[發明專利]一種低頻減載裝置和方法

在審

• 申請號: 201510414753.1
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN104953595A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 高東學;任永杰;李翠紅;劉杰;趙永剛;承素芬
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司漯河供電公司
• 主分類號: H02J3/14
• 分類號: H02J3/14
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 徐皂蘭;楊妙琴

技術領域

本發明涉及電力系統穩定性控制的技術領域，具體的來說，是一種低頻減載裝置和方法。

背景技術

頻率是電能質量指標之一，在電力工業高度發展的今天，維持頻率穩定保證電能頻率質量不僅對電力系統的安全穩定運行有著極為重要的意義，而且對電力用戶也是有著非常重要的意義，而隨著電力工業的日益發展，系統的大擾動下維持頻率穩定的能力在不斷惡化，為了防止事故狀態下頻率大幅度下降，保持系統的頻率穩定，通過采用低頻減載措施作為保證電力系統安全的最后一道防線來避免了大量惡性事故的發生，但是目前的低頻減載裝置的低頻減載方案沒有充分考慮負荷的頻率調節效應，因而還存在著效果不佳的問題。

發明內容

基于現有技術的不足，本發明提出一種低頻減載裝置和低頻減載方法。

低頻減載裝置由采樣計算模塊、邏輯處理模塊和監控模塊組成。

采樣計算模塊負責交流數據采集和計算，并把數據通過雙端口RAM傳遞給邏輯處理模塊。

邏輯處理模塊主要負責開關量輸入(簡稱開入)、與采樣計算模塊和監控模塊的數據交換、少量的計算、控制的邏輯判斷、開關量輸出(簡稱開出)等功能。

監控模塊主要負責人機界面的處理、外部通信等功能。這種結構，利用DSP計算速度快的優點，把交流數據采集和大量的計算這項繁重的任務交給DSP完成，而邏輯處理模塊的MCU則集中精力完成邏輯判斷任務，也避免了單CPU系統時采樣與通信的沖突。將人機界面和外部通信功能由監控模塊完成，邏輯處理模塊MCU僅僅負責與其的數據交換，減輕了MCU的負擔，同時人機界面和外部通信可以實現更為復雜和豐富的功能。這種結構下監控模塊具有很高的獨立性，便于采用統一的監控平臺軟件，具有良好的擴展性和靈活性。

采樣計算模塊包括采樣單元、DSP處理單元和雙口RAM單元。

采樣單元由三部分組成：模擬量輸入變換部分、模擬低通濾波部分、AD變換部分。模擬量交流電壓信號經過PT變換為二次信號。交流通道具有二階低通濾波和電壓跟隨電路。

DSP處理單元主要完成模擬量的采集和各種算法。

雙口RAM的作用是將DSP計算和采樣的數據送入MCU。

邏輯處理模塊包括MCU單元、開入開出單元、通信單元和復位單元。

MCU采用具有很高的抗干擾能力及工作可靠性的芯片，內核采用CPU32且具有強大的外圍子系統，如定時處理單元、對列串行模塊、系統集成模塊等。MCU外圍配置有SRAM和ROM，用來存放數據和貯存程序。保存定值、系數、報告。

開入開出單元，開關量輸入由開關量的輔助接點取得，經過光電隔離和驅動后，送入MCU。開入回路中設置RC一階濾波器防止開入抖動，TVS防止浪涌。輸出開關量信號經過鎖存、光電隔離后，控制繼電器。用繼電器控制斷路器、信號等。

通信單元完成邏輯處理模塊與監控模塊的數據交換。通信單元由高速鏈路控制器和編碼器組成。

復位單元復位采樣計算功能模塊和邏輯處理模塊，而且在復位期間閉鎖所有開出。MCU內部產生復位信號／RST，復位源包括軟件看門狗復位、雙總線故障復位、時鐘丟失復位和RESET指令等，其中軟件看門狗可由系統保護控制寄存器設定，它能監視MCU的主程序死、中斷服務程序死；另外，MCU通過DRAM監視DSP是否死機，如果死機則由MCU復位DSP。

復位單元具有電源監視、硬件看門狗定時和備用電源切換等功能，其中電源監視可以同時復位采樣計算模塊和邏輯處理模塊。

監控模塊提供人機接口并與外部進行通信，包括CPU單元、時鐘單元、人機接口單元和通信單元。

CPU單元采用具有很高的抗干擾能力及工作可靠性的芯片，內核采用CPU32且具有強大的外圍子接口能力等，具有串行通信控制器，串行管理控制器，串行外圍接口。

時鐘單元由實時時鐘芯片構成。芯片電源由電池提供，裝置掉電后時鐘不會丟失。實時時鐘芯片與單片機進行通訊，單片機接收GPS對時信號并與CPU通訊進行對時。

人機接口單元包括液晶顯示器和薄膜鍵盤，并在面板上提供一個RS232維護口。

通信單元通過可編程邏輯完成外部的串行通訊。

低頻減載裝置首先需要獲取電力系統的實時頻率信息，來判斷是否滿足減載條件

輸入電壓信號為

其離散表達式為：

式中：為電壓峰值，為非基波分量，f為當前頻率，為初相角，為第k個測量周期的采樣頻率

式中：N是一個周期的采樣點數

頻率偏差