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