基于频率跟踪技术的微电网并网装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于频率跟踪技术的微电网并网装置，其主要技术特点：包括CPU单元及与其相连接的电源单元、通信单元、测频单元、数据采集单元、开入单元和开出单元，该通信单元与微电网控制器相连接进行交互控制功能，该开入单元和开出单元并网点断路器相连接分别用于采集遥信量信息和输出遥控命令，该测频单元连接在主电网侧和微电网侧用于测量主电网侧和微电网侧频率，该数据数据采集单元与主电网侧和微电网侧相连接用于采集主电网侧和微电网的遥测信号量。本实用新型专利技术克服了微电网中的一些分布式电源受外界气候条件影响很大、频率时常波动导致采样误差问题，具有实用性强、可靠性和准确性高等特点，满足了用户对电能质量和供电安全要求。

【技术实现步骤摘要】
基于频率跟踪技术的微电网并网装置
本技术属于微电网
，尤其是一种基于频率跟踪技术的微电网并网装置。
技术介绍
随着常规能源的逐渐衰竭和环境污染的日益加重，世界各国日益关注分布式发电技术。分布式发电技术的不断创新，分布式电源类型发展为主要包括微燃机、太阳能光伏电池、风力发电机、蓄电池、飞轮等。作为分布式发电的重要组成形式，微电网通常由分布式电源、储能装置、能量变换器、相关负荷、监控系统、保护系统、电力传输设备等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。 微电网既可以通过配电网与大型电力网并联运行，形成一个大型电网和小型电网的联合运行系统，也可以独立地为当地负荷提供电力需求。在主电网正常状态下，微电网需要长期稳定运行；在大电网故障时，微电网必须快速脱离主电网，进入并保持于孤岛运行，待大电网故障排除后重新自动并网运行；当微电网出现故障点时，同样需要快速切除微电网。由于微电网中的一些分布式电源，如风力发电和太阳能发电，受外界气候条件影响很大，频率时常波动导致采样的误差，因此，如何稳定、可靠地实施微电网并网是目前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、稳定可靠的基于频率跟踪技术的微电网并网装置。 本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的: 一种基于频率跟踪技术的微电网并网装置，包括CPU单元及与其相连接的电源单元、通信单元、测频单元、数据采集单元、开入单元和开出单元，该通信单元与微电网控制器相连接进行交互控制功能，该开入单元与并网点断路器相连接采集遥信量信息，该开出单元与并网点断路器相连接输出遥控命令，该测频单元连接在主电网侧和微电网侧用于测量主电网侧和微电网侧频率，该数据数据采集单元与主电网侧和微电网侧相连接用于采集主电网侧和微电网的遥测信号量。 而且，所述的开入单元包括六路遥信量输入单元，分别用于采集并网点断路器位置信号、开关储能告警信号以及分布式电源逆变器告警信号。 而且，所述的开出单元包括四路遥控输出单元，分别对应开闸控制、合闸控制、故障切除控制以及同期并网控制。 而且，所述的测频单元包括过零比较运放器LM258和光耦HCPL-070L，过零比较运放器LM258的输入端连接到微电网三相和主电网A相经过PT 二次侧的电压交流信号，过零比较运放器LM258的输出端经过光耦HCPL-070L隔离转换为单极性模拟量并输入到CPU单元的捕获接口上。 而且，所述的数据采集单元由采集预处理模块和A/D转换模块连接构成用于采集八路遥测信号量。 [0011 ] 而且，所述的通信单元为RS232接口或RS485接口。 而且，所述的CPU单元还连接一人机交互模块实现人机交互功能。 而且，所述CPU单元还连接一外部存储器用于存储数据。 而且，所述的CPU单元还连接一 JTAG仿真接口单元用于实现仿真调试功能。 而且，所述的CPU单元采用ARM7TDM1-STM微控制器。 本技术的优点和积极效果是: 1、本技术采用频率跟踪技术调整采样周期进行数据采集，克服了微电网中的一些分布式电源受外界气候条件影响很大、频率时常波动导致采样误差问题，能够准确测量微电网侧电压并准确无误判断并网、脱网条件，具有实用性强、可靠性和准确性高等特点，满足了用户对电能质量和供电安全要求。 2、本技术使用微电网并网装置对微电网并网点遥信、遥测、遥控数据进行有效监控，实现对微电网的综合监测和保护功能，具有数据采集、电能抄收、孤岛保护、故障切除、异常信息报警、开合闸控制、并网控制、电能质量监测等综合性功能，保证了电网系统的正常运行。 【附图说明】 图1是本技术的微电网并网装置的电路方框图； 图2是测频单元电路原理图； 图3是测频单元的信号转变示意图； 图4是本技术的采样序列获取逻辑流程图； 图5是本技术同期并网、脱网逻辑框图。 【具体实施方式】 以下结合附图对本技术实施例做进一步详述: 一种基于频率跟踪技术的微电网并网装置，如图1所示，包括CPU单元、电源单元、外部存储器、通信单元、测频单元、数据采集单元、开入单元、开出单元、人机界面单元和JTAG仿真接口单元，CPU单元分别与电源单元、外部存储器、通信单元、测频单元、数据采集单元、开入单元、开出单元、人机界面单元和JTAG仿真接口单元相连接。在本实施例中，CPU单元使用LPC2214微控制器，该微控制器是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDM1-STMCPU的微控制器，并带有256KB嵌入的高速Flash存储器主频可达60MHz，外扩4Mb外部RAM运行程序，并外扩512Kb的EEPROM存储电路(外部存储器)用于存储数据、事件记录等。所述的通信单元使用RS232或RS485模块并可与上位机进行通信。所述的人机界面单元包含液晶显示、LED告警灯显示和按键输入。JTAG仿真接口单元作为一个仿真接口用于与外部计算机相连接实现软件调试及升级功能。 开入单元包括六路遥信量输入单元，用于采集并网点断路器位置信号、开关储能告警信号以及分布式电源逆变器告警信号等，+12V电平输入经RC网络抗干扰滤波后，由光耦隔离变换输入到CPU单元，CPU单元每经过一个时间间隔扫描I/O信号采集得到。 开出单元包括四路遥控输出单元，每路遥控二副空接点输出，可设置成二路常开接点、二路常闭接点或一路常开、一路常闭接点，主要动作输出合闸、输出跳闸以及告警输出，用于断路器、电动刀闸的合、跳控制。四路遥控对应开合闸控制、故障切除功能，其中一路用作同期并网控制。 测频单元用于测量主电网侧和微电网侧频率，主电网侧频率的采集缺省情况以A相电压为基准，考虑到微电网三相不平衡问题的可能性，需要测量微电网三相电压频率，采集所得数据用于同期并网时计算两侧的频率差值。如图2所示，测频单元包括过零比较运放器LM258和光耦HCPL-070L，微电网三相和主电网A相经过PT 二次侧的电压交流信号，输入U13过零比较运放器LM258，输出低电平0V、高电平+12V电压，再经过U15光耦HCPL-070L隔离，转换为单极性O?+3.3V的模拟量，输入ARM捕获管脚，其中R37为5.1ΚΩ用作限流，R40为10ΚΩ用作拉高信号CAP1。如图3所示，测频单元转变输出的信号接到CPU单元的捕获器I输入端CAP1.0、CAP1.UCAP1.2、CAP1.3，Timerl定时器作捕获器的时基Tl，捕获器可以捕获两个脉冲间隔的时间(用Timerl计数器的变化量△ T表示)，系统时钟频率fPM，这样可以计算出周波的周期和频率f，计算公式为: f = fpclk/ Δ T (I) 数据采集单元包含采集预处理和A/D转换模块，采集八路遥测信号量，包含电网侧A相电压、电流，微电网侧的三相电压、电流。遥测量可通过终端内的高精度电流和电压互感器将强交流电信号(5A/100V)不失真地转变为内部弱电信号，经滤波处理后进入A/D芯片进行模数转换，经转换后的数字信号经CUP单元(ARM)计算，获得微电网侧的三相电压电流值和主电网侧相电压电流值。本遥测信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频率跟踪技术的微电网并网装置，其特征在于：包括CPU单元及与其相连接的电源单元、通信单元、测频单元、数据采集单元、开入单元和开出单元，该通信单元与微电网控制器相连接进行交互控制功能，该开入单元与并网点断路器相连接采集遥信量信息，该开出单元与并网点断路器相连接输出遥控命令，该测频单元连接在主电网侧和微电网侧用于测量主电网侧和微电网侧频率，该数据数据采集单元与主电网侧和微电网侧相连接用于采集主电网侧和微电网的遥测信号量。

【技术特征摘要】
1.一种基于频率跟踪技术的微电网并网装置，其特征在于:包括CPU单元及与其相连接的电源单元、通信单元、测频单元、数据采集单元、开入单元和开出单元，该通信单元与微电网控制器相连接进行交互控制功能，该开入单元与并网点断路器相连接采集遥信量信息，该开出单元与并网点断路器相连接输出遥控命令，该测频单元连接在主电网侧和微电网侧用于测量主电网侧和微电网侧频率，该数据数据采集单元与主电网侧和微电网侧相连接用于采集主电网侧和微电网的遥测信号量。2.根据权利要求1所述的基于频率跟踪技术的微电网并网装置，其特征在于:所述的开入单元包括六路遥信量输入单元，分别用于采集并网点断路器位置信号、开关储能告警信号以及分布式电源逆变器告警信号。3.根据权利要求1所述的基于频率跟踪技术的微电网并网装置，其特征在于:所述的开出单元包括四路遥控输出单元，分别对应开闸控制、合闸控制、故障切除控制以及同期并网控制。4.根据权利要求1所述的基于频率跟踪技术的微电网并网装置，其特征在于:所述的测频单元包括过零比较运放器LM258和光耦HCPL-070L，过零比较运放器LM258的输入端连接到微电网三相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磐，庄剑，杜红卫，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网天津市电力公司，
类型：新型
国别省市：北京;11