后经过一只与门74LS11P整形得到不平衡控制信号H5、H6经输入控制电路(8)送入单片机系统(1)。此电路的特点是检测功能完全由硬件完成，与软件无关，因此速度快，检测准，特别是在厂用电源快速切换装置中尤为实用。

具体实施方式

用以下实施例对本实用新型作进一步的说明：

实施例1，将此硬件环境用于发电机准同期并网上：编制机号为“XTQ-02型自动准同期装置”。将单片机系统(1)的EPROM存储器写入同期控制程序，其计算方法为导前相角法，微分数学模型为：

    δ_k＝Δω_sT_k+(dΔω_s/dt)  T_k ²

式中δ_k-理想合闸导前角

    Δω_s-系统与机组角频率之差

    T_k-并列点开关合闸导前时间

程序编制按图9程序框图进行。XTQ-02同期装置工作程序框图包括：1--通电复位，2--系统自检，3--系统复位，4--参数设置或主控选择，5--参数设置，6--1个并列开关点，7--自动准同期操作，8--显示多并列开关点标志和系统频率，9--无并列开关点，10--显示无并列开关点标志和系统频率，11--结束。

八位工况指示灯8*D的依次定义为：合闸完成、合闸闭锁、系统欠压、发电机升压、发电机减压、发电机加速、发电机减速、故障报警。贴上此工况指示灯定义的面膜。

八位功率驱动输出继电器8*J依次定义为：报警继电器、合闸继电器1、合闸继电器2、闭锁继电器、加速继电器、减速继电器、加压继电器、减压继电器。

两路八位输入控制电路入口8*K的定义为16个不同合闸点参数取值控制点，他们分别为：H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10、H11、H12、H13、H14、H15、H16(一般常用的为前8位，因此后8位一般省去)，装上此定义继电器输出和输入控制电路(8)的后接线光字牌板。使用操作过程如前所述。

实施例2，将此硬件环境用于厂用电源的快速切换、变电站的差频(同频)并网(解列)的检同期控制上：编制机型型号为“XKQ-02型厂用电源快切装置”或“XBQ-02型变电站的差频(同频)并网(解列)装置”。将单片机系统(1)的EPROM存储器写入快切控制程序，其计算方法为导前相角和导前时间混合算法，微分数学模型主要为：

    δ_k＝Δω_sT_k+(dΔω_s/dt)T_k ²

式中δ_k-理想合闸导前角

    Δω_s-系统与机组角频率之差

    T_k-并列点开关合闸导前时间程序编制按图10和图11程序框图进行。图10为主监控程序框图包刮：1--上电、复位，2--自检出错，3--按键复位，4--参数设置，5--参数设置，6--信号巡检，7--全局闭锁，8--PT断线，9--PT隔离开关末合上，10--T1、T2开关均合上，11--去偶，12--闭锁、报警等待复位，13--有切换启动信号，14--信号唯一，15--发合跳命令，16--合跳成功，17--去偶，18--显示合闸完成及频率。

图11为切换程序流程图包括：1--T1、T2自动、手动、失压六种启动信号之一，2--失压启动，3--第六参数延时，4--满足快动切换，5--满足同期切换，6--满足残压切换，7--发合闸命令，8--第五参数延时，9--发跳闸命令，10--合跳反馈正常否，11--去偶，12--闭锁、报警等待复位，13--合跳成功电压低，14--发低电压减载命令，15--显示合跳闸成功及频率。

八位工况指示灯8*D的依次定义为：合闸完成、合闸闭锁、低压减载、残压切成功、同期切成功、快动切成功、跳闸完成、故障报警，贴上此工况指示灯定义的面膜。八位功率驱动输出继电器8*J依次定义为：报警继电器、合闸继电器1、合闸继电器2(后加速保护继电器)、闭锁继电器、跳T1继电器、跳T2继电器、跳H继电器、低压减载继电器。

两路八位输入控制电路入口8*K的定义为4个不同合闸点参数取值控制点和其它控制入口，他们分别为：H1、H2、H3、H4、T1一边电源不平衡、T2一边电源不平衡、关T1一边、隔离开关断线、T1自动、T2自动、T1手动、T2手动、闭锁、H常开、T1常开、T2常开，装上此定义继电器输出和输入控制电路(8)的后接线光字牌板。使用操作过程如前所述。

Claims (4)

1、微机同期、快切系列控制装置，包括单片机系统，其特征在于：所述的单片机系统通过数据、地址总线和支线形式与中文液晶显示模块、参数及功能设置键、电子同步表电路、八位工况及电源指示灯电路、相位及频率采样电路、继电器输出功率驱动和输入控制电路、通信专用电路电连接，还可增加与卫星对时接收模块、两路三相电源不平衡检测电路的电连接，所述的开关电源模块具有+5伏和+/-12伏直流电源，并与上列单元电路电连接。

2、如权利要求1所述的微机同期、快切系列控制装置，其特征在于：其显示电路的电子同步表光盘装有97只发光二极管。

3、如权利要求1所述的微机同期、快切系列控制装置，其特征在于：它的输入控制电路是-12伏输入且由分立电阻降压的光电偶合器电路。

4、如权利要求1所述的微机同期、快切系列控制装置，其特征在于：其两路三相电源不平衡检测电路是数字逻辑与非门集成电路。

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