一種電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元制造方法及圖紙

一種電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元，涉及一種用于交流干線或交流配電網絡設備的控制系統的電路單元，尤其是適用于高壓交流電網電能調節裝置的開關量輸入和輸出，包括開關量輸入單元、開關量輸出單元和DIDO端口；開關量輸入端通過輸入信號隔離模塊的光耦或光纖隔離，連接到三相電網；開關量輸入單元包含EtherCAT從站控制器，開關量輸入單元通過EtherCAT從站控制器連接到所述的調節保護單元；調節保護單元通過DIDO端口連接到所述的開關量輸出單元；輸出信號驅動模塊通過開關量輸出端連接到三相電網。結合以太網通信技術和CPLD在系統編程控制，開關量輸入輸出單元可以根據電能質量調節裝置的實際配置修改控制邏輯，并具有遠程配置和監控的功能。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于交流干線或交流配電網絡設備的控制系統的電路單元，尤其是適用于高壓交流電網電能調節裝置的開關量輸入和輸出。
技術介紹
城市電網中現代工業、商業和居民用電設備，如高性能辦公設備、精密實驗儀器、變頻調速設備、可編程邏輯控制器、各種自動生產線以及計算機系統等對電源特性變化敏感性負荷呈逐年上升趨勢，對電能質量的要求不斷提高。對敏感用戶(如半導體制造企業)而言，幾十毫秒的電壓暫降就可能導致設備損壞、生產線停產，造成巨大經濟損失。與此同 時，分布式能源、沖擊性和干擾性負荷的大量接入等因素都使得電網電能質量存在日趨惡化的趨勢，嚴重威脅電力系統的安全運行和用電設備的正常工作。針對敏感負荷電能質量控制問題，國內外開展了電能質量控制產品的研究制造。但是，電能質量控制裝置還沒有形成標準化的產品，并且主要停留在低壓小容量范圍，中國技術專利“低諧波電源質量控制系統”(技術專利號ZL201020133972公開號CN201656479)公開了一種低諧波電源質量控制系統。該低諧波電源質量控制系統包含檢測裝置、電力調整裝置、阻性負載裝置。檢測裝置接收來自于阻性負載裝置的反饋信號。檢測裝置輸出的控制信號可以用電壓或電流為信號。電力調整裝置接收到所述控制信號后，以比例方式輸出驅動電壓。所述比例方式為在連續輸出時間間隔輸出全功率驅動電壓，并在連續不輸出時間間隔停止輸出全功率驅動電壓。阻性負載裝置接收驅動電壓后，輸出反饋信號到檢測裝置。以比例方式在連續輸出時間間隔輸出全功率驅動電壓，并在連續不輸出時間間隔停止輸出全功率驅動電壓，將能夠有效的減少產生電力的諧波。但是該裝置僅適用于小功率的阻性負載裝置，不適用于高壓大功率的電網電能質量控制，也沒有解決電能質量調節裝置的系統級監控的技術問題。
技術實現思路
本技術的目的是要提供一種電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元，解決電能質量調節裝置的系統級監控的開關量輸入輸出問題，完成對電能質量調節裝置主要開關量的監測和控制，，實現對主電路設備的開關控制保護。本技術解決上述技術問題所采用的技術方案是一種電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元，連接在三相電網電能質量調節裝置的控制系統，所述的控制系統包括調節保護單元，其特征在于所述的開關量輸入輸出單兀包括開關量輸入單兀、開關量輸出單兀和DIDO端口 ；所述的開關量輸入單元包含開關量輸入端和輸入信號隔離模塊，所述的開關量輸入端通過輸入信號隔離模塊的光耦或光纖隔離，連接到三相電網；所述的開關量輸入單元包含EtherCAT從站控制器，所述的開關量輸入單元通過EtherCAT從站控制器連接到所述的調節保護單元；所述的調節保護單元，通過DIDO端口連接到所述的開關量輸出單元；所述的開關量輸出單兀包含輸出信號驅動模塊和開關量輸出端，所述的輸出信號驅動模塊通過開關量輸出端連接到三相電網。本技術的電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的開關量輸入單元包含輸入信號調理模塊；所述的開關量輸入端通過輸入信號隔離模塊，連接到輸入信號調理模塊；所述的輸入信號調理模塊是CPLD可編程防抖濾波電路和并入串出電路，防抖濾波電路的輸出連接到DIDO端口，并入串出電路的輸出連接到EtherCAT從站控制器。本技術的電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元的一種更好的技術方案，其特征在于所述的開關量輸出單元包含輸出信號調理模塊和EtherCAT從站控制器；所述的輸出信號調理模塊包含CPLD可編程串入并出電路，所述的EtherCAT從站控制器的輸出端連接到串入并出電路的輸入端；DID0端口的開關量輸入信號和CPLD可編程串入并出電路的輸出信號，在輸出信號調理模塊內合并后，通過信號調理模塊的輸出端，連接到輸出信號驅動模塊；所述的輸出信號驅動模塊包含繼電器，所述的繼電器的接點通過開關量輸出端連接到三相電網。本技術的電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元的一種改進的技術方案，其特征在于所述的開關量輸入輸出單元采用板卡式結構，所述的EtherCAT從站控制器包含LVDS總線接口 ；所述的開關量輸入輸出單元通過LVDS總線接口，連接到所述的調節保護單元。本技術的有益效果是I.本技術的電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元，采用實時串行以太網(EtherCAT)總線技術，傳送速率高，可實現報文硬件校驗，且無信息沖突；采用復雜可編程邏輯器件(CPLD)實現信號調理變換，提高了開關量輸入輸出單元的靈活性，降低了復雜性。2.通過板卡式結構，可以通過背板IO和LVDS總線接口與電能質量調節裝置的控制系統快速交換開關量信號，簡化了設備，提高了可靠性，降低了制造成本。3.結合以太網通信技術和CPLD在系統編程控制，本技術的電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元，可以根據電能質量調節裝置的實際配置修改控制邏輯，并具有遠程配置和監控的功能。附圖說明圖I是本技術的電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元的主電路圖；圖2是電能質量調節裝置的控制系統的主電路圖。以上圖中的各部件的標號100-三相電網，800-電能質量調節裝置，810-主控子系統，811-主控EtherCAT主站，812-PTCT輸入單元，813-調節保護單元，814-故障錄波單元，815-開關量輸入單元，816-開關量輸出單元，820-通訊耦合子系統，821-模塊EtherCAT主站，822-EtherCAT耦合器，830-調節控制器，910-以太網交換機，920-PC監控終端，8150-DID0端口，8151-開關量輸入端，8152-輸入信號隔離模塊，8153-輸入信號調理模塊，8154和8161-EtherCAT從站控制器，8162-輸出信號調理模塊，8163-輸出信號驅動模塊，8164-開關量輸出端。具體實施方式為了能更好地理解本技術的上述技術方案，以下結合附圖和實施例進行進一步詳細描述。圖2是電能質量調節裝置的控制系統的主電路圖，包括主控子系統810、通訊耦合子系統820和3n個調節控制器830，其中n > I ;所述的電能質量調節裝置800包括3n個功率單元(圖中未表示)，分別連接到三相電網100上，所述的調節控制器830分別對應連接到電能質量調節裝置800的每個功率單元，主控子系統810通過通訊耦合子系統820分別連接到每個調節控制器830 ;通訊耦合子系統820包括連接在LVDS接口上的模塊EtherCAT主站821，以及至少一個EtherCAT耦合器822，與EtherCAT從站互相連接構成模塊EtherCAT網絡；調節控制器構成EtherCAT從站，經由EtherCAT耦合器，連接到模塊EtherCAT網絡，調節保護單元813通過光耦或者光纖隔離，連接到調節控制器830。如圖 2所示，電能質量調節裝置的控制系統的主控子系統810，包括主控EtherCAT網絡和主控EtherCAT主站811，以及PTCT輸入單元812、調節保護單元813、故障錄波單元814、開關量輸入單元815和開關量輸出單元816。電能質量調節裝置的控制系統還包括以太網接口，主控子系統810和通訊耦合子系統820，通過以太網接口和以太網交換機910，連接到本地或遠程PC監控本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電能質量調節裝置的開關量輸入輸出單元，連接在三相電網電能質量調節裝置的控制系統，所述的控制系統包括調節保護單元，其特征在于：所述的開關量輸入輸出單元包括開關量輸入單元、開關量輸出單元和DIDO端口；所述的開關量輸入單元包含開關量輸入端和輸入信號隔離模塊，所述的開關量輸入端通過輸入信號隔離模塊的光耦或光纖隔離，連接到三相電網；所述的開關量輸入單元包含EtherCAT從站控制器，所述的開關量輸入單元通過EtherCAT從站控制器連接到所述的調節保護單元；所述的調節保護單元，通過DIDO端口連接到所述的開關量輸出單元；所述的開關量輸出單元包含輸出信號驅動模塊和開關量輸出端，所述的輸出信號驅動模塊通過開關量輸出端連接到三相電網。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：包海龍，何維國，劉雋，張宇，沈勇，
申請(專利權)人：上海市電力公司，
類型：實用新型
國別省市：