专利名称：微机自动准同期装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种，特别是涉及一种用于电力系统并列操作中，通过控制待并系统机组调速、调压实现频率和电压的自动跟踪，使频差、压差尽快进入准同期允许的范围，能够准确完成同期点的断路器进行合闸操作的微机自动准同期装置。
背景技术：
在电力系统中，有些被称为同期点的断路器在进行合闸操作时，断路器的两端都有可能因由不同的电系统供电而带电。此时，就必进行一系列的操作，最终才能将断路器合闸。这一系列的操作加上断路器合闸操作统称为并列操作。同期点的并列操作是电力系统中一项主要的操作内容。因为断路器的两端均有电源，若同期点断路器的合闸时机不适当，两端的电参数相差较大，就将会引起断路器爆炸甚至整个电力系统稳定破坏而导致崩溃，发生大面积停电的重大恶性事故。传统的手动同期没有自动选择时机的功能，合闸时机很难把握，所以对操作人员的要求较高，经常出现操作人员多次合闸不成功的事件，本装置克服了上述缺点，采用全自动的方式，检查并列条件，当待并机组的频率、电压都满足并联条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差接近0或控制在允许范围之内。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够实现单机数控，也可与计算机接口联网实现群控的微机自动准同期装置。本实用新型所采用的技术方案是一种微机自动准同期装置，包括有控制单元，系统电压分两路进入控制单元，其中一路通过第一整形隔离电路进入控制单元，另一路依次通过第一整形滤波电路和第一光电隔离电路进入控制单元；发电机端电压分两路进入控制单元，其中一路通过第二整形隔离电路进入控制单元，另一路依次通过第二整形滤波电路和第二光电隔离电路进入控制单元；所述的控制单元通过第一驱动电路驱动数字同步表电路，通过第二驱动电路驱动数码管显示电路，通过隔离驱动电路驱动合间输出电路，所述的控制单元还分别连接键盘电路和通信单元，断路器反馈信号通过第三光电隔离电路进入控制单元。所述的第一整形隔离电路和第二整形隔离电路的电路结构相同，各是由一个运算放大器构成。所述的第一整形滤波电路包括有相串联的电阻R50和电阻R52，以及运算放大器， 其中，电阻R50的另一端连接系统电压，电阻R52的另一端连接运算放大器的反相输入端， 电阻R50和电阻R52的连接点通过电容C5接地，运算放大器的反相输入端还通过电容C6 接地，运算放大器的同相输入端与反相输入端之间连接有反向并联的二极管VDlA和二极管VD1B，所述的运算放大器的同相输入端还通过电阻R53接电源，以及还通过电阻肪4与输出端一起连接第一光电隔离电路；所述的第二整形滤波电路的电路构成与第一整形滤波电路的电路构成完全相同。所述的第一光电隔离电路和第二光电隔离电路的电路结构相同，各是由一个光电隔离器构成。所述的第一驱动电路包括有第一驱动芯片，所述的第一驱动芯片的信号输入端连接控制单元的信号输出端，第一驱动芯片的信号输出端各通过一个电阻对应连接构成数字同步表电路的发光二极管。所述的第二驱动电路包括有第二驱动芯片，所述的第二驱动芯片的信号输入端连接控制单元的信号输出端，驱动芯片的信号输出端各通过一个电阻对应连接构成数码管显示电路的多个数码显示管。所述的第三光电隔离电路包括有光电隔离器，所述的光电隔离器的输入端连接断路器反馈信号，所述的光电隔离器的输出端连接控制单元。所述的通信单元包括有与控制单元相连的通信芯片，和与通信芯片相连的光电隔离电路。所述的隔离驱动电路包括有输入端与控制单元相连的多个光电隔离器，所述的多个光电隔离器的输出端连接达林顿管阵列的输入端，所述的达林顿管的输出端对应连接多个继电器线圈，所述的多个继电器线圈的开关触点构成合闸输出电路，所述的多个继电器线圈的开关触点还连接数字同步表电路中的发光二极管。本实用新型的微机自动准同期装置，具有如下特点1、核心控制单元采用进口高性能数字信号控制器(DSC)，该控制器集成了单片机 (MCU)的控制功能和数字信号处理器(DSP)的计算能力，可广泛应用于各种工业控制系统中。2、采用本体高速可编程计数器阵列(PCA)测频，数字锁相环加软件数字滤波技术， 频率测量准确无误，实时性好。3、具有自试功能，在真正并网合闸前，可以先通过本装置测出导前时间，保证合闸更加安全可靠。4、带有RS232通讯接口，采用Modbus通讯协议，方便接入电站控制网络。
图1是本实用新型的整体电路构成框图；图2是本实用新型MCU及驱动电路的电路原理图；图3是本实用新型数字同步表的电路原理图；图4是本实用新型数码管显示的电路原理图；图5是本实用新型第三光电隔离电路的电路原理图；图6是本实用新型通讯接口电路原理图；图7是本实用新型键盘电路原理图；图8是本实用新型隔离驱动电路和驱动合闸输出电路的电路原理图；图9是本实用新型控制单元输入端的信号整定电路的电路原理图。其中1 一控制单元；2 —系统电压；3 —发电机端电压；4 一第一整形隔离电路；5 一第二整形隔离电路；6 —第一整形滤波电路；7 —第二整形滤波电路；8 —第一光电隔离电路；9 一第二光电隔离电路；10 —第一驱动电路；11 一第二驱动电路；12 —键盘电路； 13 一通信单元；14 一第三光电隔离电路；15 —隔离驱动电路；16 —数字同步表电路；17 — 数码管显示电路；18 —断路器反馈信号；19 一合闸输出电路。
具体实施方式
以下结合附图给出具体实施例，进一步说明本实用新型的微机自动准同期装置是如何实现的。如图1所示，本实用新型的微机自动准同期装置，包括有控制单元1，系统电压2分两路进入控制单元1，其中一路通过第一整形隔离电路4进入控制单元1，另一路依次通过第一整形滤波电路6和第一光电隔离电路8进入控制单元1 ；发电机端电压3分两路进入控制单元1，其中一路通过第二整形隔离电路5进入控制单元1，另一路依次通过第二整形滤波电路7和第二光电隔离电路9进入控制单元1 ；所述的控制单元1通过第一驱动电路 10驱动数字同步表电路16，通过第二驱动电路11驱动数码管显示电路17，通过隔离驱动电路15驱动合闸输出电路19，所述的控制单元1还分别连接键盘电路12和通信单元13，断路器反馈信号18通过第三光电隔离电路14进入控制单元1。如图2、图3所示，所述的控制单元1采用MCU芯片Dl，所述的MCU芯片Dl可以采用型号为DSPIC6012A的芯片。所述的第一驱动电路10包括有第一驱动芯片D2，可以采用型号为74LS573的芯片。所述的第一驱动芯片D2的信号输入端连接控制单元1的信号输出端，第一驱动芯片D2 的信号输出端各通过一个电阻对应连接构成数字同步表电路13中的发光二极管。如图3 所示，所述的发光二极管共有7组发光二极管，其中有5组发光二极管还对应的通过图4所示的数码管显示电路15中的6个三极管连接MCU芯片Dl。如图2、图4所示，所述的第二驱动电路11包括有第二驱动芯片D3，可以采用型号为74LS573的芯片。所述的第二驱动芯片D3的信号输入端连接控制单元1的信号输出端， 驱动芯片D3的信号输出端各通过一个电阻对应连接构成数码管显示电路15的多个数码显示管。如图4所示，所述的数码显示管设置有4个，型号为3641A，这4个数码显示管除了与第二驱动芯片D3相连，同时还分别对应的通过16个三极管连接MCU芯片D1。如图5所示，所述的第三光电隔离电路14包括有光电隔离器B06，所述的光电隔离器B06的输入端CB通过电阻R46连接断路器反馈信号18，所述的光电隔离器B06的输出端 DIl连接控制单元1。如图6所示，所述的通信单元13包括有与控制单元1相连的通信芯片 MAX232(D4)，和与通信芯片D4相连的光电隔离电路，所述的光电隔离电路是由两个光电隔离器B09、BOlO构成，所述的两个光电隔离器B09、BOlO的输出端各连接一个发光二极管 LED1、LED2。如图7所示，所述的键盘电路12包括有与控制单元1相连的三个按键BT1、BT2、 BT3，所述的三个按键BT1、BT2、BT3分别对应的与一个电容相并联，并联后的一端接地，另一端连接控制单元1，接控制单元的这一端还通过一个电阻接直流电源。如图8、图3所示，如图所述的隔离驱动电路15包括有输入端与控制单元1相连的多个光电隔离器BOl B05，所述的多个光电隔离器BOl B05的输出端连接达林顿管阵列 D5的输入端，所述的达林顿管D5可采用型号为VL拟803的达林顿管，其输出端对应连接多个继电器线圈KAlA KA5A，如图8所示，所述的多个继电器线圈KAlA KA5A的5个开关触点KA1B、KA2B、KA3B、KA4B、KA5B构成合闸输出电路19，所述的多个继电器线圈KAlA KA5A的4个开关触点KA1C、KA2C、KA3C、KA4C还对应连接数字同步表13中的4个发光二极管 LED34、LED35、LED36、LED37。如图9所示，所述的第一整形隔离电路4和第二整形隔离电路5的电路结构相同， 均是由一个运算放大器U1B/U2B构成。所述的第一整形滤波电路6包括有相串联的电阻R50和电阻R52，以及运算放大器 U1A，其中，电阻R50的另一端连接系统电压2，电阻R52的另一端连接运算放大器UlA的反相输入端，电阻R50和电阻R52的连接点通过电容C5接地，运算放大器UlA的反相输入端还通过电容C6接地，运算放大器UlA的同相输入端与反相输入端之间连接有反向并联的二极管VDlA和二极管VD1B，所述的运算放大器UlA的同相输入端还通过电阻R53接电源，以及还通过电阻肪4与输出端一起连接第一光电隔离电路8 ；所述的第二整形滤波电路7的电路构成与第一整形滤波电路6的电路构成完全相同。所述的第一光电隔离电路8和第二光电隔离电路9的电路结构相同，均是由一个光电隔离器B07/B08构成。本实用新型的微机自动准同期装置，将采集到的交流信号波形变为方波后，进行频率和相位角的测量，再由单片机计算出频率的变化率。通过控制待并系统机组调速、调压实现频率和电压的自动跟踪，使频差、压差尽快进入准同期允许的范围，平均每半个工频周期测量出相角差，本实用新型具有数码管显示，便于监视和参数的设定和修改。装置掉电后，参数不会丢失。装置可以单独使用，也可与监控系统配合使用，实现远方遥控同期装置。 同时本装置还具有自试功能。本实用新型的微机自动准同期装置，发挥单片微机的特长，以及便于实现精度高、功能强、高可靠、易操作等控制的技术特点。准确快速的交流采样以及严格的计算技术， 准确计算开关两侧的电压、频率和相角差；输入/输出光电隔离，采用进口密封快速中间继电器作为合间输出和电压切换，装置的抗干扰能力强，技术先进。该装置具有测量精度高、 稳定性好、可靠性高、功能强、调整灵活、操作简单、安装容易等优点。可实现单机数控，也可与计算机接口联网实现群控。可提高发电质量，节约水资源。
权利要求1.一种微机自动准同期装置，其特征是，包括有控制单元(1)，系统电压(2)分两路进入控制单元(1)，其中一路通过第一整形隔离电路(4)进入控制单元(1)，另一路依次通过第一整形滤波电路(6)和第一光电隔离电路(8)进入控制单元(1)；发电机端电压(3)分两路进入控制单元(1)，其中一路通过第二整形隔离电路(5)进入控制单元(1)，另一路依次通过第二整形滤波电路(7)和第二光电隔离电路(9)进入控制单元(1)；所述的控制单元 (1)通过第一驱动电路(10)驱动数字同步表电路(16)，通过第二驱动电路(11)驱动数码管显示电路(17)，通过隔离驱动电路(15)驱动合闸输出电路(19)，所述的控制单元(1)还分别连接键盘电路(12)和通信单元(13)，断路器反馈信号(18)通过第三光电隔离电路(14) 进入控制单元(1)。
2.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的第一整形隔离电路 (4 )和第二整形隔离电路(5 )的电路结构相同，各由一个运算放大器(U1B/U2B )构成。
3.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的第一整形滤波电路 (6)包括有相串联的电阻R50和电阻R52，以及运算放大器(U1A)，其中，电阻R50的另一端连接系统电压(2)，电阻R52的另一端连接运算放大器(UlA)的反相输入端，电阻R50和电阻R52的连接点通过电容C5接地，运算放大器(UlA)的反相输入端还通过电容C6接地，运算放大器(UlA)的同相输入端与反相输入端之间连接有反向并联的二极管VDlA和二极管 VD1B，所述的运算放大器(UlA)的同相输入端还通过电阻R53接电源，以及还通过电阻R54 与输出端一起连接第一光电隔离电路(8);所述的第二整形滤波电路(7)的电路构成与第一整形滤波电路(6)的电路构成完全相同。
4.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的第一光电隔离电路 (8)和第二光电隔离电路(9)的电路结构相同，各由一个光电隔离器(B07/B08)构成。
5.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的第一驱动电路(10) 包括有第一驱动芯片(D2)，所述的第一驱动芯片(D2)的信号输入端连接控制单元(1)的信号输出端，第一驱动芯片(D2)的信号输出端各通过一个电阻对应连接构成数字同步表电路(16)的发光二极管。
6.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的第二驱动电路(11) 包括有第二驱动芯片(D3)，所述的第二驱动芯片(D3)的信号输入端连接控制单元(1)的信号输出端，驱动芯片(D3)的信号输出端各通过一个电阻对应连接构成数码管显示电路(17)的多个数码显示管。
7.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的第三光电隔离电路 (14)包括有光电隔离器(B06)，所述的光电隔离器(B06)的输入端(CB)连接断路器反馈信号(18)，所述的光电隔离器(B06)的输出端(DIl)连接控制单元(1)。
8.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的通信单元(13)包括有与控制单元(1)相连的通信芯片(D4)，和与通信芯片(D4)相连的光电隔离电路。
9.根据权利要求1所述的微机自动准同期装置，其特征是，所述的隔离驱动电路(15) 包括有输入端与控制单元(1)相连的多个光电隔离器(B01 B05)，所述的多个光电隔离器 (B01 B05)的输出端连接达林顿管阵列(D5)的输入端，所述的达林顿管(D5)的输出端对应连接多个继电器线圈(KA1A KA5A)，所述的多个继电器线圈(KA1A KA5A)的开关触点构成合闸输出电路(21)，所述的多个继电器线圈(KA1A KA5A)的开关触点还连接数字同步表电路(16)中的发光二极管。
专利摘要一种微机自动准同期装置，系统电压分两路进入控制单元，其中一路通过第一整形隔离电路进入控制单元，另一路依次通过第一整形滤波电路和第一光电隔离电路进入控制单元；发电机端电压分两路进入控制单元，其中一路通过第二整形隔离电路进入控制单元，另一路依次通过第二整形滤波电路和第二光电隔离电路进入控制单元；所述的控制单元通过第一驱动电路驱动数字同步表电路，通过第二驱动电路驱动数码管显示电路，通过隔离驱动电路驱动合闸输出电路，所述的控制单元还分别连接键盘电路和通信单元，断路器反馈信号通过第三光电隔离电路进入控制单元。本实用新型可广泛应用于各种工业控制系统中，频率测量准确无误，实时性好，具有自试功能，保证合闸更加安全可靠。
文档编号H02J3/40GK202004474SQ201120134958
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者熊晓蕾, 熊迪祥, 胡东升, 裴彦明 申请人:天津明硕机电设备有限公司