專利名稱：母線無定值保護同步采樣裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及同步數(shù)據(jù)采樣裝置，特別是一種適用于電力系統(tǒng)的母線無定值保護同步采樣裝置。
目前，基于成熟理論原理實現(xiàn)的母線保護已趨于完善，但實現(xiàn)基于模型母線無定值保護的關鍵是母線無定值保護同步采樣裝置。對于母線無定值保護的數(shù)學模型，其模型參數(shù)需在系統(tǒng)正常情況下進行同步訓練。為保證保護模型各個輸入的同步性，其同步數(shù)據(jù)采樣裝置應具有相當高的同步精度。
為了使同步數(shù)據(jù)采樣裝置具有相當高的同步精度，本實用新型采用了數(shù)據(jù)信號處理芯片(DSP)來實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)采樣裝置。在DSP高精度的時鐘幫助下使同步數(shù)據(jù)采樣裝置達到相當高的同步精度，其自身同步精度可達lus以內。為適應電力系統(tǒng)電流或電壓是周期正弦信號的特點，同步數(shù)據(jù)采樣裝置采用了鎖頻和鎖相技術，使隨后的信號處理更加方便和易行，其處理結果精度更高。
雖然同步數(shù)據(jù)采樣裝置自身的同步精度很高，但同步數(shù)據(jù)采樣裝置的同步精度還受外部同步信號的影響。電力系統(tǒng)母線目前采用的同步信號是GPS時鐘信號，或電壓過零點觸發(fā)信號。GPS時鐘信號的精度在lus以內，因此采用GPS時鐘信號作為同步信號的同步數(shù)據(jù)采樣裝置的同步精度也可達lus以內。由于電壓過零點觸發(fā)信號的精度受過零點檢測電路的影響，在保證過零點檢測電路參數(shù)一致的基礎上可使同步數(shù)據(jù)采樣裝置的同步精度達到lus以內。本母線無定值保護同步數(shù)據(jù)采樣裝置主要采用電壓過零點觸發(fā)信號作為同步信號。
在系統(tǒng)故障情況下，由于系統(tǒng)暫態(tài)過渡過程的影響，使工頻電壓方波信號可能出現(xiàn)不規(guī)則，其檢測的工頻周期可能出現(xiàn)錯誤。若還用錯誤的工頻周期進行采樣周期計算，則對故障情況下的分析計算產生嚴重的誤差。為保證對系統(tǒng)故障后的采樣數(shù)據(jù)進行正確計算分析，便于對母線數(shù)學模型進行正確判斷，在系統(tǒng)故障情況時不進行同步操作，其數(shù)據(jù)采樣仍按故障前的采樣周期進行采樣。
為應付系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況，本實用新型采用了主從雙通道數(shù)據(jù)采樣技術，其主通道用作數(shù)據(jù)的采樣，從通道用作數(shù)據(jù)的同步。在系統(tǒng)工頻周期檢測無錯誤時，從通道進行同步操作，并且從通道切換為主通道，主通道變?yōu)閺耐ǖ?；在系統(tǒng)工頻周期檢測有錯誤時，從通道不進行同步操作，從通道繼續(xù)為從通道，主通道繼續(xù)為主通道。
根據(jù)上述技術方案，本實用新型是這樣實現(xiàn)的，即一種母線無定值保護同步采樣裝置，其特征是裝置具有結構相同的主、從雙通道，每個通道包括三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路、電壓過零點觸發(fā)電路及數(shù)據(jù)信號處理芯片；其中三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路的輸出端接數(shù)據(jù)信號處理芯片的A/D轉換同步檢測單元的模擬信號輸入端，三相電壓前置處理電路中的νA輸出端接電壓過零點觸發(fā)電路的輸入端，電壓過零點觸發(fā)電路的輸出端接數(shù)據(jù)信號處理芯片的A/D轉換同步檢測單元的同步信號輸入端；主、從雙通道的數(shù)據(jù)信號處理芯片分別通過輸出串口接采樣數(shù)據(jù)顯示器。
本同步數(shù)據(jù)采樣裝置通過DSP來實現(xiàn)的，由于DSP采用了鎖頻和鎖相技術，對信號進行跟蹤，并且在DSP高精度的時鐘幫助下使同步數(shù)據(jù)采樣裝置達到相當高的同步精度，其自身同步精度可達lus以內，其同步數(shù)據(jù)采樣裝置的數(shù)據(jù)采樣頻率可變，最大可達1MHz。
本母線保護同步數(shù)據(jù)采樣裝置由于所述結構而可作為基于模型的母線無定值保護的關鍵部分。
本實用新型有如下附圖

圖1是母線無定值保護同步數(shù)據(jù)采樣裝置的總體結構框圖；圖2和圖3給出了電壓前置處理電路和電流前置處理電路圖；圖4為電壓過零點觸發(fā)電路圖。
具體實施方式
在實施例中，數(shù)據(jù)信號處理芯片(DSP)的信號為TMS320LF2407。
實施例中的每相電壓前置處理電路包括輸入電阻(R1)、型號為SPT204A的電壓變換器(T1)、型號為OP07的運算放大器(U1)及低頻濾波器；其中變換器的輸出端并聯(lián)偏置電阻(R2)、串聯(lián)電容(C1)并與運算放大器的輸入端連接；低頻濾波器由電阻(R3)和電容(C2)并聯(lián)構成，并聯(lián)在運算放大器(U1)的反相輸入端和輸出端上。
實施例中的每相電流前置處理電路包括型號為SPT254K的電流變換器(T2)、型號為OP07的運算放大器(U2)及低頻濾波器；其中變換器的輸出端并聯(lián)偏置電阻(R5)、串聯(lián)電容(C4)并與運算放大器的輸入端連接；低頻濾波器由電阻(R4)和電容(C3)并聯(lián)構成，并聯(lián)在運算放大器(U2)的反相輸入端和輸出端上。
實施例中的電壓過零點觸發(fā)電路包括型號為LM393的比較器(U3)及分壓電阻R6、R7；其中比較器的正相輸入端與電壓前置處理電路的νA輸出端，分壓電阻(R6)、(R7)串聯(lián)在Vcc電源端和電壓過零點觸發(fā)電路的輸出端；比較器的輸出端接在分壓電阻(R6)、(R7)之間，并通過保護二極管(D)接地；電壓過零點觸發(fā)電路的輸出端與地之間連接電容C構成積分電路。
權利要求1.一種母線無定值保護同步采樣裝置，其特征是裝置具有結構相同的主、從雙通道，每個通道包括三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路、電壓過零點觸發(fā)電路及數(shù)據(jù)信號處理芯片；其中三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路的輸出端接數(shù)據(jù)信號處理芯片的A/D轉換同步檢測單元的模擬信號輸入端，三相電壓前置處理電路中的νA輸出端接電壓過零點觸發(fā)電路的輸入端，電壓過零點觸發(fā)電路的輸出端接數(shù)據(jù)信號處理芯片的A/D轉換同步檢測單元的同步信號輸入端；主、從雙通道的數(shù)據(jù)信號處理芯片分別通過輸出串口接采樣數(shù)據(jù)顯示器。
2.根據(jù)權利要求1所述的母線無定值保護同步采樣裝置，其特征是每相電流前置處理電路包括電流變換器(T2)、運算放大器(U2)及低頻濾波器；其中變換器的輸出端并聯(lián)偏置電阻(R5)、串聯(lián)電容(C4)并與運算放大器的輸入端連接；低頻濾波器由電阻(R4)和電容(C3)并聯(lián)構成，并聯(lián)在運算放大器(U2)的反相輸入端和輸出端上。
3.根據(jù)權利要求1所述的母線無定值保護同步采樣裝置，其特征是每相電流前置處理電路包括電流變換器(T2)、運算放大器(U2)及低頻濾波器；其中變換器的輸出端并聯(lián)偏置電阻(R5)、串聯(lián)電容(C4)并與運算放大器的輸入端連接；低頻濾波器由電阻(R4)和電容(C3)并聯(lián)構成，并聯(lián)在運算放大器(U2)的反相輸入端和輸出端上。
4.根據(jù)權利要求1所述的母線無定值保護同步采樣裝置，其特征是電壓過零點觸發(fā)電路包括比較器(U3)及分壓電阻R6、R7；其中比較器的正相輸入端與電壓前置處理電路的νA輸出端，分壓電阻(R6)、(R7)串聯(lián)在Vcc電源端和電壓過零點觸發(fā)電路的輸出端；比較器的輸出端接在分壓電阻(R6)、(R7)之間，并通過保護二極管(D)接地；電壓過零點觸發(fā)電路的輸出端與地之間連接電容C構成積分電路。
專利摘要母線無定值保護同步采樣裝置的特征是裝置具有結構相同的主、從雙通道，每個通道包括三相電流、電壓前置處理電路、電壓過零點觸發(fā)電路及數(shù)據(jù)信號處理芯片(DSP)；其中三相電流、電壓前置處理電路的輸出端接數(shù)據(jù)信號處理芯片的A/D轉換同步檢測單元的模擬信號輸入端，三相電壓前置處理電路中的V
文檔編號H02H7/00GK2603563SQ0323318
公開日2004年2月11日 申請日期2003年2月12日 優(yōu)先權日2003年2月12日
發(fā)明者羅建, 龍小平, 李亞軍, 高家志, 徐國禹, 王官潔 申請人:重慶市電力公司