三相电网电参数测量方法和智能断路器的控制方法技术

本发明专利技术涉及智能断路器控制领域。本发明专利技术公开了一种三相电网电参数测量方法，包括如下步骤：A1，同步采样三相电网的各相电流电压信号；A2，对采样得到的各相电流电压信号进行调理，并进行A/D转换成数字信号；A3，采用快速傅立叶变换对转换后的各相电流电压进行计算，得到各相各次谐波电压、电流的有效值UK、IK和有功功率PK。本发明专利技术还公开了一种智能断路器的控制方法。采用本发明专利技术进行智能断路器控制，可以有效地提高投切精度，简化投切策略，解决了智能断路器诊断报警、高速实时数据通信的难题，极大地提高了断路器的整体性能，可实现对现场断路器的遥测、遥控、遥讯、遥调“四遥”功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能断路器控制领域，具体涉及三相电网电参数测量方法和智能断路器的控制方法。
技术介绍
断路器作为低压配电的基础元件，负责电能的分配、传输以及用电设备的保护控制等，对电力系统的可靠运行起着举足重轻的作用；随着智能电网及工业自动化应用的深入，断路器除了具备传统功能之外，还需实现实时电能质量监测、运行状态监控、动态配置及分级保护等功能，因此对智能断路器通信功能提出了高速、双向、实时、集成的技术要求，而当前智能断路器在长期的实际运行中表现出传输速度低、实时性差、配置扩展性不好等缺点，制约了断路器的监控与保护功能及应用范围。目前，现场总线技术已成为自动化领域的主导技术，是当前现场智能设备优先发展的方向，其中Profibus总线技术具有开放性、传输速度快(最高可达12Mbit/s)、交互性、自适应性等特点，已被大量用在智能断路器中，如公开专利：CN202957204U和CN103135483A，极大改善了当前智能断路器传输速度低、实时性差、配置扩展性不好等缺点。但其电参量测量方法复杂，计算量大，计算速度慢，测量周期长，在一定程度上影响了断路器的投切精度和实时性，使断路器的监控与保护功能没有达到最优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决上述问题而提供一种可以有效地提高投切精度，简化投切策略，解决了智能断路器诊断报警、高速实时数据通信的难题，极大地提高了断路器的整体性能，可实现对现场断路器的遥测、遥控、遥讯、遥调“四遥”功能的三相电网电参数测量方法和智能断路器的控制方法。为此，本专利技术公开了三相电网电参数测量方法，包括如下步骤A1，同步采样三相电网的各相电流电压信号；A2，对采样得到的各相电流电压信号进行调理，并进行A/D转换成数字信号；A3，采用快速傅立叶变换对转换后的各相电流电压进行计算，得到各相电参数，包括各次谐波电压、电流的有效值UK、IK和有功功率PK，如下所示UK=12N·[XR(K)+XR(N-K)]2+[X1(K)-X1(N-K)]2]]>IK=12N·[XR(K)+XR(N-K)]2+[X1(K)-X1(N-K)]2]]>PK=1N2[XR(R)X1(N-K)+X1(K)XR(N-K)]]]>其中，K为谐波次数，XR(K)和X1(K)分别为X(K)的实部和虚部，XR(N-K)和X1(N-K)分别为X(N—K)的实部和虚部，X(K)是x(n)的离散傅立叶变换，x(n)是电流电压采样序列构成的复数离散时间序列，0≤n≤N-1且n为整数，N为采样点数。进一步的，所述步骤A1中，采用空心互感器获取电流信号，采用分压电路获取电压信号。进一步的，所述步骤A1中，同步采样具体为：首先测量三相电网周期T，然后根据周期T和每周期内的采样点数N确定采样时间T/N，再按照采样时间T/N进行采样。进一步的，所述测量三相电网周期T具体为：将三相电网工频电压整形成方波，由CPU以外部中断方式对方波的上升沿或下降沿进行捕获判断，同时计算两次跳变的时间差以实时计算三相电网周期T。本专利技术还公开了一种智能断路器的控制方法，包括采用上述的三相电网电参数测量方法获取三相电网各相各相电参数，包括各次谐波电压、电流的有效值UK、IK和有功功率PK，将其与整定值比较，输出符合预设保护特性的控制信息，控制断路器进行相应保护动作，同时，通过Profibus总线与远程主站进行通信，将测量所得数据同断路器的状态、参数转换为Profibus协议格式传送给远程主站进行监控。进一步的，还包括通过远程主站设定断路器的状态及整定值进行远程遥控。本专利技术的有益技术效果：本专利技术采用快速傅立叶进行三相电网电参数的计算测量以及采用Profibus总线进行远程通信监控，可以有效地提高投切精度，简化投切策略，解决了智能断路器诊断报警、高速实时数据通信的难题，极大地提高了断路器的整体性能，可实现对现场断路器的遥测、遥控、遥讯、遥调“四遥”功能。附图说明图1为本专利技术实施例的三相电网电参数测量方法流程图；图2为本专利技术实施例的智能断路器中的智能控制器的结构图；图3为本专利技术实施例的智能断路器的控制系统图。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1所示，三相电网电参数测量方法，包括如下步骤A1，同步采样三相电网的各相电流电压。具体的，采用高精度空心互感器采样电流信号，采用分压电路采样电压信号。傅里叶变换是建立在同步采样的基础上的，要求整周期截取信号，并严格等间隔采样，所以必须保证采样信号和实际信号严格同步，即采样频率是信号频率的整数倍，否则将出现频谱泄露，使傅里叶变换结果产生误差，影响测量精度。因此需要根据三相电网频率的变化实时调整采样频率，具体方法为：首先测量电网周期T，然后根据周期T和每周期内的采样点数N确定定时器的定时值T/N，即软件同步方式并由定时器中断实现。首先将三相电网的工频电压整形成方波，由CPU以外部中断方式对方波的上升沿或下降沿进行捕获判断，同时计算两次跳变的时间差以实时计算工频周期。通过实时工频周期来计算下一次的采样时间间隔TS，进而调整采样定时器周期寄存器值，调整中断时间，完成同步采样，实现了软件锁相。即使三相电网频率有所波动也能保证在一个周期内准确得到256点采样值。减少了变化的系统频率对测量精度的影响，提高了测量精度。A2，对采样得到的各相电流电压信号进行调理，并进行A/D转换成数字信号。具体的，通过调理电路对步骤A1采样得到的各相电流电压信号进行调理，然后进行A/D转换成数字信号，关于信号调理和A/D转换可以参照现有技术，此不再细说。A3，采用快速傅立叶变换对步骤A2转换后的各相电流电压进行计算，得到各相电参数，包括各次谐波电压、电流的有效值UK、IK和有功功率PK快速傅立叶变换(FFT)是离散傅立叶变换(DFT)的快速算法，它是利用旋转因子WN＝e-j2π/N的周期性和对称性等性质，将DFT的计算逐次分解成较小点数的DFT。对点序列x(n)，其DFT定义为：X(k)=Σn=0n-1x(n)WNnkk=0,1,...,N-1---(1)]]>上式中，令N＝2M，M为正整数，可将x(n)按奇偶分组，即令n＝2r及n＝2r+1，其中r＝0,1,...N/2-1,则可得x(n)=Σr=0N/2-1x(2r)+Σr=0N/2-1x(2r+1本文档来自技高网...

【技术保护点】
三相电网电参数测量方法，其特征在于：包括如下步骤A1，同步采样三相电网的各相电流电压信号；A2，对采样得到的各相电流电压信号进行调理，并进行A/D转换成数字信号；A3，采用快速傅立叶变换对转换后的各相电流电压进行计算，得到各相电参数，包括各次谐波电压、电流的有效值UK、IK和有功功率PK，如下所示UK=12N·[XR(K)+XR(N-K)]2+[X1(K)-X1(N-K)]]2]]>IK=12N·[XR(K)+XR(N-K)]2+[X1(K)-X1(N-K)]2]]>PK=1N2[XR(R)X1(N-K)+X1(K)XR(N-K)]]]>其中，K为谐波次数，XR(K)和X1(K)分别为X(K)的实部和虚部，XR(N‑K)和X1(N‑K)分别为X(N—K)的实部和虚部，X(K)是x(n)的离散傅立叶变换，x(n)是电流电压采样序列构成的复数离散时间序列，0≤n≤N‑1且n为整数，N为采样点数。

【技术特征摘要】
1.三相电网电参数测量方法，其特征在于：包括如下步骤
A1，同步采样三相电网的各相电流电压信号；
A2，对采样得到的各相电流电压信号进行调理，并进行A/D转换成数字信号；
A3，采用快速傅立叶变换对转换后的各相电流电压进行计算，得到各相电参数，包括各
次谐波电压、电流的有效值UK、IK和有功功率PK，如下所示
UK=12N·[XR(K)+XR(N-K)]2+[X1(K)-X1(N-K)]]2]]>IK=12N·[XR(K)+XR(N-K)]2+[X1(K)-X1(N-K)]2]]>PK=1N2[XR(R)X1(N-K)+X1(K)XR(N-K)]]]>其中，K为谐波次数，XR(K)和X1(K)分别为X(K)的实部和虚部，XR(N-K)和X1(N-K)分别为X
(N—K)的实部和虚部，X(K)是x(n)的离散傅立叶变换，x(n)是电流电压采样序列构成的复
数离散时间序列，0≤n≤N-1且n为整数，N为采样点数。
2.根据权利要求1所述的三相电网电参数测量方法，其特征在于：所述步骤A1中，采用<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美俊，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35