[發(fā)明專利]一種用于非線性負荷電網管理優(yōu)化的接口網絡

在審

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• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN105743544A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 羅道軍;姚楠
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司南陽供電公司
• 主分類號: H04B3/56
• 分類號: H04B3/56;H04B1/04;H04B1/10
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司 41132
• 代理人: 季發(fā)軍

技術領域

本發(fā)明涉及電網管理與通信技術領域，尤其涉及一種用于非線性負荷電網管理優(yōu)化的接口網絡。

背景技術

隨著工業(yè)負荷的不斷發(fā)展及電力電子設備的大量應用，非線性負荷已經成為電力系統(tǒng)負荷的重要組成部分。據統(tǒng)計，目前20％的電力負荷通過各種形式的功率交換來實現，交流電弧爐、軋機等大量沖擊性負荷引起的電壓波動及閃變更是人們頭疼的問題?？傊?，非線性負荷對區(qū)域性電網甚至整個電力系統(tǒng)的影響表現的更加明顯與突出，因此，應該認真地加以分析對待。

非線性負荷的主要用電特征表現為：(1)產生大量的諧波污染：所有非線性負荷都不同程度地產生諧波，沖擊性負荷特別是煉鋼電弧爐幾乎產生連續(xù)頻譜的諧波電流，甚至產生大量的分數次諧波電流。(2)引起電壓波動及電壓閃變。(3)產生負序電流：負序電流的產生主要是由于非線性負荷的不對稱引起的。

這些非線性負荷的負面作用主要表現在它嚴重影響著電網的電能質量，一方面造成功率因數偏低、出現諧波干擾等，另一方面，影響與上位控制器之間的通信，造成電能計量的不準確、繼電保護設備的誤動作、通信信息的丟失及干擾等。要解決這些問題，就必須進行針對非線性負荷電網管理優(yōu)化的通信接口技術研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種用于非線性負荷電網管理優(yōu)化的接口網絡，目的在于實現非線性負荷電網與上位控制器之間的有效通信互聯(lián)。

為實現上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種用于非線性負荷電網管理優(yōu)化的接口網絡，由信號收發(fā)模塊和分別與之連接的微處理器端口、電網接口組成，所述信號收發(fā)模塊包括載波芯片、耦合濾波器以及連接兩者的信號接收通道與信號發(fā)送通道；所述用于非線性負荷電網管理優(yōu)化接口網絡的通信方法為，包括如下步驟：

建立用于非線性負荷電網優(yōu)化通信的接口網絡，接口網絡一端連接電網，另一端連接微處理器；

微處理器完成程序的初始化，自動進入從電網接收數據的狀態(tài)，開始檢測接口網絡有無載波信號，如果電網及串行接口均無數據傳送的發(fā)生，則接口網絡重新進行檢測循環(huán)；

如果檢測到有載波信號且正確，則微處理器指令控制載波芯片，發(fā)出中斷程序，以避免微處理端口發(fā)送與接收數據的沖突，并開始接收從電網上傳來的數據；

電網數據信號先經耦合濾波器，并送至信號接收通道進行整定；

信號整定完畢后，經過載波芯片的接收模擬輸入引腳與運放同相輸入端引腳進行傳輸，最終進入微處理器端口，完成信號接收流程；

當微處理器需要發(fā)送信號時，由載波芯片的模式引腳輸出狀態(tài)，使供源控制模塊給信號發(fā)送通道供源，同時驅動載波芯片輸出載波信號，并經信號發(fā)送通道進行整定；

信號經過處理后，進入耦合濾波器，并通過電網接口傳輸至非線性負荷電網，完成優(yōu)化通信；

所述信號發(fā)送通道包括功率放大器、有源電壓放大器及供源控制模塊；

所述耦合濾波器與所述電網接口連接。

所述信號接收通道包括無源型電壓放大器。

所述載波芯片為ST7538調制解調芯片，其功能引腳與信號接收通道、信號發(fā)送通道的各電路元件相連。

所述微處理器端口采用串行接口模式，串行接口內部連接載波芯片的多路數據控制及數據收發(fā)引腳，串行接口外部連接上位控制器的微處理器控制端口。

本發(fā)明通過將調制解調部分和電網耦合，實現信號在電網上傳輸的，所用耦合濾波器為窄帶帶通型，即用耦合元件(如電感或電容)連接并聯(lián)調諧電路組成，與功率放大器，電壓放大器同為公知技術，在此不再贅述。

在信號發(fā)送過程中，接口內部對信號進行濾波處理，濾除一定的噪聲如二次諧波，并通過功率放大器使信號有足夠的功率耦合到電網上；在信號接收過程中，對混雜在信號中的噪聲進行濾除，并放大信號，然后將信號傳送到調制解調模塊中進行解調。

本發(fā)明裝置不僅集成度較高，能實現載波信號功率的有效放大，而且能可靠地過濾掉非線性負荷信號中的噪聲干擾，尤其是諧波干擾，克服非線性負荷電網計量誤差高、通信效果差的缺點，具有良好的應用和發(fā)展前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明原理電路圖。

圖2是本發(fā)明結構示意圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，一種用于非線性負荷電網管理優(yōu)化的接口網絡，由信號收發(fā)模塊2、微處理器端口1與電網接口3組成。微處理器端口1和電網接口3分別連接信號收發(fā)模塊2的輸入端與輸出端，能夠實現信號的雙向傳輸。