基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置制造方法及图纸

基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置，包括电源电路、交流采样电路、主CPU、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路、相角差判断电路；所述电源电路、交流采样电路、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路分别连接到所述主CPU。本实用新型专利技术的装置具有装置体积小，安装方便，数据采样精准、保护动作时间迅速且精确、并网更加迅速稳定，同时还具很强的故障记忆力更快地实现故障排除，并且能与上位机进行通讯，适用环境更广的一种水电站综合自动化新型装置。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力电子
，具体涉及一种基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置，特别适合中小型水轮发电机组。
技术介绍
保护装置和同期装置在电力系统中起着保证电力系统安全稳定运行的作用，能够提高电网的经济效益。目前多数设备都是单一功能只具备同期功能，或只具备保护功能。保护功能是指给控制回路输出报警信号或直接作用于跳闸或停机信号。目前市场上多数中小型水电站采用继电器式过压、过流保护装置或是普通的模拟式参数采样装置，它的缺陷是采样速度不可控，影响它的速动性；采样数据不准确，导致保护误动或是不动作，影响它的可靠性，存在一定的安全隐患。同期功能是指实现发电机组和电网电压信号间的压差及其方向，频差及其方向，相位差等的检测与判断。目前许多中小水电厂仍采用同步指示装置，有的甚至直接手动操作并网，准确度不高，风险较大；或是采用模拟式自动准同期装置，一种纯硬件的设备，没有严密的数学模型，并网对机组可能产生比较大的冲击。因此，为了将待并的发电机组更迅速、准确而稳定地并入电网，研制一种低成本高性能的微机型自动准同期装置是有意义的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置，此装置具有装置体积小，安装方便，数据采样精准、保护动作时间迅速且精确、并网更加迅速稳定，同时还具很强的故障记忆力更快地实现故障排除，并且能与上位机进行通讯，适用环境更广的一种水电站综合自动化新型装置。本技术是这样实现的：基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置，包括电源电路、交流采样电路、主CPU、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路、相角差判断电路；所述电源电路、交流采样电路、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路分别连接到所述主CPU；所述电源电路包括DC24V电源模块、AC220V电源模块；所述DC24V电源模块包括电源输入过压过流保护电路、第一DC/DC电源转换电路；外部蓄电池24V接到所述电源输入过压过流保护电路，所述电源输入过压过流保护电路连接到所述第一DC/DC电源转换电路；所述AC220V电源模块包括AC/DC电源转换电路、第二DC/DC电源转换电路；厂用电220V接到所述AC/DC电源转换电路，所述AC/DC电源转换电路连接到所述第二DC/DC电源转换电路；所述CPU接口电路包括开入电路、开出电路、复位电路；所述交流采样电路包括机端AD采样芯片、系统AD采样芯片、机端电流采样电路、机端电压采样电路、系统电压采样电路、系统测频电路、机端测频电路；所述机端电流采样电路和机端电压采样电路分别连接到所述机端AD采样芯片；所述系统电压采样电路连接到所述系统AD采样芯片；所述系统测频电路和机端测频电路分别连接到所述相角差判断电路；所述相角差判断电路连接到所述显示电路；所述显示电路包括数码显示、状态指示、整步指示。进一步地，所述通讯电路为RS485接口电路。本技术的优点在于：1、测量精度高，设置控制保护动作更精确。交流采样电路的机端AD采集芯片和系统AD采集芯片，均采用16位专用AD芯片，采集电路电压和电流互感器均采用精度较高的器件，使得采集精度较高，设备控制动作精确。2、电路简单，实现设备自动化成本低。在电路设计上一些主要的电路都采用共用设计，使得硬件电路比较简单，降低了设备的总体成本。3、通信接口方便、控制灵活。本技术采用RS485接口方式与外部进行通讯，采用MODBUS通信协议，可以直接读取所有测量参数和设置参数数据，通过设置参数可以直接对设备进行控制。4、功能集成度较高，维护安装方便。本技术体积小，接线简单安装和维护方便，一个设备就可以实现发电机机组同期并网和发电机组保护功能。【附图说明】下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的描述。图1是本技术硬件结构示意图。图2是本技术同期功能实现结构示意图。图3是本技术保护功能实现结构示意图。图4是本技术与外部接线示意图。【具体实施方式】如图1所示，基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置，包括电源电路、交流采样电路、主CPU、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路、相角差判断电路；所述电源电路、交流采样电路、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路分别连接到所述主CPU；所述电源电路包括DC24V电源模块、AC220V电源模块；所述DC24V电源模块包括电源输入过压过流保护电路、第一DC/DC电源转换电路；外部蓄电池24V接到所述电源输入过压过流保护电路，所述电源输入过压过流保护电路连接到所述第一DC/DC电源转换电路；所述AC220V电源模块包括AC/DC电源转换电路、第二DC/DC电源转换电路；厂用电220V接到所述AC/DC电源转换电路，所述AC/DC电源转换电路连接到所述第二DC/DC电源转换电路；所述CPU接口电路包括开入电路、开出电路、复位电路；所述交流采样电路包括机端AD采样芯片、系统AD采样芯片、机端电流采样电路、机端电压采样电路、系统电压采样电路、系统测频电路、机端测频电路；所述机端电流采样电路和机端电压采样电路分别连接到所述机端AD采样芯片；所述系统电压采样电路连接到所述系统AD采样芯片；所述系统测频电路和机端测频电路分别连接到所述相角差判断电路；所述相角差判断电路连接到所述显示电路；所述显示电路包括数码显示、状态指示、整步指示。所述按键电路包括上、下键、显示键和设置键，主要是用于参数翻阅、参数设置及同期命令操作。所述的通讯电路是RS485接口电路，作为设备与外部通讯的接口。机端交流采样处理过程如下：一方面由所述机端测频电路和系统测频电路，将生成同步采样信号连接到所述主CPU，主CPU计算出机端和系统相关频率；另一方面机端三相电压和机端三相电流分别通过所述机端电压采样电路、机端电流采样电路，再连接到所述机端AD采样芯片，所述的主CPU就可以控制机端AD采样芯片对机端电压、三相电流数据进行交流采样，经过傅里叶算法可以计算出当前三相电压、三相电流的实时测量值。系统电压交流采样处理类似于机端交流采样处理，这里不再做叙述。这种交流采样系统电压采样电路和机端采样电路均采用精密型电流型电压互感器，只需改变输入的限流电阻即可改变输入电压范围，解决了因本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置，其特征在于：包括电源电路、交流采样电路、主CPU、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路、相角差判断电路；所述电源电路、交流采样电路、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、显示电路分别连接到所述主CPU；所述电源电路包括DC24V电源模块、AC220V电源模块；所述DC24V电源模块包括电源输入过压过流保护电路、第一DC/DC电源转换电路；外部蓄电池24V接到所述电源输入过压过流保护电路，所述电源输入过压过流保护电路连接到所述第一DC/DC电源转换电路；所述AC220V电源模块包括AC/DC电源转换电路、第二DC/DC电源转换电路；厂用电220V接到所述AC/DC电源转换电路，所述AC/DC电源转换电路连接到所述第二DC/DC电源转换电路；所述CPU接口电路包括开入电路、开出电路、复位电路；所述交流采样电路包括机端AD采样芯片、系统AD采样芯片、机端电流采样电路、机端电压采样电路、系统电压采样电路、系统测频电路、机端测频电路；所述机端电流采样电路和机端电压采样电路分别连接到所述机端AD采样芯片；所述系统电压采样电路连接到所述系统AD采样芯片；所述系统测频电路和机端测频电路分别连接到所述相角差判断电路；所述相角差判断电路连接到所述显示电路；所述显示电路包括数码显示、状态指示、整步指示。...

【技术特征摘要】
1.基于交流采样的水轮发电机同期及保护综合装置，其特征在于：包括
电源电路、交流采样电路、主CPU、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、
显示电路、相角差判断电路；
所述电源电路、交流采样电路、CPU接口电路、通讯电路、按键电路、
显示电路分别连接到所述主CPU；
所述电源电路包括DC24V电源模块、AC220V电源模块；所述DC24V
电源模块包括电源输入过压过流保护电路、第一DC/DC电源转换电路；外
部蓄电池24V接到所述电源输入过压过流保护电路，所述电源输入过压过流
保护电路连接到所述第一DC/DC电源转换电路；所述AC220V电源模块包
括AC/DC电源转换电路、第二DC/DC电源转换电路；厂用电220V接到所
述AC/DC电源转换电路，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林泽峰，李水珠，卢远亮，
申请(专利权)人：福建亿华源能源管理有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35