[發(fā)明專利]一種電網(wǎng)檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210445120.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN102967778A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬德征;朱超林;張森枝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;G01R31/08
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電網(wǎng)檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)電壓、電流信號(hào)的檢測(cè)是風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)十分重要的功能，一直以來是通過電能表來實(shí)現(xiàn)的。常用的電能表可以用于檢測(cè)風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)電壓有效值、電流有效值、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、視在功率等。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)側(cè)檢測(cè)要求的不斷提高，這種電能表將越來越不能滿足實(shí)際需要。

請(qǐng)參閱圖1所示，目前風(fēng)電機(jī)組中使用的電能表主要采用專業(yè)電能計(jì)量I?C外加單片機(jī)處理器進(jìn)行控制，其中：電源電路負(fù)責(zé)為電能表的各個(gè)電路模塊提供電源；高電壓高電流處理電路將電網(wǎng)的高電壓和高電流轉(zhuǎn)換為電能表可接受的弱電系統(tǒng)電能信號(hào)；電能計(jì)量IC對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)等值，并存儲(chǔ)在其內(nèi)部的寄存器中；單片機(jī)MCU用來控制電能計(jì)量IC以及通信電路；采用的通信電路為485通信電路，其與外部進(jìn)行通信，并將測(cè)量值向外傳送。這種裝置設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但總體性能主要取決于電能計(jì)量IC的性能，其響應(yīng)速度較慢，檢測(cè)數(shù)據(jù)200ms至1000ms更新一次，在實(shí)際使用時(shí)，存在著很大的功能缺憾，具有很大的局限性。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)電網(wǎng)的檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置存在以下缺陷：

1、電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50HZ，即電網(wǎng)電壓的信號(hào)周期為20ms，這樣電能表往往需要10個(gè)以上的周期才能將電網(wǎng)信號(hào)計(jì)算出來，反應(yīng)速度很慢，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，不能夠準(zhǔn)確及時(shí)的反應(yīng)電網(wǎng)的狀態(tài)信息；

2、當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，往往是瞬時(shí)的，故障持續(xù)時(shí)間往往很短，電能表不能對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行及時(shí)記錄，因而導(dǎo)致電網(wǎng)故障很難分析；

3、電能表只能對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量，不能對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行報(bào)警，因此不利于風(fēng)機(jī)的自我保護(hù)。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)電網(wǎng)的檢測(cè)方法及裝置，在使用、方法上還存在明顯的不足，亟待進(jìn)一步改進(jìn)。因此，如何創(chuàng)設(shè)一種響應(yīng)速度快、對(duì)故障可及時(shí)記錄，并具有報(bào)警功能的電網(wǎng)檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，實(shí)屬當(dāng)前研發(fā)的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電網(wǎng)檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，使其具有對(duì)電網(wǎng)側(cè)的電壓電流各項(xiàng)參數(shù)檢測(cè)處理速度快、可及時(shí)儲(chǔ)存電網(wǎng)的故障信息以及可報(bào)警的優(yōu)點(diǎn)，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種電網(wǎng)檢測(cè)裝置，包括高電壓高電流處理電路、AD采樣電路、頻率檢測(cè)電路、DSP處理電路、通信電路以及為上述各電路供電的電源電路，其中：高電壓高電流處理電路的輸出信號(hào)分別經(jīng)AD采樣電路、頻率檢測(cè)電路處理后，發(fā)送至DSP處理電路，DSP處理電路與通信電路連接。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的高電壓高電流處理電路包括電壓處理電路和電流處理電路：所述電壓處理電路包括串聯(lián)的電阻分壓電路、射隨器和低通濾波器；所述的電流處理電路包括電流互感器、與電流互感器連接的感應(yīng)電阻、輸入端與感應(yīng)電阻的兩端連接的反比例運(yùn)算放大器、以及與反比例運(yùn)算放大器的輸出端連接的低通濾波器。

所述的DSP處理電路還連接有故障存儲(chǔ)電路。

所述DSP處理電路還連接有報(bào)警電路。

所述的報(bào)警電路包括分別響應(yīng)電網(wǎng)電壓高、電網(wǎng)電壓低、電網(wǎng)過載、電網(wǎng)頻率高、電網(wǎng)頻率低、三相電壓不平衡故障的六個(gè)繼電器。

所述的頻率檢測(cè)電路采用正向滯回過零檢測(cè)電路或反向滯回過零檢測(cè)電路。

此外，本發(fā)明還提供一種電網(wǎng)檢測(cè)方法，包括以下步驟：A、對(duì)高電壓高電流進(jìn)行處理，得到不失真等比例的低電壓信號(hào)；B、采集處理后的低電壓信號(hào)，將低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)和頻率相同的方波信號(hào)；C、對(duì)得到的數(shù)字信號(hào)和方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析判斷故障信息，并與外界通信。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟A的處理過程具體包括：將交流有效值為0～707V的高電壓信號(hào)，經(jīng)分壓比為1：100的電阻分壓電路以及射隨器、低通濾波器后，轉(zhuǎn)換成交流有效值為0～7.07V的低電壓信號(hào)；將交流有效值為0～3A的高電流信號(hào)，按1：400的轉(zhuǎn)換比等效為電壓值，再通過反向比例運(yùn)算放大器放大5.6倍，經(jīng)低通濾波器后，轉(zhuǎn)換為交流有效值為0～7.07V的低電壓信號(hào)。

所述的步驟C還包括至少存儲(chǔ)故障前后1秒鐘的三相電壓和三相電流波形，并根據(jù)故障信息報(bào)警的過程。

所述步驟C中的計(jì)算，采用有效值均方根算法、頻率捕獲算法和功率瞬時(shí)采樣算法，計(jì)算結(jié)果包括電流有效值、電壓有效值、電網(wǎng)頻率、視在功率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)，計(jì)算結(jié)果在一個(gè)電壓周期內(nèi)完成。