发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源及控制方法技术

本发明专利技术提供一种发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源及控制方法，涉及电力系统的控制技术领域。该控制电源包括交流输入接线柱、交流开关、监控模块、电源模块、绝缘监察装置、报警器、直流开关、直流电压表、直流电流表、电流传感器、电压传感器和直流输出接线柱，监控模块接收上位机指令，采用模糊自整定PI控制和重复控制相组合的复合式数字控制方式对输入电压自动调节，控制电源模块输出稳定的直流电压，绝缘监察装置自动检测直流输出回路是否接地或绝缘完好。本发明专利技术采用集成化、模块化结构，具有数字化智能监控、各种保护功能和绝缘监察与告警功能，使现场引接输入电源方便，有效改善控制电源动态性能，使其应用的电力系统安全稳态运行。

Movable control power supply and control method for power plant or intelligent substation

The invention provides a movable control power supply and control method for a power plant or an intelligent substation, and relates to the control technology field of the power system. The control power supply comprises an AC input terminal, AC switch, control module, power supply module, insulation monitoring device, alarm switch, DC, DC voltmeter, DC ammeter, current sensor, voltage sensor and DC output terminal, the monitor module receives a machine instruction, automatically adjust the input voltage by using fuzzy composite numbers self tuning PI control and repetitive control combination of control mode, control of DC voltage power supply module outputs stable DC output, insulation automatic detection circuit is earthed or perfect insulation monitoring device. The invention adopts an integrated and modular structure, with digital intelligent monitoring, protection and insulation monitoring and alarm function, the input power supply connecting convenience, effectively improve the dynamic performance of control power, the power system security and steady operation of its application.

【技术实现步骤摘要】
发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源及控制方法
本专利技术涉及电力系统的控制
，尤其涉及一种发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源及控制方法。
技术介绍
新建或扩建的发电厂和智能变电站，为确保其安全稳定运行，投入电力系统运行前，必须在生产现场校验电气二次回路与设备(继电保护装置、安全自动装置、控制回路、信号回路、自动调节回路)的完好性。上述电气二次回路与设备均需要控制电源来驱动，而现有控制电源一般有两种类型。第一种，采用发电厂和变电站的直流电源兼作控制电源，为屋内固定安装、金属框架柜式结构，主要器件为蓄电池组，其体积2360×800×550，重量达500kg以上；每次试验之前，都要引接电缆至现场。第二种，专用控制电源，主要器件由直流电源仪、操作控制仪和示波器三大独立部分组成，为分体式结构；每次试验之前，都要在现场将三大器件间接线互联、进行完好性测试。现有的控制试验电源存在许多问题。第一种控制电源存在的问题如下：①蓄电池组由多节蓄电池串、并联组成，常处于“浮充电运行状态”，由于每节蓄电池充、放电电压和电流不均匀，常造成蓄电池极板击穿而损坏，所以，不可靠、运行与检修工作量大；②每节蓄电池发热严重，外壳为密封结构，本体上又无散热设备，若不能及时散热，有爆炸的危险；另外，每节蓄电池的塑料外壳因受热，会产生异味，对环境造成污染；③对现场的“继电保护与自动装置设备、开关的操作机构、主变压器分接头调整设备”等二次设备试验时，要从发电厂和变电站的直流系统引接试验电源，既不方便，又因引接电缆线较长，电压降落大，造成电源电压质量不合格；④若试验回路发生直流接地短路，会引起发电厂和变电站的直流系统母线电压下降，造成“监控、保护与自动装置”失去工作电源，使得电力系统在无监控、无保护状况下运行，会危及电力系统的安全运行；⑤二次回路设备试验时，若交流量误接入直流试验回路，交流量经试验回路会进入发电厂和变电站的直流系统，将引起其它间隔的继电保护装置误动作，造成大面积停电，严重时电网解列，影响电力系统安全稳定运行。第二种控制电源存在的问题如下：①选用传统的晶体管放大型直流电源作为控制电源，输出电压手动调节、输出特性差，直流纹波大，输出电压受负载影响大，过流能力弱；电源人机界面差，保护功能简单，无绝缘监察和远方通讯功能；电源工作效率低，重量大，不适合现场工作；②控制电源采用软开关技术，但软开关技术存在诸多的弊端，例如：多整流模块并联运行，反馈环路增加，使得直流系统的稳定性受影响；③带冲击性负载能力差；发电厂和智能变电站的高压断路器与继电保护装置传动试验时，由于高压断路器的分、合闸速度快(毫秒级)为冲击性负载，电源的输出电压波动较大，影响高压断路器与继电保护装置传动测试的准确性；④控制电源输出直流电压调整范围窄，不能满足直流电压(85-110)UN变化时，电力系统二次回路设备试验电压要求；⑤控制电源一般无直流绝缘监察功能；即使有此功能，当试验回路发生直流两极(正、负极)同时接地，即对称性绝缘降低时，其绝缘监察电路反应不灵敏，或发生拒报警；⑥电源的控制器即使采用重复控制——数字控制方式，但动态响应慢；重复控制虽然可以保证电源输出波形精确跟踪给定，但重复控制得到的控制指令并不是立即输出，而是滞后一个参考周期才输出；若控制电源内部出现干扰，消除干扰对输出的影响至少要一个参考周期，在干扰出现的一个周期内，电源控制器对于干扰并不产生任何调节作用，严重影响了控制电源的动态性能。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源及控制方法，用于发电厂和智能变电站，作为校验二次回路设备完好性试验时的控制电源，使得现场引接输入电源方便，电源输出电压的调整具有手动和自动两种方式，调整范围宽，满足试验要求；电源装置硬件电路采用集成化、模块化拓扑结构，体积小、重量轻，并具有数字化智能监控功能、各种保护功能和绝缘监察与告警功能，能有效改善控制电源的动态性能，使其应用的电力系统安全稳态运行。一方面，本专利技术提供一种发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源，包括交流输入接线柱、交流开关、监控模块、电源模块、绝缘监察装置、报警器、直流开关、直流电压表、直流电流表、电流传感器、电压传感器和直流输出接线柱；所述交流开关的第一端连接交流输入接线柱，用于连接220V交流输入电源；电源模块采用ER22005/S型号，电源模块的输入端和监控模块的输入电压采集端均连接于交流开关的第二端，所述电源模块的控制接收端通过两个开关管控制导线连接监控模块的驱动控制端，电源模块用于在监控模块的控制下输出稳定的直流电压；所述电压传感器的输入端并联在电源模块的输出端，电压传感器的输出端连接监控模块的输出电压采集端；所述电流传感器和直流电流表依次串联在电源模块的输出端与直流开关之间的一根导线上，电流传感器TA的输出端连接监控模块的输出电流采集端，直流开关的另一端连接直流输出接线柱；所述绝缘监察装置的输入端和直流电压表均并联在电源模块的输出端，所述报警器连接在绝缘监察装置的一个输出端与220V交流工作电源之间，绝缘监察装置的另一个输出端直接与220V交流工作电源连接；所述报警器用于在控制电源直流输出回路发生接地不好或绝缘降低时，发出告警灯光和音响信号；所述电压传感器和电流传感器均为霍尔传感器；所述监控模块用于接收发电厂或智能变电站上位机的指令，并根据上位机的指令对输入电压自动调节，还用于实时监测直流回路的状态，当出现故障时发出指令，快速闭锁电源模块输出直流回路，使控制电源直流输出电压为零，保护控制电源设备；所述监控模块包括显示单元和控制单元及其外围电路；所述显示单元为液晶显示器，其输入端连接控制单元，用于实时显示监控模块采集的交流输入电压、直流输出电压和直流输出电流的数值；所述控制单元为微处理器，用于读取控制电源输出回路的电压和电流值，将采样值与给定的电压基值相比较，驱动电源模块中的高频变换器，使电源输出端获得稳定的直流电压；所述控制单元的外围电路包括辅助电源、输入电压采样电路、输出电压采样电路、输出电流采样电路、开关管驱动电路和RS232接口电路；所述辅助电源采用硅整流电源装置，其输出端连接监控模块的其他组成器件及电流传感器和电压传感器，用于给这些器件提供直流工作电源；所述输入电压采样电路、输出电压采样电路和输出电流采样电路分别用于将交流输入电压、直流输出电压和直流输出电流的模拟量转换成数字量，供微处理器进行处理；所述输入电压采样电路和输出电压采样电路的电路结构相同，其输入端分别作为监控模块的输入电压采集端和输出电压采集端，其输出端均与微处理器连接；所述输出电流采样电路的输入端作为监控模块的输出电流采集端，与电流传感器的输出端连接，输出电流采样电路的输出端与微处理器连接；所述开关管驱动电路的输出端作为监控模块的驱动控制端，连接电源模块中的控制接收端，开关管驱动电路的输入端连接微处理器的PWM方波输出端，用于驱动电源模块中的开关管工作，并对开关管进行过流过压保护；所述RS232接口电路连接于微处理器与发电厂或智能变电站的上位机之间，用于实现控制电源与上位机之间的通信；所述绝缘监察装置用于自动检测直流输出回路的正、负极对地电压大小，判断直流回路是否接地或绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源，其特征在于：包括交流输入接线柱、交流开关、监控模块、电源模块、绝缘监察装置、报警器、直流开关、直流电压表、直流电流表、电流传感器、电压传感器和直流输出接线柱；所述交流开关的第一端连接交流输入接线柱，用于连接220V交流输入电源；电源模块采用ER22005/S型号，电源模块的输入端和监控模块的输入电压采集端均连接于交流开关的第二端，所述电源模块的控制接收端通过两个开关管控制导线连接监控模块的驱动控制端；电源模块用于在监控模块的控制下输出稳定的直流电压；所述电压传感器的输入端并联在电源模块的输出端，电压传感器的输出端连接监控模块的输出电压采集端；所述电流传感器和直流电流表依次串联在电源模块的输出端与直流开关之间的一根导线上，电流传感器TA的输出端连接监控模块的输出电流采集端，直流开关的另一端连接直流输出接线柱；所述绝缘监察装置的输入端和直流电压表均并联在电源模块的输出端，所述报警器连接在绝缘监察装置的一个输出端与220V交流工作电源之间，绝缘监察装置的另一个输出端直接与220V交流工作电源连接；所述报警器用于在控制电源直流输出回路发生接地不好或绝缘降低时，发出告警灯光和音响信号；所述电压传感器和电流传感器均为霍尔传感器；所述监控模块用于接收发电厂或智能变电站上位机的指令，并根据上位机的指令对输入电压自动调节，还用于实时监测直流回路的状态，当出现故障时发出指令，快速闭锁电源模块输出直流回路，使控制电源直流输出电压为零，保护控制电源设备；所述监控模块包括显示单元和控制单元及其外围电路；所述显示单元为液晶显示器，其输入端连接控制单元，用于实时显示监控模块采集的交流输入电压、直流输出电压和直流输出电流的数值；所述控制单元为微处理器，用于读取控制电源输出回路的电压和电流值，将采样值与给定的电压基值相比较，驱动电源模块中的高频变换器，使电源输出端获得稳定的直流电压；所述控制单元的外围电路包括辅助电源、输入电压采样电路、输出电压采样电路、输出电流采样电路、开关管驱动电路和RS232接口电路；所述辅助电源采用硅整流电源装置，其输出端连接监控模块的其他组成器件及电流传感器和电压传感器，用于给这些器件提供直流工作电源；所述输入电压采样电路、输出电压采样电路和输出电流采样电路分别用于将交流输入电压、直流输出电压和直流输出电流的模拟量转换成数字量，供微处理器进行处理；所述输入电压采样电路和输出电压采样电路的电路结构相同，其输入端分别作为监控模块的输入电压采集端和输出电压采集端，其输出端均与微处理器连接；所述输出电流采样电路的输入端作为监控模块的输出电流采集端，与电流传感器的输出端连接，输出电流采样电路的输出端与微处理器连接；所述开关管驱动电路的输出端作为监控模块的驱动控制端，连接电源模块中的控制接收端，开关管驱动电路的输入端连接微处理器的PWM方波输出端，用于驱动电源模块中的开关管工作，并对开关管进行过流过压保护；所述RS232接口电路连接于微处理器与发电厂或智能变电站的上位机之间，用于实现控制电源与上位机之间的通信；所述绝缘监察装置用于自动检测直流输出回路的正、负极对地电压大小，判断直流回路是否接地或绝缘完好；绝缘监察装置包括两个直流输入端子1和2、两个切换开关SB、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、电压表V、整流桥U、光耦隔离器件IC1、运算放大器IC2、微型继电器ZJ和三极管VT；直流输入端子1和2分别与电源模块的输出端子VOUT+和VOUT‑相连接；两个切换开关SB的一端分别连接直流输入端子1和2，另一端均连接电压表V后接地；电阻R1、R2串联后并联在直流输入端子1和2之间；整流桥U的两个直流端分别连接电阻R1、R2的中间节点和接地，两个交流端连接光耦隔离器件IC1的两个输入端，光耦隔离器件IC1的两个输出端分别连接直流电源VCC和运算放大器IC2的正相输入端；运算放大器IC2的正相输入端同时连接电阻R4后接地，运算放大器IC2的反相输入端连接电阻R3后连接直流电源VCC，运算放大器IC2的反相输入端同时连接电阻R5后接地；运算放大器IC2的输出端连接电阻R6一端，电阻R6另一端连接三极管VT的基极，三极管VT的集电极连接微型继电器ZJ的线圈后连接直流电源VCC，微型继电器ZJ的动合触点端子3和端子4作为绝缘监察装置的输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源，其特征在于：包括交流输入接线柱、交流开关、监控模块、电源模块、绝缘监察装置、报警器、直流开关、直流电压表、直流电流表、电流传感器、电压传感器和直流输出接线柱；所述交流开关的第一端连接交流输入接线柱，用于连接220V交流输入电源；电源模块采用ER22005/S型号，电源模块的输入端和监控模块的输入电压采集端均连接于交流开关的第二端，所述电源模块的控制接收端通过两个开关管控制导线连接监控模块的驱动控制端；电源模块用于在监控模块的控制下输出稳定的直流电压；所述电压传感器的输入端并联在电源模块的输出端，电压传感器的输出端连接监控模块的输出电压采集端；所述电流传感器和直流电流表依次串联在电源模块的输出端与直流开关之间的一根导线上，电流传感器TA的输出端连接监控模块的输出电流采集端，直流开关的另一端连接直流输出接线柱；所述绝缘监察装置的输入端和直流电压表均并联在电源模块的输出端，所述报警器连接在绝缘监察装置的一个输出端与220V交流工作电源之间，绝缘监察装置的另一个输出端直接与220V交流工作电源连接；所述报警器用于在控制电源直流输出回路发生接地不好或绝缘降低时，发出告警灯光和音响信号；所述电压传感器和电流传感器均为霍尔传感器；所述监控模块用于接收发电厂或智能变电站上位机的指令，并根据上位机的指令对输入电压自动调节，还用于实时监测直流回路的状态，当出现故障时发出指令，快速闭锁电源模块输出直流回路，使控制电源直流输出电压为零，保护控制电源设备；所述监控模块包括显示单元和控制单元及其外围电路；所述显示单元为液晶显示器，其输入端连接控制单元，用于实时显示监控模块采集的交流输入电压、直流输出电压和直流输出电流的数值；所述控制单元为微处理器，用于读取控制电源输出回路的电压和电流值，将采样值与给定的电压基值相比较，驱动电源模块中的高频变换器，使电源输出端获得稳定的直流电压；所述控制单元的外围电路包括辅助电源、输入电压采样电路、输出电压采样电路、输出电流采样电路、开关管驱动电路和RS232接口电路；所述辅助电源采用硅整流电源装置，其输出端连接监控模块的其他组成器件及电流传感器和电压传感器，用于给这些器件提供直流工作电源；所述输入电压采样电路、输出电压采样电路和输出电流采样电路分别用于将交流输入电压、直流输出电压和直流输出电流的模拟量转换成数字量，供微处理器进行处理；所述输入电压采样电路和输出电压采样电路的电路结构相同，其输入端分别作为监控模块的输入电压采集端和输出电压采集端，其输出端均与微处理器连接；所述输出电流采样电路的输入端作为监控模块的输出电流采集端，与电流传感器的输出端连接，输出电流采样电路的输出端与微处理器连接；所述开关管驱动电路的输出端作为监控模块的驱动控制端，连接电源模块中的控制接收端，开关管驱动电路的输入端连接微处理器的PWM方波输出端，用于驱动电源模块中的开关管工作，并对开关管进行过流过压保护；所述RS232接口电路连接于微处理器与发电厂或智能变电站的上位机之间，用于实现控制电源与上位机之间的通信；所述绝缘监察装置用于自动检测直流输出回路的正、负极对地电压大小，判断直流回路是否接地或绝缘完好；绝缘监察装置包括两个直流输入端子1和2、两个切换开关SB、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、电压表V、整流桥U、光耦隔离器件IC1、运算放大器IC2、微型继电器ZJ和三极管VT；直流输入端子1和2分别与电源模块的输出端子VOUT+和VOUT-相连接；两个切换开关SB的一端分别连接直流输入端子1和2，另一端均连接电压表V后接地；电阻R1、R2串联后并联在直流输入端子1和2之间；整流桥U的两个直流端分别连接电阻R1、R2的中间节点和接地，两个交流端连接光耦隔离器件IC1的两个输入端，光耦隔离器件IC1的两个输出端分别连接直流电源VCC和运算放大器IC2的正相输入端；运算放大器IC2的正相输入端同时连接电阻R4后接地，运算放大器IC2的反相输入端连接电阻R3后连接直流电源VCC，运算放大器IC2的反相输入端同时连接电阻R5后接地；运算放大器IC2的输出端连接电阻R6一端，电阻R6另一端连接三极管VT的基极，三极管VT的集电极连接微型继电器ZJ的线圈后连接直流电源VCC，微型继电器ZJ的动合触点端子3和端子4作为绝缘监察装置的输出端。2.根据权利要求1所述的发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源，其特征在于：所述发电厂或智能变电站用的可移动式控制电源还包括浪涌抑制器；浪涌抑制器用于防止控制电源的AC220V交流输入端因雷击，产生浪涌过电压，所述浪涌抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宪滨，戴菁，戴鹏，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21