CN111146813A - 一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法及装置，断路器采样一侧电压信号并通过通信方式(包含有线和无线通信方式)将电压信息发送给同期装置，同期装置只需采样另外一侧电压信号，并判断两侧电压是否满足同期条件，以实现并网功能。整个过程减少了一路数据采集处理电路，降低成本，接线方便。
Description
技术领域
本发明属于断路器技术领域，具体讲就是涉及一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法及装置。
背景技术
随着社会发展，自动化程度越来越高，断电造成一些损失非常大，需要并网操作场合非常多，故越来越多的断路器集成了同期功能。在配电系统运行过程中，断路器的合闸操作经常需要通过同期功能来实现，以实现两个在电气上没有联系的系统并列，也就是不同交流电源的并网操作。断路器两侧的系统中存在着压差、频差和相差，由于频差的存在，所以系统两侧之间的相位差处于一个动态的变化中，故需要在电压、压差和频率差满足要求的前提下，判断相位差满足要求的时候完成断路器合闸操作，以实现并网功能。
中国专利201420833103.1公开了一种具有同期合闸功能的断路器，包括智能脱扣器以及同期模块，智能脱扣器与同期模块连接且相互通信，智能脱扣器向同期模块传输同期操作所需要的设定阈值，同期模块接收并检测断路器两侧的电压信号，当断路器两侧的电压信号满足设定阈值时发出合闸指令。通过内置同期模块，不但可以满足配电系统的同期操作，还免去了导前时间的测定；同期模块与智能脱扣器通信连接，由智能脱扣器向同期模块传输同期操作所需要的设定阈值，在进行同期操作时，同期模块能独立于智能脱扣器处理断路器两侧的电压信号。该断路器中的同期模块作为断路器附件同时采集主回路电源侧和备用电源侧电压，以判断是否满足同期(相序、电压、频率和相位相等)要求。但是断路器由于功能需求也需采样电压信号，同一电压信号两次采样，接线麻烦，采样功能重复，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有的断路器同期检测相同电压需要两次采样的技术问题，提供一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法及装置，断路器采样一侧电压数据通过通信方式(包含有线和无线通信方式)发送给同期装置，同期装置只需采样另外一侧电压，并判断两侧电压是否满足同期条件，以实现并网功能。整个过程减少了一次数据采集处理电路，降低成本；同时省去了多余的接线。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明提供的一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法及装置，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(a)断路器通过通信方式发送配置参数到同期装置；
(b)测量装置采样主回路电源侧电压信号，然后计算得出电压有效值一和频率值一。
(c)同期装置采样备用电源侧电压信号，然后计算得出电压有效值二和频率值二，并通过通信方式获取断路器侧的电压有效值一和频率值一,电压有效值一减去电压有效值二得到电压差，频率值一减去频率值二得到频率差。
(d)同期装置通过己侧捕捉的电压信号时间一和通过通信方式获取的断路器侧时间二，时间一减去时间二得到时间差，时间差乘以频率二，然后再乘以360得到两侧电压信号相位差。
(e)同期装置判断两侧电压信号是否满足步骤(a)中设定的参数，如满足则驱动合闸闭锁继电器闭合，如不满足则继续维持现状工作。
一种用于断路器的基于通信功能的同期检测的装置，其特征在于:它包括采集电路、整形电路、数据传输接口和合闸闭锁继电器，所述采集电路的输出端与整形电路相连接并将采集到的非断路器侧电压信号输入整形电路以实现电压信号由正弦波转换为方波，所述采集电路输出端还与同期装置MCU连接，所述整形电路的方波输出端与同期装置MCU连接，所述合闸闭锁继电器和所述同期装置MCU连接，所述同期装置MCU的数据传输接口和断路器数据传输接口连接。
本发明提供的一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法及装置，其具有的技术优势：断路器采样一侧电压信号并通过通信方式(包含有线和无线通信方式)将电压数据发送给同期装置，同期装置只需采样另外一侧电压，并判断两侧电压是否满足同期条件，以实现并网功能。整个过程减少了一路信号采集处理电路，并降低成本，同时减少接线。
附图说明
图1是本发明实施例的并网示意图。
图2是本发明实施例中断路器电压采样示意图。
图3是本发明实施例中同期装置电压采样示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
本发明提供的第一个实施例：一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法及装置，它包括以下几个步骤：
第一步，断路器通过通信方式发送配置参数到同期装置，所述配置的参数为电压差、频率差和相位差等。
第二步，测量模块采样主回路电源侧电压信号，然后计算得出电压有效值一和频率值一。
第三步，同期装置采样备用电源侧电压信号，然后计算得出电压有效值二和频率值二，并通过通信方式获取断路器侧的电压有效值一和频率值一,电压有效值一减去电压有效值二得到电压差，频率值一减去频率值二得到频率差。
第四步，同期装置通过己侧捕捉的电压信号时间一和通过有线或无线通信方式获取的断路器侧时间二，时间一减去时间二得到时间差，时间差乘以频率二，然后再乘以360得到两侧电压信号相位差。
第五步，同期装置判断两侧电压信号是否满足第一步中设定的电压差、频率差和相位差等参数，如满足则驱动合闸闭锁继电器闭合，如不满足则继续维持现状工作。
本实施例还提供一种用于断路器的基于通信功能的同期检测的装置，其特征在于:它包括采集电路1、整形电路2、数据传输接口3和合闸闭锁继电器4，所述采集电路1的输出端与整形电路2相连接并将采集到的非断路器侧电压信号输入整形电路2以实现电压信号由正弦波转换为方波，所述采集电路1输出端还与同期装置MCU5连接，所述整形电路2的方波输出端与同期装置MCU5连接，所述合闸闭锁继电器4和所述同期装置MCU5连接，所述同期装置MCU5的数据传输接口3和断路器数据传输接口连接。
如图1所示，断路器和同期装置均包含数据传输通信电路、电压差分采集电路和整形电路。图2和图3所示为断路器和同期装置实现并网功能示意图。本实施例的具体工作过程原理是：差分采集电路实现电压U1和电压U2信号变换、滤波，并经由AD采样转换，经计算获取电压有效值；整形电路实现正弦波转换为方波，方波上升沿触发MCU外部中断，由上升沿时间差进而得出频率值，这样断路器和装置获得各侧电压有效值和频率值，断路器通过数据传输链路发送断路器侧电压有效值和频率值到同期装置，这样同期装置就可以得到电压差和频率差值。两侧相位差是实现难点，同期装置在方波上升沿时通过定时器记录此时时间，断路器在方波上升沿中断中通过数据传输链路主动告知同期装置，同期装置接收到数据并记录时间，通过定时器时间差换算得到两侧电压相位差，实际应用中需进行相位效验，需减去固有误差。这样根据相位差、电压差和频率差可判断是否满足并网条件。满足并网时，同期装置驱动继电器闭合。
Claims (2)
1.一种用于断路器的基于通信功能的同期检测方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(a)断路器通过通信方式发送配置参数到同期装置；
(b)测量模块采样主回路电源侧电压信号，然后计算得出电压有效值一和频率值一；
(c)同期装置采样备用电源侧电压信号，然后计算得出电压有效值二和频率值二，并通过通信方式获取断路器侧的电压有效值一和频率值一,电压有效值一减去电压有效值二得到电压差，频率值一减去频率值二得到频率差；
(d)同期装置通过己侧捕捉的电压信号时间一和通过通信的方式获取的断路器侧时间二，时间一减去时间二得到时间差，时间差乘以频率二，然后再乘以360得到两侧电压信号相位差；
(e)同期装置判断两侧电压信号是否满足步骤(a)中设定的参数，如满足则驱动合闸闭锁继电器闭合，如不满足则继续维持现状工作。
2.一种用于断路器的基于通信功能的同期检测的装置，其特征在于:它包括采集电路(1)、整形电路(2)、数据传输接口(3)和合闸闭锁继电器(4)，所述采集电路(1)的输出端与整形电路(2)相连接并将采集到的非断路器侧电压信号输入整形电路(2)以实现电压信号由正弦波转换为方波，所述采集电路(1)输出端还与同期装置MCU(5)连接，所述整形电路(2)的方波输出端与同期装置MCU(5)连接，所述合闸闭锁继电器(4)和所述同期装置MCU(5)连接，所述同期装置MCU(5)的数据传输接口(3)和断路器数据传输接口连接。
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