一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络制造技术

本发明专利技术提供了一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络，由信号收发模块和分别与之连接的微处理器端口、电网接口实现，信号收发模块包括载波芯片、耦合滤波器以及连接两者的信号接收通道与信号发送通道，信号接收通道包括无源型电压放大器，信号发送通道包括功率放大器、有源电压放大器及供源控制模块。本发明专利技术不仅集成度较高，能实现载波信号功率的有效放大，而且能可靠地过滤掉非线性负荷信号中的噪声干扰，尤其是谐波干扰，克服非线性负荷电网计量误差高、通信效果差的缺点，具有良好的应用和发展前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网管理与通信
，尤其涉及一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络。
技术介绍
随着工业负荷的不断发展及电力电子设备的大量应用，非线性负荷已经成为电力系统负荷的重要组成部分。据统计，目前20％的电力负荷通过各种形式的功率交换来实现，交流电弧炉、轧机等大量冲击性负荷引起的电压波动及闪变更是人们头疼的问题。总之，非线性负荷对区域性电网甚至整个电力系统的影响表现的更加明显与突出，因此，应该认真地加以分析对待。非线性负荷的主要用电特征表现为：(1)产生大量的谐波污染：所有非线性负荷都不同程度地产生谐波，冲击性负荷特别是炼钢电弧炉几乎产生连续频谱的谐波电流，甚至产生大量的分数次谐波电流。(2)引起电压波动及电压闪变。(3)产生负序电流：负序电流的产生主要是由于非线性负荷的不对称引起的。这些非线性负荷的负面作用主要表现在它严重影响着电网的电能质量，一方面造成功率因数偏低、出现谐波干扰等，另一方面，影响与上位控制器之间的通信，造成电能计量的不准确、继电保护设备的误动作、通信信息的丢失及干扰等。要解决这些问题，就必须进行针对非线性负荷电网管理优化的通信接口技术研究。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络，目的在于实现非线性负荷电网与上位控制器之间的有效通信互联。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络，由信号收发模块和分别与之连接的微处理器端口、电网接口组成，所述信号收发模块包括载波芯片、耦合滤波器以及连接两者的信号接收通道与信号发送通道；所述用于非线性负荷电网管理优化接口网络的通信方法为，包括如下步骤：建立用于非线性负荷电网优化通信的接口网络，接口网络一端连接电网，另一端连接微处理器；微处理器完成程序的初始化，自动进入从电网接收数据的状态，开始检测接口网络有无载波信号，如果电网及串行接口均无数据传送的发生，则接口网络重新进行检测循环；如果检测到有载波信号且正确，则微处理器指令控制载波芯片，发出中断程序，以避免微处理端口发送与接收数据的冲突，并开始接收从电网上传来的数据；电网数据信号先经耦合滤波器，并送至信号接收通道进行整定；信号整定完毕后，经过载波芯片的接收模拟输入引脚与运放同相输入端引脚进行传输，最终进入微处理器端口，完成信号接收流程；当微处理器需要发送信号时，由载波芯片的模式引脚输出状态，使供源控制模块给信号发送通道供源，同时驱动载波芯片输出载波信号，并经信号发送通道进行整定；信号经过处理后，进入耦合滤波器，并通过电网接口传输至非线性负荷电网，完成优化通信；所述信号发送通道包括功率放大器、有源电压放大器及供源控制模块；所述耦合滤波器与所述电网接口连接。所述信号接收通道包括无源型电压放大器。所述载波芯片为ST7538调制解调芯片，其功能引脚与信号接收通道、信号发送通道的各电路元件相连。所述微处理器端口采用串行接口模式，串行接口内部连接载波芯片的多路数据控制及数据收发引脚，串行接口外部连接上位控制器的微处理器控制端口。本专利技术通过将调制解调部分和电网耦合，实现信号在电网上传输的，所用耦合滤波器为窄带带通型，即用耦合元件(如电感或电容)连接并联调谐电路组成，与功率放大器，电压放大器同为公知技术，在此不再赘述。在信号发送过程中，接口内部对信号进行滤波处理，滤除一定的噪声如二次谐波，并通过功率放大器使信号有足够的功率耦合到电网上；在信号接收过程中，对混杂在信号中的噪声进行滤除，并放大信号，然后将信号传送到调制解调模块中进行解调。本专利技术装置不仅集成度较高，能实现载波信号功率的有效放大，而且能可靠地过滤掉非线性负荷信号中的噪声干扰，尤其是谐波干扰，克服非线性负荷电网计量误差高、通信效果差的缺点，具有良好的应用和发展前景。附图说明图1是本专利技术原理电路图。图2是本专利技术结构示意图。具体实施方式如图1、图2所示，一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络，由信号收发模块2、微处理器端口1与电网接口3组成。微处理器端口1和电网接口3分别连接信号收发模块2的输入端与输出端，能够实现信号的双向传输。微处理器端口1采用串行接口模式，接口内部连接载波芯片11的多路数据控制及数据收发引脚，如数据收发TxD、RxD，模式控制RxTx、REG_DATA，时钟控制CLR/T等，接口外部连接上位控制器微处理器4的控制端口。电网接口3可以根据非线性负荷电网的实际情况选用COM口、USB口或是支持TCP/IP协议的网络端口，电网接口实现信号收发模块2与电网通信电力线5的有效互联。信号收发模块2由载波芯片11、耦合滤波器6、功率放大器8、电压放大器及供源控制模块9组成，功率放大器包括用于对载波芯片进行输入放大的电压放大器A(图中标号为7)与用于载波芯片输出放大的电压放大器B(图中标号为10)。本实施例中，载波芯片优选为ST7538调制解调芯片，其功能引脚与各电路元件构成信号接收通道与信号发送通道。本专利技术通过将调制解调部分和非线性负荷电网耦合，实现信号在非线性负荷电网上传输的，在信号发送过程中，接口内部对信号进行滤波处理，滤除一定的噪声如二次谐波，并通过功率放大器8使信号有足够的功率耦合到电网上；在信号接收过程中，对混杂在信号中的噪声进行滤除，并放大信号，然后将信号传送到载波芯片的调制解调模块中进行解调。本专利技术的方法可以通过一个信号收发周期为例进行说明：当接口网络两端分别连接上位控制器与电网后，上位控制器程序完成初始化，并自动进入从电网接收数据的状态。此时开始检测接口网络有无载波信号，如果电网及串口都无数据传送发生，则系统进入检测状态，重新开始检测电网，进入新一轮循环。如果检测到有载波信号且正确，则上位机指令控制载波芯片，发出中断程序，以避免微处理端口发送与接收数据的冲突，并开始接收从电网上传来的数据，数据先由电网传输至耦合滤波器，经整定后进入电压放大器，随后进入ST7538的接收模拟输入引脚RAI与运放同相输入端引脚C_PLUS，完成信号接收流程；当上位机需要发送信号时，由模式引脚RxTx输出状态，使供源控制模块给发送通道的放大电路供源，同时由电网驱动ATOP输出载波信号，信号依次经过电压放大器与功率放大器处理后，进入耦合滤波器，经整定后信号即通过电网接口传输至非线性电网，完成一个信号收发周期。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络，其特征在于：由信号收发模块和分别与之连接的微处理器端口、电网接口组成，所述信号收发模块包括载波芯片、耦合滤波器以及连接两者的信号接收通道与信号发送通道；所述用于非线性负荷电网管理优化接口网络的通信方法为，包括如下步骤：建立用于非线性负荷电网优化通信的接口网络，接口网络一端连接电网，另一端连接微处理器；微处理器完成程序的初始化，自动进入从电网接收数据的状态，开始检测接口网络有无载波信号，如果电网及串行接口均无数据传送的发生，则接口网络重新进行检测循环；如果检测到有载波信号且正确，则微处理器指令控制载波芯片，发出中断程序，以避免微处理端口发送与接收数据的冲突，并开始接收从电网上传来的数据；电网数据信号先经耦合滤波器，并送至信号接收通道进行整定；信号整定完毕后，经过载波芯片的接收模拟输入引脚与运放同相输入端引脚进行传输，最终进入微处理器端口，完成信号接收流程；当微处理器需要发送信号时，由载波芯片的模式引脚输出状态，使供源控制模块给信号发送通道供源，同时驱动载波芯片输出载波信号，并经信号发送通道进行整定；信号经过处理后，进入耦合滤波器，并通过电网接口传输至非线性负荷电网，完成优化通信；所述信号发送通道包括功率放大器、有源电压放大器及供源控制模块；所述耦合滤波器与所述电网接口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于非线性负荷电网管理优化的接口网络，其特征在于：由信号收发模块
和分别与之连接的微处理器端口、电网接口组成，所述信号收发模块包括载波
芯片、耦合滤波器以及连接两者的信号接收通道与信号发送通道；所述用于非
线性负荷电网管理优化接口网络的通信方法为，包括如下步骤：
建立用于非线性负荷电网优化通信的接口网络，接口网络一端连接电网，另一
端连接微处理器；
微处理器完成程序的初始化，自动进入从电网接收数据的状态，开始检测接口
网络有无载波信号，如果电网及串行接口均无数据传送的发生，则接口网络重
新进行检测循环；
如果检测到有载波信号且正确，则微处理器指令控制载波芯片，发出中断程序，
以避免微处理端口发送与接收数据的冲突，并开始接收从电网上传来的数据；
电网数据信号先经耦合滤波器，并送至信号接收通道进行整定；
信号整定完毕后，经过载波芯片的接收模拟输入引脚与运放同相输入端引脚进
行传输，最终进入微处理器端口，完成信号接收流程；
当...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗道军，姚楠，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司南阳供电公司，
类型：发明
国别省市：河南;41