[發明專利]一種微機綜合監測保護器及監測保護方法

在審

• 申請號: 201710451596.0
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107015092A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 程慶元
• 申請（專利權）人: 浙江恒電水利科技有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00;G05B19/042;G08B21/18
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 戚正云

技術領域

本發明涉及安全保護裝置領域，尤其是一種微機綜合監測保護器及監測保護方法。

背景技術

隨著人們環保意識的提高，我國對環保能源越來越重視。其中水電是國家的重點發展的方向之一。中小型電站，由于以前上網電價低，效益一直不好，所以設備改造投入少，設備老化嚴重，安全問題突出，從2013年開始，隨著上網電價低的提高，和國家技術改造補貼資金的投入，中小型電站發展迎來了黃金時期。同時大家對中小型電站的安全運行越來越重視。現在的中小型電站使用的電力參數安全保護裝置，由于當時的電子技術的限制，多數還是分立元件的模擬電路組成，精度和可靠性比較差，沒有遠程通信功能。而目前比較先進的電力參數安全保護裝置，都是針對大中型電站的，精度高，價格昂貴，中小型電站難以承受。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術的不足而提供一種測量精度高、保護可靠性高的微機綜合監測保護器及監測保護方法。

為了達到上述目的，本發明所設計的一種微機綜合監測保護器，它包括電參數測量芯片、控制單片機、三相電流輸入端、三相電壓輸入端，在三相電流輸入端的三相電流上分別連接一個電流互感器，所述的電流互感器通過濾波電路與電參數測量芯片連接，在三相電壓輸入端的三相電壓上分別連接一個電壓互感器，所述的電壓互感器通過獨立的濾波電路與電參數測量芯片連接，電參數測量芯片與控制單片機連接；在控制單片機上連接有報警輸出模塊、顯示模塊、通訊端口和操作按鍵。

一種微機綜合監測保護方法，通過三個電流互感器和三個電壓互感器采集三相電流信號和三相電壓信號，分別經過濾波電路后送入電參數測量芯片，再由控制單片機讀取電參數測量芯片中的三相電參數，并進行分析，最終在顯示模塊顯示電參數，在電參數異常的情況下進行輸出報警，同時接收按鍵指令，并管理遠程通信。

本發明所得到的一種微機綜合監測保護器及監測保護方法，利用電參數測量芯片監測由電流互感器、電壓互感器采集的信號，并經過控制單片機進行分析后確定電力設備的運行狀態，實現高精度測量，且能實現快速控制和反應，并設計有輸出報警、電力參數顯示、按鍵指令等功能，同時還具有遠程通信功能；真正為發電機組提供快速、高精度的保護與測量。

本發明的技術效果為：高精度測量發電機或電網的各種電參數（電壓±0.5%、電流±0.5%、頻率±0.05%、有功±0.5%、無功±0.5%、功率因數±1%、有功電度±0.5%、無功電度±0.5%）；

提供低頻、過頻、過壓、過流、過載等報警和報警繼器觸點輸出(4路)；

提供低頻、過頻、過壓、過流、過載等報警值的設置調整；

提供99條歷史故障記錄的查詢；

提供標準Modbus協議的R485通信端口，可遠程讀取測量參數和故障記錄，可遠程更改設置參數；

自動根據電流判斷是否跳閘成功；

功能模塊間采用排針排母連接，結構簡潔、緊湊、可靠。

本綜合保護器的各部分功能：

采樣部分：主電路的三相電流信號輸入進來，由三個精密電流互感器隔離轉換成AC0-2.5mA弱信號，經過濾波電路去除雜波后，送入三相電參數計量芯片；

主電路的三相電壓信號輸入進來，由三個精密電壓互感器隔離轉換成AC0-2mA弱信號，經過濾波電路去除雜波后，送入三相電參數計量芯片；

計量部分：ATT7028是一顆高精度三相電能專用計量芯片，適用于三相三線和三相四線應用。集成了六路二階sigma-deltaADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因數以及頻率測量的數字信號處理等電路。能夠測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因數、相角、頻率等參數。支持軟件校表。軟件校表是通過相關的校表寄存器對增益、相位進行補償，可以將系統誤差校正在0.5級表的要求以內。有功校驗輸出CF1提供瞬時有功功率信息，可以直接接到標準表，進行誤差校正。ATT7028A提供一個SPI接口，方便與外部單片機（MCU）之間進行計量參數以及校表參數的傳遞。所有計量參數都可以通過SPI接口讀出。ATT7028A內部的電壓監測電路可以保證加電和斷電時正常工作。

控制部分：控制核心芯片采用美國ATMEL公司的ATmega64微處理器，此處理器是基于增強的AVR RISC結構的低功耗CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執行時間，使其處理速度和效率非常高。ATmega系列的AVR芯片是專為工業級應用設計的，具有高可靠性和穩定性的特點。