专利名称：一种电容器谐波保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统中的电力电容器的保护装置，具体是一种电容器谐波保 护装置。
背景技术：
近年来，随着电力系统的发展和电力电子技术的广泛应用，用电负荷的结构发生 了重大的变化。大量的非线性负荷如电弧炉、电气化铁路、晶闸管调压及变频调整装置的运 行，成为电网中主要谐波源，向电力系统注入大量谐波电流，导致电网的电压波形畸变。谐 波对电网中的各种电气设备的正常运行产生了不同程度的影响，其中对电容器的影响尤其 严重。主要表现在以下几个方面加大了电容器回路的电能损耗；电容器回路产生谐振；谐 波电流放大；缩短电容器使用寿命。运行经验证明，电容器组及串联电抗器受电网谐波危害的程度有快速上升的趋 势，变电所的电容器组及串联电抗器着火事故频繁发生。目前电容器保护一股设置差压、差 流、过电流保护及过压、欠压等保护，但这些保护均只测量电压和电流的基波，不反应谐波， 没有谐波保护功能。如何实现谐波测量，并在谐波危害较严重时发出告警信号或跳开电容 器开关，从而实现电容器谐波保护，以避免电容器组的损坏，防止事故蔓延或扩大，是本领 域要解决的技术难题。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种实时对电容器组进行谐波监视和保 护的电容器谐波保护装置。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电容器谐波保护装置，包括对电 容器组的模拟量输入以固定的采样频率进行电流、电压采样的电流电压采样单元21，采用 FFT快速算法实时计算电容器组三相电压通道与电流通道中各次谐波分量的CPU 20，与 CPU 20相连的用于监测所述电容器组的断路器、隔离刀闸的位置信息的开关量输入单元 24、与CPU20相连的用于切断所述电容器组的断路器、隔离刀闸的开关量输出单元25 ；所述 电流电压采样单元21的输出端与CPU20相连。进一步，所述开关量输入单元24由光耦隔离及滤波电路构成。进一步，所述CPU20包括模数转换模块、微处理器模块、IO驱动模块、用于连接人 机界面接口 23的人机界面模块、用于连接通讯接口 22的后台通信模块。进一步，所述模数转换模块是由二阶RC无源抗混叠低通滤波和16位、6路同步采 样的A/D转换器构成的模拟量采集系统。进一步，所述的微处理器模块为双核结构。进一步，所述开关量输出单元25包括与CPU20相连的启动继电器、动作继电器和 信号继电器。本实用新型具有积极的效果(1)本实用新型的电容器谐波保护装置使用时，CPU
3实时计算电容器组是否处于谐波过电流、过电压状态，当所述电容器组处于谐波过电压或 过电流时，切断所述电容器组。(2)本实用新型利用组态软件实现电容器组保护测控逻 辑和FFT算法计算电容器组电压与电流通道中的各次谐波分量，使用高性能CPU(型号为 MPC8247)作为微处理器，实现电容器组常规电容器保护和谐波保护功能。借助计算机技术 和嵌入式系统技术，对电容器组运行过程中所处系统的谐波含有水平进行全面的监视，结 合电容器组安全运行参数，给出保证电容器组可靠安全运行的保护和监控方案。采用大容 量存储和分区存储，在不影响电容器常规保护功能的基础上，实现谐波保护与常规保护数 据的存储；采用USB接口技术和以太网通讯或串口通讯技术，便于实现数据的采集。本实用 新型的电容器组谐波保护测控装置硬件平台具有高性能、通用性、经济性、抗干扰性、可扩 展性，软件计算机组态技术实现保护、测控、通信一体化功能，结构简单，能更好的适应电力 系统电容器组保护的要求，提高了电容器组运行的可靠性，同时，易于安装与调试。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附 图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1为实施例中的温度测量装置的电路结构 示意图。
具体实施方式
见图1本实施例的电容器谐波保护装置包括对电容器组的模拟量输入以固定的 采样频率进行电流、电压采样的电流电压采样单元21，采用FFT快速算法实时计算电容器 组三相电压通道与电流通道中各次谐波分量的CPU20，与CPU20相连的用于监测所述电容 器组的断路器、隔离刀闸的位置信息的开关量输入单元24、与CPU20相连的用于切断所述 电容器组的断路器、隔离刀闸的开关量输出单元25 ；所述电流电压采样单元21的输出端与 CPU20相连。所述CPU20包括模数转换模块、微处理器模块、IO驱动模块、用于连接人机界面 接口 23的人机界面模块、用于连接通讯接口 22的后台通信模块。CPU20采用FreeScale公 司的高性能32位RISC处理器MP8247作为微处理器，其具有模数转换、微处理器、IO驱动、 保护算法、定值事件管理、故障录波、人机界面、后台通信和USB HOST接口等功能。电流电压采样单元21采集电流、电压信号，经过RC滤波处理电路后送入A/D的转 换电路。电流电压采样单元21由信号调理电路和A/D转换电路构成；信号调理电路中采用 CT、PT分别将电流、电压信号均转换成电压小信号，再经滤波电路处理后送入CPU20的A/D 转换模块。所述开关量输入单元24由光耦隔离及滤波电路构成。220V或1IOV强电开入量经 光耦隔离输出的电信号送入滤波电路，以防止开入量信号的防抖，同时在软件中增加消抖 算法，满足快速性和可靠性要求。所述开关量输出单元25包括与CPU20相连的启动继电器、动作继电器和信号继电 器。开关量输出单元25由CPU多个口线控制，增强装置的抗干扰性，避免开出回路误发信 号，整个开出模块由多路继电器组成。所述模数转换模块是由二阶RC无源抗混叠低通滤波和16位、6路同步采样的A/D
4转换器构成的模拟量采集系统。本实施例的电容器谐波保护装置是基于组态软件和FFT算法的装置，所述组态软 件包括资源配置管理和功能逻辑配置工具，分别对装置的软、硬件资源进行配置和设置；通 过调用资源配置管理工具生成的配置文件和定制的功能函数模块库，搭建保护、测控功能 逻辑块，最终生成下载至CPU主控模件的二进制可执行文件。“功能逻辑配置工具”，实现逻 辑图的编辑，逻辑图顺序化解析，算法代码的编辑，逻辑图和算法元件库的管理，逻辑图顺 序化序列的下传，装置的保护逻辑图和算法的保存和恢复，保护算法的调试等功能。该软件 是经过逻辑抽象，脱离具体硬件平台的，以后应用到新硬件平台，该软件不用重新开发，可 直接应用。“资源配置管理工具”，对装置软硬件资源和“功能逻辑配置工具”软件中定义的 抽象逻辑标识进行映射和配置，并下传给装置。显然，上述实施案例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实 用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些 属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围 之中。
权利要求一种电容器谐波保护装置，其特征在于包括对电容器组的模拟量输入以固定的采样频率进行电流、电压采样的电流电压采样单元(21)，采用FFT快速算法实时计算电容器组三相电压通道与电流通道中各次谐波分量的CPU(20)，与CPU(20)相连的用于监测所述电容器组的断路器、隔离刀闸的位置信息的开关量输入单元(24)、与CPU(20)相连的用于切断所述电容器组的断路器、隔离刀闸的开关量输出单元(25)；所述电流电压采样单元(21)的输出端与CPU(20)相连。
2.根据权利要求1所述的一种电容器谐波保护装置，其特征在于所述开关量输入单 元(24)由光耦隔离及滤波电路构成。
3.根据权利要求1所述的一种电容器谐波保护装置，其特征在于所述CPU(20)包括 模数转换模块、微处理器模块、IO驱动模块、用于连接人机界面接口(23)的人机界面模块、 用于连接通讯接口(22)的后台通信模块。
4.根据权利要求3所述的一种电容器谐波保护装置，其特征在于所述模数转换模块 是由二阶RC无源抗混叠低通滤波和16位、6路同步采样的A/D转换器构成的模拟量采集系 统。
5.根据权利要求4所述的一种电容器谐波保护装置，其特征在于所述的微处理器模 块为双核结构。
6.根据权利要求1所述的一种电容器谐波保护装置，其特征在于所述开关量输出单 元(25)包括与CPU(20)相连的启动继电器、动作继电器和信号继电器。
专利摘要本实用新型涉及一种既能完成常规电容器保护，又可以完成电容器组的谐波监视和保护的电容器谐波保护装置，其包括对电容器组的模拟量输入以固定的采样频率进行电流、电压采样的电流电压采样单元，采用FFT快速算法实时计算电容器组三相电压通道与电流通道中各次谐波分量的CPU，与CPU相连的用于监测所述电容器组的断路器、隔离刀闸的位置信息的开关量输入单元、与CPU相连的用于切断所述电容器组的断路器、隔离刀闸的开关量输出单元。
文档编号H02H7/16GK201726118SQ201020164208
公开日2011年1月26日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者何晓明, 曹良, 罗皎虹 申请人:江苏省电力公司常州供电公司