一种电力电子装置的测量同步方法及其系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电力电子装置的测量同步方法及其系统，所述方法包括数据传输方法、周期可变采样方法和过零同步方法。所述系统包括AD数据采样模块、AD数据接收和存储模块、AD数据封装模块、AD数据发送模块、电网电压数据分析模块、过零时刻计算模块、同步信号发送、锁相环模块、电网频率实时计算模块和采样周期调节模块。本发明专利技术所设计的解决方案结构简单新颖，非常适合在数字信号处理芯片上实现，具有方法简洁、应用灵活、便于实现等优点。本发明专利技术能够实时跟踪电网频率，特别是在电网频率波动较大时能够准确的计算出实际的电压、电流与无功值。本发明专利技术适用范围广，不仅可应用于FACTS装置，还可推广到所有需要实现周期可变采样和过零同步功能的电力电子装置中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量同步方法及其系统，具体讲涉及一种电力电子装置的测量同步方法及其系统。
技术介绍
现代电力系统主要特点是：超大容量机组、超高压甚至特高压输电、远距离输电、大规模交直流互联电网、较高的自动化水平、市场化机制等。在世界范围内，能源和经济发展的不平衡、电力市场的发展，促进了大区电网的互联，电网通过互联形成了越来越大的现代电力系统。电力系统互联可以实现最大地理范围内资源优化利用，发挥大电网互联的错峰调峰、水火互济、跨区域补偿调节、互为备用和调节余缺等联网效益。我国能源分布和经济发展极不均衡的基本国情，决定了能源资源必须在全国范围内优化配置。随着国家能源开发的西移和北移，能源产地与能源消费地区之间的能源输送距离越来越远、规模越来越大。因此，必须建设满足远距离大容量输电的坚强电网，才能促进煤电就地转化和水电大规模开发，提高能源利用效率，实现跨地区、跨流域水火互济，将清洁的电能从西部和北部大规模输送到中、东部地区，支撑经济、社会的快速发展。灵活交流输电(FACTS)技术以其响应速度快、无机械运动部件以及智能化控制的特点，而明显优于传统的电力系统潮流和稳定控制措施。它可以充分利用现有电网资源，实现对电力系统电压、线路阻抗、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电成本。推广应用先进的FACTS装置如TCSC、SVC等，需要高性能的测量控制触发系统来保证装置整体性能指标，需要对电网电压、电流进行高精度测量、快速跟踪，特别是保证对晶闸管的过零同步触发。传统的电力电子装置对电网电压、电流的测量一般采用定时采样，即按照固定的采样时间间隔把模拟量转化为数字量。在理想的电网中定时采样测量的电压与电流很准确，但是只要电网受到污染，特别是电网的频率发生偏移之后，定时采样计算得到的电压与电流有效值就会有误差，电网电压的过零就会发生变化或抖动，特别是电网电压谐波污染比较严重时，计算出的值与实际值偏差比较大，这样会导致触发晶闸管时也会有较大的误差，很难达到预期的效果，严重时还会有谐波放大的可能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种电力电子装置的测量同步方法及其系统，具体涉及利用周期可变采样和过零同步方法，实现在各种工况下对电网电压的精确检测和同步信号的准确生成，从而显著提高装置的整体性能。该方法没有新增任何功能电路，着眼于跟踪并分析电网电压的实时频率，通过自动调整采样周期和采用灵活的过零同步算法，实现在各种工况下对电网电压的精确检测和同步信号的准确生成，从而显著提高装置的整体性能。本专利技术能够对采样到的电流、电压等模拟量进行分析，通过数字锁相环对电网电压进行锁相，获取电网电压的实时频率。本专利技术可以根据锁相得到的电网电压实时频率灵活调整采样周期，实现周期可变采样，进而可以根据实际需要进行定时采样或整周期采样。本专利技术可以通过多种算法计算电网电压的过零时刻，且具备综合各种算法结果的功能，产生的过零同步信号通过专用的物理通道输出。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种电力电子装置的测量同步方法，其改进之处在于，所述方法包括数据传输方法、周期可变采样方法和过零同步方法。优选的，所述数据传输方法包括(2.1)AD数据采样模块对模拟量采样；(2.2)接收和存储数据；(2.3)根据通信协议的格式封装AD数据；(2.4)物理通道发送AD数据。优选的，所述周期可变采样方法包括(3.1)AD数据采样模块对模拟量采样；(3.2)接收和存储数据；(3.3)提取和分析电网电压信息；(3.4)经数字锁相环处理；(3.5)实时计算电网电压频率；(3.6)将计算得到的电网电压实时频率送给采样周期调节模块；(3.7)根据用户设定或者其他需求调节采样周期；(3.8)将调整后的采样周期发送AD数据采样模块。优选的，所述过零同步方法包括(4.1)AD数据采样模块对模拟量采样；(4.2)接收和存储数据；(4.3)提取和分析电网电压信息；(4.4)计算电网电压过零时刻；(4.5)综合计算结果后形成过零同步信号；(4.6)输出同步信号。进一步地，所述AD数据采样模块对需要测量的电流、电压模拟量采样并将模拟量变换为数字量。进一步地，所述数据中包含电网电压信息。进一步地，所述步骤(4.4)包括通过捕捉采样值变向的真实过零算法、基于dq变换的锁相过零算法和三相独立的锁相过零算法计算过零时刻。本专利技术基于另一目的提供的一种电力电子装置的测量同步系统，其改进之处在于，所述系统包括AD数据采样模块、AD数据接收和存储模块、AD数据封装模块、AD数据发送模块、电网电压数据分析模块、过零时刻计算模块、同步信号发送、锁相环模块、电网频率实时计算模块和采样周期调节模块；所述AD数据采样模块、AD数据接收和存储模块、AD数据封装模块和AD数据发送模块依次连接；所述AD数据采样模块、AD数据接收和存储模块、电网电压数据分析模块、过零时刻计算模块和同步信号发送模块依次连接；所述AD数据采样模块、AD数据接收和存储模块、电网电压数据分析模块、锁相环模块、电网频率实时计算模块和采样周期调节模块依次连接。与现有技术比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术所设计的解决方案结构简单新颖，非常适合在数字信号处理芯片上实现，具有方法简洁、应用灵活、便于实现等优点。2、本专利技术所提出的周期可变采样方法，可以对电网电压、电网电流等信号进行定时采样或不定时采样，采样周期可以灵活调节。3、本专利技术所设计的方法能够实时跟踪电网频率，特别是在电网频率波动较大时能够准确的计算出实际的电压、电流与无功值。4、本专利技术所提出的过零同步方法，可以准确计算电网电压实际过零时刻，能够快速产生高精度的过零同步信号。5、本专利技术所设计的方法适用范围广，不仅可应用于FACTS装置，还可推广到所有需要实现周期可变采样和过零同步功能的电力电子装置中。6、本专利技术适用于电力系统灵活交流输电(FACTS)领域，可用于晶闸管控制串联电容器补偿装置(TCSC)、静止无功补偿装置(SVC)等，也可拓展到所有电力电子装置的测量控制触发系统。附图说明图1为本专利技术提供的一种电力电子装置的测量同步方法流程图。图2为本专利技术提供的一种电力电子装置的测量同步方法实施例流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术针对电力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电子装置的测量同步方法，其特征在于，所述方法包括数据传输方法、周期可变采样方法和过零同步方法。

【技术特征摘要】
1.一种电力电子装置的测量同步方法，其特征在于，所述方法包括数据传输方法、
周期可变采样方法和过零同步方法。
2.如权利要求1所述的一种电力电子装置的测量同步方法，其特征在于，所述数
据传输方法包括
(2.1)AD数据采样模块对模拟量采样；
(2.2)接收和存储数据；
(2.3)根据通信协议的格式封装AD数据；
(2.4)物理通道发送AD数据。
3.如权利要求1所述的一种电力电子装置的测量同步方法，其特征在于，所述周
期可变采样方法包括
(3.1)AD数据采样模块对模拟量采样；
(3.2)接收和存储数据；
(3.3)提取和分析电网电压信息；
(3.4)经数字锁相环处理；
(3.5)实时计算电网电压频率；
(3.6)将计算得到的电网电压实时频率送给采样周期调节模块；
(3.7)根据用户设定或者其他需求调节采样周期；
(3.8)将调整后的采样周期发送AD数据采样模块。
4.如权利要求1所述的一种电力电子装置的测量同步方法，其特征在于，所述过
零同步方法包括
(4.1)AD数据采样模块对模拟量采样；
(4.2)接收和存储数据；
(4.3)提取和分析电网电压信息；
(4.4)计算电网电压过零时刻；
(4.5)综合计算结果后形成过零同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧文，杨立，詹雄，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，中电普瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11