专利名称：小型水力发电机测控装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于50MW及以下各种容量、各种接线方式的小型水力发电机测控装置。主要应用于电力系统对发电机运行状态的监测与控制。
背景技术：
我国小水电 资源十分丰富，50MW (含50MW)以下的小水电资源可开发量达到I. 28亿KW。全国1/3以上地区电力资源由小型水电站提供，开发小型水电站已成为我国推进农村电气化的重要途径，小水电资源为解决广大农村和偏远山区等大电网难以覆盖的地区用电起到了积极而有效的作用。在现有的小水电站中，受技术制约，发电机设备陈旧老化，存在运行水平低、经济效益差、事故频繁等问题，严重影响小水电的经济效益。发电机是电力系统中的重要组成部分，单机容量已达百万千瓦，其安全运行直接关系到电力系统的稳定性和用户用电的可靠性，因此对发电机的运行状态进行有效的监控及保护显得十分必要。目前电力系统中发电机继电保护装置大多为一般的常规技术，这些常规产品已经越来越跟不上蓬勃发展的电网需求。随着通信和计算机技术的不断发展，把计算机监控、数据采集与处理、顺序控制、励磁、调速、自动准同期、功率调节、保护等多项技术融合在发电机的监测与控制中，已经是电力保护的大趋势，基于微机的小型水力发电机测控装置正是顺应这样的大趋势下出现的产品。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述的不足之处，提供一种安全，稳定，智能的适用于50MW及以下各种容量、各种接线方式的小型水力发电机检测与控制装置。主要用于对发电机机端电气量遥测、开关量遥信、发电机出口断路器和灭磁开关的分/合闸控制、并网后的发电机根据运行方式灵活的调频、调压以及停机操作等。为了实现上述目的本实用新型采用如下技术方案小型水力发电机测控装置包括中央处理系统、数据采集系统、开关量输入/输出系统、人机交互和电源系统。其中所述中央处理系统包括存储器、双看门狗复位电路、RS232C、CAN、工业以太网、RS485和CPU，所述存储器与CPU连接实现数据存储或读取，双看门狗复位电路与CPU连接监控CPU中的程序运行，RS232C、CAN、工业以太网和RS485分别与CPU连接，CPU通过RS232C、CAN总线、工业以太网或RS485通讯方式与外部进行通讯。所述数据采集系统包括A/D转换器、电压互感器、低通滤波器和电流互感器，低通滤波器将电压互感器和电流互感器采集的电压信号和电流信号滤波后输入A/D转换器，A/D转换器进行模数转换后，将数字信号输入中央处理系统的CPU处理；所述开关量输入/输出系统包括发电机状态检测电路、光电隔离和驱动电路，发电机状态检测电路采集的发电机状态信号通过光电隔离后输入中央处理系统的CPU处理，然后CPU得到一控制信号，将其发送给驱动电路驱动执行元件完成操作机构的跳闸、合闸操作及防跳跃。[0008]所述人机交互与中央处理系统通过RS232C连接。所述电源系统将输入的220V交流转变为+5V、土 12V和+24V的直流电压，分别用于中央处理系统、数据采集系统和开关量输入/输出系统。本实用新型的有益效果是I.装置采用统一的全封闭铝合金机箱，背插式结构设计。这样的成套微机保护装置，对于设计、运行及维护带来了极大方便。 2. CPU插件的总线不出芯片，在同一片CPU内部完成几乎所有的数据操作，同时采用VxWorks实时多任务操作系统，大大提高了系统可靠性和数据处理能力。3.采用一种带二阶差分滤波环节的全波傅氏算法，实现了电力参数的高精度快速测试。4.具有以太网、串行口、光纤接口等多种高速可靠的通信接口用于系统扩展，装置的扩展性和配置灵活性大大增强。
图I本实用新型的组成结构原理图；图中1-中央处理系统，I. I-存储器，I. 2-双看门狗复位电路，I. 3- RS232C，
1.4-CAN，I. 5-工业以太网，I. 6-RS485和I. 7-CPU，2-数据采集系统，2. 1-A/D转换器，
2.2-电压互感器，2. 3-低通滤波器，2. 4-电流互感器，3-开关量输入/输出系统，3. I-发电机状态检测电路，3. 2-光电隔离，3. 3-驱动电路，4-人机交互，5-电源系统。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的介绍如附图I所示，本实用新型主要由中央处理系统I、数据采集系统2、开关量输入/输出系统3、人机交互4和电源系统5五个部分组成。第一部分为中央处理系统I包括存储器I. I、双看门狗复位电路I. 2和4个独立标准的通讯接口 RS232C1. 3,CAN1. 4、工业以太网I. 5、RS4851. 6和CPU1. 7，所述存储器I. I与CPU1. 7连接实现数据存储或读取，双看门狗复位电路I. 2与CPU1. 7连接监控CPU1. 7中的程序运行，两级看门狗保证系统在异常时能及时复位。RS232C1.3、CAN1.4、工业以太网1.5和RS4851. 6分别与CPU1. 7连接，CPU1. 7通过CAN总线、工业以太网或RS485通讯方式与发电厂综合自动化系统交换数据，通过RS232C与人机交互4交换数据。CPU1. 7采用32位CPU。存储器I. I包括RAM、ROM、串行EEPROM和FLASH存储器。用具有多重写保护功能的串行EEPROM保存给定值、系数和配置参数，完善的软硬件自检能使系统运行时保证各种参数完好。中央处理系统I是整个装置的核心，采用嵌入式的三菱DSP芯片构成简洁高效的数据采集和控制系统；控制软件采用嵌入式Vxworks操作系统平台，编程灵活，实时性强；总线不出芯片，在同一片CPU内部完成几乎所有的数据操作，能可靠地完成模拟量、开关量的采集和处理。中央处理系统I可根据用户的运行需要，设置发电机按给定负荷调节、按给定负荷曲线发电、稳频稳压等方式运行，可按安全、可靠、经济的原则确定最佳运行方式，在不同的运行方式下选择手动或根据定值自动调节开度增减、转速有功功率增减、励磁无功功率增减。还能实现发电机的合闸、解列、灭磁、停机等控制操作功能。 第二部分为数据采集系统2包括A/D转换器2. I、电压互感器2. 2、低通滤波器2. 3和电流互感器2. 4。整个系统包括发电机机端测量电流、机端母线电压、系统电压、励磁电流、励磁电压，开度信号、机端频率、系统频率等模拟量的采集。数据采集系统2通过15个模拟量输入转换器和若干个电压互感器和电流互感器、低通滤波器及A/D转换器采集模拟量，电压互感器2. 2与电流互感器2. 4将采集的发电机大电流或大电压信号变成二次交流信号，经低通滤波器2. 3隔离变换为小电流或小电压信号，经A/D转换器2. I把模拟信号转换成数字信号后交给CPU1. 7处理。A/D转换器2. I可采用AD9057，电压互感器采用JDZ-10，电流互感器可采用LZJ-10。所述数据采集系统2通常采用交流采样法对电压、电流等交流电量进行测量，且必须满足实时性要求。采用一种带二阶差分滤波环节的全波傅氏算法，该方法对采样序列X(n)进行二阶差分滤波变换，再用全波傅氏算法进行变换，可以较精确地消除衰减非周期分量的影响，滤出各次谐波分量，以此优化采样值数据，实现了电力参数的高精度快速测试。第三部分为开关量输入/输出系统3包括发电机状态检测电路3. I、光电隔尚3. 2和驱动电路3. 3，发电机状态检测电路3. I采集的发电机状态信号通过光电隔离3. 2后输入中央处理系统I的CPU1. 7处理，然后CPU1. 7得到一控制信号，将其发送给驱动电路3. 3，驱动执行元件完成操作机构的跳闸、合闸及防跳跃操作。进行的操作包含开关量输入和开关量输出，其中，开关量输入通过发电机状态检测电路3. I采集发电机端16路遥信信号，包括断路器状态、灭磁开关状态、停机状态，母线侧刀闸，遥信状态等，通过光电隔离后，送入 CPU1. 7处理。开关量输出将CPU1. 7送出的控制信号连接至执行元件的驱动电路3. 3，完成操作机构的跳闸、合闸及防跳跃操作功能；实现压力异常告警及压力降低闭锁跳合闸控制功能。第四部分为人机交互4，由液晶、键盘和运行状态指示等组成，液晶采用SED1330控制。它接受微机系统测量数据、开关量数据、以及各种故障告警信息在液晶屏幕上显示出来供用户浏览，通过便捷的键盘操作和汉化液晶显示，为用户提供友好的人机界面，借助该界面能很方便地浏览测量数据、修改给定值及通道系数、进行就地操作。系统提供详细的故障告警信息和追忆SOE的功能，帮助用户及时准确地处理问题。上述人机交互4通过RS232C1. 3通信接口与CPU1. 7相连，装置的扩展性和配置灵活性大大增强。第五部分为电源系统5，采用星源丰泰公司生产的型号为“XRA05/110S24”的220V交流转直流的开关电源，采用浮地方式，同外壳不相连。电源具有过压保护和过流保护功能，它经抗干扰滤波回路后输出3组电压，其中+5V用于中央处理系统1，±12V用于数据采集系统2，+24V用于开关量输入/输出系统3。上述所述的装置外壳为加强型标准6U封闭机箱，符合IEC电磁兼容标准。采用背插式结构，插件从装置的背后插拔，信号交换板装在机箱的前部。背插式机箱的优点是双层屏蔽，强弱电易于分开，抗干扰能力强。本实用新型装置适用于50丽及以下各种容量、各种接线方式的小型水力发电机监控及保护装置，系统采用全开放、模块化结构 设计，将计算机监控、数据采集与处理、顺序控制、励磁、调速、自动准同期、测速、功率调节、保护等多项功能集为一体。同时利用技术上的创新，满足可靠、安全、经济、实用和便于扩充等基本原则。产品解决了微机装置不如传统装置可靠的问题，能在恶劣环境下长期可靠运行。产品既有技术优势，更有价格优势，完全顺应了我国西部小水电建设的应用需求。本实用新型装置可集中组屏也可在开关柜就地安装。
权利要求1.一种小型水力发电机测控装置，其特征是它包括中央处理系统(I)、数据采集系统(2)、开关量输入/输出系统(3)、人机交互(4)和电源系统(5),其中 所述中央处理系统(I)包括存储器(I. I)、双看门狗复位电路(I. 2)、RS232C (I. 3),CAN(1.4)、工业以太网(1.5)、1 485 (I. 6)和 CPU (I. 7)，所述存储器(I. I)与 CPU (I. 7)连接实现数据存储或读取，双看门狗复位电路(I. 2)与CPU (I. 7)连接监控CPU (I. 7)中的程序运行，RS232C (I. 3),CAN (I. 4)、工业以太网(L 5)和 RS485 (I. 6)分别与 CPU (I. 7)连接，CPU (1.7)通过RS232C、CAN总线、工业以太网或RS485通讯方式与外部进行通讯；所述数据采集系统(2 )包括A/D转换器(2. I)、电压互感器(2. 2 )、低通滤波器(2. 3 )和电流互感器(2. 4)，低通滤波器(2. 3)将电压互感器(2. 2)和电流互感器(2. 4)采集的发电机电压信号和电流信号滤波后输入A/D转换器(2. I), A/D转换器(2. I)进行模数转换后，将数字信号输入中央处理系统(I)的CPU (I. 7)处理； 所述开关量输入/输出系统(3)包括发电机状态检测电路(3. I)、光电隔离(3. 2)和驱动电路(3. 3)，发电机状态检测电路(3. I)采集的发电机状态信号通过光电隔离(3. 2)后输入中央处理系统(I)的CPU (I. 7)处理，然后CPU (I. 7)得到一控制信号，将其发送给驱动电路(3. 3)驱动执行元件完成操作机构的跳闸、合闸操作及防跳跃； 所述人机交互(4)与中央处理系统(I)的RS232C (I. 3)连接； 所述电源系统(5)将输入的220V交流转变为+5V、±12V和+24V的直流电压，分别用于中央处理系统(I)、数据采集系统(2)和开关量输入/输出系统(3)。
2.根据权利要求I所述小型水力发电机测控装置，其特征是所述电压互感器(2.2)和电流互感器(2. 4)有若干个，分别采集电机机端母线电压、系统电压、励磁电压和电机机端测量电流、励磁电流。
3.根据权利要求I所述小型水力发电机测控装置，其特征是所述存储器(I.O包括RAM、ROM、EEPROM 和 FLASH 存储器。专利摘要一种用于50MW及以下各种容量、各种接线方式的小型水力发电机监测与控制装置，由5个部分组成中央处理系统、数据采集系统、开关量输入/输出系统、人机交互、电源系统。中央处理系统中存储器、双看门狗复位电路、RS232C、CAN、工业以太网和RS485分别与CPU连接；数据采集系统中低通滤波器将电压互感器和电流互感器采集的发电机电压信号和电流信号滤波后输入A/D转换，CPU对其进行处理；开关量输入/输出系统中发电机的状态信号通过检测电路和光电隔离后输入CPU处理，然后CPU将控制信号发送给执行元件的驱动电路；人机交互与中央处理系统的RS232C连接；电源系统为中央处理系统、数据采集系统和开关量输入/输出系统供电。本装置具有可靠、安全、经济、实用等特点。
文档编号G05B19/418GK202372839SQ20112049555
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者徐汉江, 曹龙汉, 瞿胜 申请人:重庆迅驰电气有限公司