CN102157961A - 一种微网控制装置 - Google Patents

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严玉廷
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Abstract

一种微网控制装置，由DSP(1)通过RS232通讯与MCU(2)相连；DSP通过A/D通道连接模拟量输入接口(4)，通过计数器经滤波整形连接频率采集接口(5)；DSP(1)通过I/O引脚分别连接开关量输入接口(8)、开关量输出接口(9)。本发明集成微网主要控制功能，具有自动化程度高、控制精度高、功能一体化的显著优点。

Description

一种微网控制装置
技术领域
本发明涉及分布式发电领域的控制装置，特指一种微网控制装置。
背景技术
微网作为分布式发电应用的一种方式，现已进行工程应用推广阶段。但对于微网的并网控制，目前还缺乏具有微网孤岛检测、微网模式切换控制、微网及其中同步发电机同期并网控制一体化的装置，难以实现对微网的集中、协调控制。同时，现有的同期装置针对高压发电***而设计，应用于微网这类低电压***实用性不强。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有的不足，而提出一种微网控制装置，它具有电网故障/停电判断、微网模式切换、微网内同步发电机同期并网、微网同期并网、发电机启停控制功能。
本发明的功能是通过如下技术方案实现的。
采用DSP+MCU结构， 由DSP通过RS232通讯与MCU相连；DSP通过A/D通道连接模拟量输入接口，通过计数器经滤波整形连接频率采集接口；DSP通过I/O引脚连接开关量输入接口、开关量输出接口。
本发明DSP通过总线控制单元与以太网接口、外部存储连接。
本发明与DSP相连的开关量输入接口具有24路开关量输入通道、开关量输出接口具有16路开关量输出通道。
本发明与DSP相连成的模拟量输入接口具有8路交流电压模拟量输入通道、8路交流电流模拟量输入通道。
本发明MCU与显示单元、按键、RS485口相连接。
DSP采集开关量输入信号、交流电压、交流电流信号，通过计算得到微网并网点处的电压、相位、阻抗，并结合频率采集单元的频率量，综合判断外部电网是否故障/停电。当外部电网故障/停电时，DSP控制开关量输出，发出电网侧断路器跳闸指令，同时控制开关量输出接口发出微网模式切换指令。
对于发电机侧的断路器合闸，DSP在检测出其两侧电压的同期点后，发合闸指令，实现同期合闸功能：通过模拟量输入接口和频率采集接口采集同期点***侧及对象侧的同期电压信号和同期频率，经PID算法后得到调整对象侧电压的幅值和频率值，发出脉冲调节命令至开关量输出接口；当同期电压幅值差及同期频率差满足条件后，微网控制装置停止发出脉冲调节命令，发出合闸命令。
对于电网侧断路器合闸，DSP在检测出其两侧电压的同期点后，发合闸指令，实现同期合闸功能：通过向发电机发升压、降压、增速、减速脉冲，使同期点两侧电压幅值差及频率差小于限值要求，然后发出合闸命令。
DSP还可根据设定条件对发电机断路器进行分闸、对发电机进行启动、停止控制。本发明集成微网主要控制功能，具有自动化程度高、控制精度高等优点。
下面结合附图及实施例进一步阐述本发明内容。
附图说明
图1为 本发明结构示意图；
图2为 微网控制装置接口图；
图3为 本发明实际应用的结构示意图；
图4为 微网控制装置模拟量采集框图。
具体实施方式
如图1，本发明采用DSP+MCU结构， 由DSP1通过RS232通讯与MCU2相连；DSP1通过A/D通道连接模拟量输入接口4，通过计数器经滤波整形6连接频率采集接口5；DSP通过I/O引脚连接开关量输入接口8、开关量输出接口9。本发明DSP通过总线控制单元与以太网接口10、外部存储7连接。 本发明与DSP1相连的开关量输入接口具有24路开关量输入通道、开关量输出接口具有16路开关量输出通道。本发明与DSP相连成的模拟量输入接口具有8路交流电压模拟量输入通道、8路交流电流模拟量输入通道。本发明MCU2与显示单元11、按键12、RS485口13相连接。其中， DSP与MCU间通过RS32交换数据；总线控制单元连接外部存储和以太网口；拟量输入接口包括对电网侧电压Ua、Ub、Uc、Un，电流Ia、Ib、Ic、In，微网母线电压Us，发电机电压Ug；频率采集接口采集电网侧频率F、微网母线频率Fs、发电机端频率Fg；开关量输入接口采集断路器位置信号、发电机运行/停止状态信号、装置使能信号。开关量输出接口控制断路器的分合闸、发电机转速和电压调整、发电机的启动和停止、微网的模式切换。MCU与显示单元的LCD和LED相连，并接受按键输的信息。
如图2，本微网控制装置采集电网侧电压Ua、Ub、Uc、Un和电流Ia、Ib、Ic、In，通过计算得到微网并网点处的电压、相位、阻抗，并结合频率采集单元的电网频率值，根据各特征值的变化量进行复合判断，确定外部电网是否故障/停电。当电网有故障/停电时，本装置发电网侧断路器分闸指令，实现微网与大电网的解列，并输出微网模式切换指令；微网解列后，本装置可结合设定条件判断发电机是否投入运行，设定条件允许而发电机未运行，则装置向发电机发出“启动”指令。
在微网并网运行时，若设定条件要求装置自动启动发电机，则装置在发电机转速和电压达到限值后，启动同期检查功能：通过交流电压输入单元采集微网母线电压Us和发电机电压Ug，及通过频率采集接口采集微网母线电压Fs和发电机电压Fg，然后通过PID算法后得到调整对象侧电压的幅值和频率值，发出脉冲调节命令至开关量输出接口，向发电机发升压、降压、增速、减速脉冲；当同期电压幅值差及同期频率差满足条件后，微网控制装置停止发出脉冲调节命令，发出合闸命令。
当微网孤网运行切换为并网运行时，通过模拟量输入接口采集微网母线电压Us和电网电压U，及通过频率采集接口采集微网母线电压Fs和电网频率F，然后通过PID算法后得到电压调节量和频率调节量，发出脉冲调节命令至开关量输出接口，向发电机发升压、降压、增速、减速脉冲；当同期电压幅值差及同期频率差满足条件后，微网控制装置停止发出脉冲调节命令，发出合闸命令。
在微网并网运行时，若设定条件满足，本装置可向发电机发出停电指令，实现发电机自动启停控制。
如图3，本微网控制装置应用于微网的并网控制、微网内的发电机控制：通过控制电网侧断路器的分闸、合闸，实现微网的解列与同期并网运行；通过控制发电侧断路器的分闸、合闸，实现同步发电机的解列与同期并网运行。
如图4，模拟量输入接口将电网、微网、发电机端的电压/电流信号经过电压/电流互感器进行转换，得到量程范围的信号；再经过滤波电路进行滤波和比例加法电路后，送入DSP的A/D采集通道。
显示单元包括由LED和LCD组成，LED用于显示设备的重要状态、LCD则是装置的人机接口，采用图形和文字实现人机交互。

Claims (5)

1.一种微网控制装置，其特征是，由DSP(1)通过RS232通讯与MCU(2)相连；DSP通过A/D通道连接模拟量输入接口(4)，通过计数器经滤波整形(6)连接频率采集接口(5)；DSP(1)通过I/O引脚分别连接开关量输入接口(8)、开关量输出接口(9)。
2.根据权利要求1所述的一种微网控制装置，其特征是，DSP(1)通过总线控制器(3)与以太网接口(10)、外部存储(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种微网控制装置，其特征是，与DSP(1)相连的开关量输入接口(8)具有24路开关量输入通道、开关量输出接口(9)具有16路开关量输出通道。
4.根据权利要求1所述的一种微网控制装置，其特征是，与DSP(1)相连成的模拟量输入接口(4)具有8路交流电压模拟量输入通道、8路交流电流模拟量输入通道。
5.根据权利要求1所述的一种微网控制装置，其特征是，MCU(2)与显示单元(11)、按键(12)、RS485口(13)相连接。
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