[发明专利]一种基于DSP的高压电源快速投切系统及其控制方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及高压电源快速投切领域，尤其是一种基于DSP的高压电源快速投切系统及其控制方法。

(二)背景技术：

发电厂中，厂用电系统的安全可靠关系到机组、电厂乃至整个系统的安全运行。厂用电系统的任何故障都会影响电能的正常生产，严重的还会导致电厂出力的下降，甚至会迫使全厂停电。厂用电的可靠性在很大程度上决定着整个电厂的安全发电。而厂用电切换则是厂用电安全可靠的重要部分，发电厂中，厂用辅机通常都同时具有工作电源和备用电源，在启动、停机、解列及工作电源故障等情况下，必须进行厂用电切换。目前许多电厂广泛采用了备用电源自动投入装置。

随着机组向大型化发展，一方面厂用高压电动机的容量增大了很多，电动机在断电后电压衰减缓慢，残余电压的幅值也很大。若此时重新接通电源，备用变压器和电动机将有可能受到严重冲击而损坏；若待残压衰减到一定幅值后再投入备用电源，则由于断电时间过长，母线电压和电动机的转速都下降很大，将严重影响锅炉运行工况，甚至被迫停机停炉。另一方面多数机组采用了机、炉、电单元集控方式，厂用电切换的安全性、可靠性对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响。

目前正在运行使用的高压电源快速切换装置普遍存在硬件系统功能简单；软件系统开发平台不完善；通信的标准性、多样性、高速性、可靠性得不到保障等问题，从而导致了在实际中高压电源切换事故的发生，危害了设备的安全运行，严重影响了正常生产。因此，研究一种对高压电源快速投切系统精确可靠控制的方法已经变得至关重要。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于DSP的高压电源快速投切系统及其控制方法，它可以克服现有技术的不足，是一种控制精度高、稳定性和可靠性强、切换产生损失小的快速投切系统及其工作方法。

本发明的技术方案：一种基于DSP的高压电源快速投切系统，包括含有断路器的外部电网，其特征在于它包括电源单元、A/D采样及转换模块、开关量输出单元、母线单元、DSP主控制单元、通讯模块、上位机和人机接口模块；其中，所述A/D采样及转换模块的输入端采集外部电网的电压、电流信号以及断路器开关信号，其输出端与母线单元程双向连接；所述电源单元、开关量输出单元分别与母线单元呈双向连接；所述母线单元、人机接口模块、通讯模块分别于DSP主控制单元呈双向连接；所述上位机与通讯模块呈双向连接；所述母线单元和人机接口模块分别与通讯模块呈双向连接。

所述A/D采样及转换模块由AD转换芯片、运算放大器、模拟量输入单元和开关量输入单元构成；所述模拟量输入单元的输入端采集外部电网的电压、电流信号，其输出端与运算放大器的输入端连接；所述AD转换芯片的输入端与运算放大器的输出端连接，其输出端与母线单元；所述开关量输入单元的输入端采集断路器开关信号，其输出端与母线单元呈双向连接。

所述A/D采样及转换模块采用的是AD7656BSTZ的AD转换芯片，它是一种逐次逼近型转换器，具有6通道16位ADC同步采样、双极性模拟输入，是支持高速串行QSPI方式传输的芯片。

所述通讯模块是由2路RS-485串行通讯总线、2路以太网通讯总线以及1路CAN现场总线组成；其中所述2路RS-485通信接口都是由DSP主控制单元对应的并行输入、串行输出接口、3片光耦芯片和1片RS-485总线接口芯片MAX1487组成的；所述2路以太网通讯总线是采用标准的TCP/IP协议栈，应用层支持IEC60870-5-103协议的总线；所述CAN现场总线采用DSP中的FlexCAN模块作为CAN控制器；所述上位机与DSP主控单元通过以太网总线呈双向连接；所述上位机分别依RS485总线和CAN总线与母线单元和人机接口模块呈双向连接。

所述人机接口模块主要是由主控芯片LPC2134、LCD显示模块、LED单元、键盘和ZLG7290驱动单元组成；所述LCD显示模块与ZLG7290驱动单元呈双向连接；所述主控芯片LPC2134分别与ZLG7290驱动单元和DSP主控单元呈双向连接；所述键盘的输出端与ZLG7290驱动单元的输入端连接；所述LED单元的输入端与ZLG7290驱动单元的输出端连接。

一种基于DSP的高压电源快速投切系统的控制方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)A/D采样及转换模块通过电流或电压互感器将外部电网输入的电压或电流信号转换为15～24V电压信号，而断路器开关状态信号通过A/D采样及转换模块中的开关量输入单元采集；