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CN111900007B - 一种选相合闸角度精准控制的方法 - Google Patents

一种选相合闸角度精准控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种选相合闸角度精准控制的方法，用于实现晶闸管合闸投入角度的精准控制，包括步骤S1：处理器通过高速模数转换通道采集交流电压并且结合平滑算法以获取电压过零点位置；步骤S2：处理器获取电压变化周期并且配置定时器；步骤S3：处理器启动配置的定时器并且通过晶闸管进行合闸。本发明公开的一种选相合闸角度精准控制的方法，其使用软件获取电压零点信号，运用平滑算法，有效滤除电压零点处抖动带来的干扰和影响；同时采用晶闸管作为合闸的执行机构，稳定且极短的响应时间，有利于减小了合闸时实际投入角度的误差。

Description

一种选相合闸角度精准控制的方法
技术领域
本发明属于过零点检测和选相合闸技术领域，具体涉及一种选相合闸角度精准控制的方法。
背景技术
在交流低压电器(小型断路器、漏电断路器等)进行短路测试时，由于回路中存在感性负载，若合闸时，随机的投入角度会产生不定的暂态电流，这不仅导致每次实验的结果不一致，而且会影响电网系统电压的稳定，甚至会诱发继电保护的误动作行为，因此在合闸时需要设定投入角度进行短路测试。
目前多数选相合闸设备采用机电式合闸结构和硬件过零点检测技术，实际合闸的投入角偏差可达±5度，并且偏差呈离散状态。
此方案存在两个缺点：
1.机电式结构原理是线圈通电产生磁力，驱动机械装置。其运行时动作的实时性较差，且该延迟时间非固定；
2.硬件过零点检测较多采用光耦之类的光电转换器件，利用其单向隔离导通的特性找到电压的零点位置。但此方法存在抗干扰差和响应慢的缺点。实际情况下，由于电网波动、环境电磁干扰等因素，电压信号可能在零点附近波动，从而导致系统检测到多余的零点信号，引起合闸时机的错误判断。另外，此类光电转换器件响应时间较长，导致零点检测不准确，尽管对于某一器件，这响应时间相对固定，软件可做补偿处理，但不同的器件响应时间不一，补偿工作较为困难。
公开号为：CN106409595B，主题名称为快速接地开关试验方法及试验用触发装置和快速接地开关的发明专利，其技术方案公开了“包括以下步骤，1) 弹簧操动机构合闸储能完成后释放能量，与输出拐臂或相间连杆传动连接的传动拐臂输出合闸动作；2)传动拐臂转至设定角度时，通过电磁保持机构对传动拐臂进行位置保持；所述的电磁保持机构用于在传动拐臂的合闸路径上当传动拐臂摆过设定角度时用于与传动拐臂挡止配合以使传动拐臂保持；3)当试验回路施加符合标准要求的短路电流的同时使电磁保持机构解锁，传动拐臂快速合闸动作。”。
以上述发明专利为例，其虽然提及了投入时间和开关合闸动作，但是其技术问题和技术方案均与本发明的不同。因此，针对上述问题，予以进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种选相合闸角度精准控制的方法，其使用软件获取电压零点信号，运用平滑算法，有效滤除电压零点处抖动带来的干扰和影响；同时采用晶闸管作为合闸的执行机构，稳定且极短的响应时间，有利于减小了合闸时实际投入角度的误差。
本发明的另一目的在于提供一种选相合闸角度精准控制的方法，其利用DSP 的高速模数转换通道，配合平滑算法，以软件方式检测交流电压零点信号，再应用响应速度极快的晶闸管作为合闸执行机构，实现合闸投入角度精准控制。
为达到以上目的，本发明提供一种选相合闸角度精准控制的方法，用于实现晶闸管合闸投入角度的精准控制，包括以下步骤：
步骤S1：处理器(选相合闸设备优选以DSP作为处理器,Digital SignalProcessing，简称DSP)通过高速模数转换通道采集交流电压并且结合平滑算法以获取电压过零点位置；
步骤S2：处理器获取电压变化周期并且配置定时器；
步骤S3：处理器启动配置的定时器并且通过晶闸管(选相合闸设备优选以晶闸管作为合闸的执行机构)进行合闸。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1具体实施为以下步骤：
步骤S1.1：处理器读取交流电网的当前电压值；
步骤S1.2：处理器将读取的当前电压值和相邻上一次读取的电压值进行比较，以判断电压过零点位置；
步骤S1.3：处理器判断电压过零点位置的次数是否达到设定值。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.2具体实施为以下步骤：
步骤S1.2.1：如果当前电压值和相邻上一次读取的电压值的符号相反，则判断电压为过零点位置并且执行步骤S1.3(换而言之，如果当前电压值为负，相邻上一次读取的电压值为正，那么判定电压为过零点位置一次；如果当前电压值为正，相邻上一次读取的电压值为负，那么判定电压为过零点位置一次)；
步骤S1.2.2：如果当前电压值和相邻上一次读取的电压值的符号相同，则判断电压不是过零点位置并且执行步骤S1.1(如果相邻两次读取的电压值均为负或者正，那么判定电压没有过零点)。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.3具体实施为以下步骤：
步骤S1.3.1：处理器判断电压过零点位置的次数达到设定值，则执行步骤S2(如果处理器检测获得电压至少连续两个过零点的位置，则判定电压过零点位置的次数达到设定值)；
步骤S1.3.2：处理器判断电压过零点位置的次数没有达到设定值，则执行步骤S1.1(如果处理器检测获得电压没有连续2个过零点的位置，则判定电压过零点位置的次数没有达到设定值，从而重新进行电压值的读取)。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：处理器每次检测到电压过零点位置时，记录此时电压过零点位置对应的系统时钟值；
步骤S2.2：将连续两个电压过零点位置所对应的系统时钟值相减，以获得电压正弦半波时间，从而得到电压变化周期并且判断电压变化周期的数量是否达到设定值；
步骤S2.3：处理器计算电压变化周期组并且排序，取中间指定数量的电压变化周期进行均值滤波处理，以获得(接近)实际电压变化周期；
步骤S2.4：根据实际电压变化周期，将需要投入角度转换为投入角度时间并且将投入角度时间配置成定时器需要运行的时间。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2.2具体实施为以下步骤：
步骤S2.2.1：如果电压变化周期的数量达到设定值，以形成电压变化周期组，并且执行步骤S2.3(换而言之，假设需要电压变化周期的设定值的数量为 3，以便获得更准确的实际电压变化周期，一组电压变化周期连续两个电压过零点位置，连续3个电压变化周期则需要连续六个电压过零点位置，如果电压变化周期的数(假设为1，即只有连续两个电压过零点位置)达不到设定值则重新执行步骤S1.3)；
步骤S2.2.2：如果电压变化周期的数量没有达到设定值，则执行步骤S1.3。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3具体实施为以下步骤：
步骤S3.1：当处理器检测到电压过零点位置时，启动配置的定时器(之前检测的连续电压过零点位置是为了配置定时器，配置好定时器之后即可进行检测电压过零点位置并且合闸)；
步骤S3.2：配置的定时器运行结束后产生中断信号；
步骤S3.3：晶闸管接收到中断信号后进行合闸(投入角度即为需要的角度)。
附图说明
图1是本发明的一种选相合闸角度精准控制的方法的流程图。
图2是本发明的一种选相合闸角度精准控制的方法的选相合闸设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
参见附图的图1，图1是本发明的一种选相合闸角度精准控制的方法的流程图，图2是本发明的一种选相合闸角度精准控制的方法的选相合闸设备的结构示意图。
在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的交流电网、晶闸管、软件等可被视为现有技术。
优选实施例。
本发明公开了1.一种选相合闸角度精准控制的方法，用于实现晶闸管合闸投入角度的精准控制，包括以下步骤：
步骤S1：处理器(选相合闸设备优选以DSP作为处理器)通过高速模数转换通道采集交流电压并且结合平滑算法以获取电压过零点位置；
步骤S2：处理器获取电压变化周期并且配置定时器；
步骤S3：处理器启动配置的定时器并且通过晶闸管(选相合闸设备优选以晶闸管作为合闸的执行机构)进行合闸。
具体的是，步骤S1具体实施为以下步骤：
步骤S1.1：处理器读取交流电网的当前电压值；
步骤S1.2：处理器将读取的当前电压值和相邻上一次读取的电压值进行比较，以判断电压过零点位置；
步骤S1.3：处理器判断电压过零点位置的次数是否达到设定值。
更具体的是，步骤S1.2具体实施为以下步骤：
步骤S1.2.1：如果当前电压值和相邻上一次读取的电压值的符号相反，则判断电压为过零点位置并且执行步骤S1.3(换而言之，如果当前电压值为负，相邻上一次读取的电压值为正，那么判定电压为过零点位置一次；如果当前电压值为正，相邻上一次读取的电压值为负，那么判定电压为过零点位置一次)；
步骤S1.2.2：如果当前电压值和相邻上一次读取的电压值的符号相同，则判断电压不是过零点位置并且执行步骤S1.1(如果相邻两次读取的电压值均为负或者正，那么判定电压没有过零点)。
进一步的是，步骤S1.3具体实施为以下步骤：
步骤S1.3.1：处理器判断电压过零点位置的次数达到设定值，则执行步骤 S2(如果处理器检测获得电压至少连续两个过零点的位置，则判定电压过零点位置的次数达到设定值)；
步骤S1.3.2：处理器判断电压过零点位置的次数没有达到设定值，则执行步骤S1.1(如果处理器检测获得电压没有连续2个过零点的位置，则判定电压过零点位置的次数没有达到设定值，从而重新进行电压值的读取)。
更进一步的是，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：处理器每次检测到电压过零点位置时，记录此时电压过零点位置对应的系统时钟值；
步骤S2.2：将连续两个电压过零点位置所对应的系统时钟值相减，以获得电压正弦半波时间，从而得到电压变化周期并且判断电压变化周期的数量是否达到设定值；
步骤S2.3：处理器计算电压变化周期组并且排序，取中间指定数量的电压变化周期进行均值滤波处理，以获得(接近)实际电压变化周期；
步骤S2.4：根据实际电压变化周期，将需要投入角度转换为投入角度时间并且将投入角度时间配置成定时器需要运行的时间。
优选地，步骤S2.2具体实施为以下步骤：
步骤S2.2.1：如果电压变化周期的数量达到设定值，以形成电压变化周期组，并且执行步骤S2.3(换而言之，假设需要电压变化周期的设定值的数量为 3，以便获得更准确的实际电压变化周期，一组电压变化周期连续两个电压过零点位置，连续3个电压变化周期则需要连续六个电压过零点位置，如果电压变化周期的数(假设为1，即只有连续两个电压过零点位置)达不到设定值则重新执行步骤S1.3)；
步骤S2.2.2：如果电压变化周期的数量没有达到设定值，则执行步骤S1.3。
优选地，步骤S3具体实施为以下步骤：
步骤S3.1：当处理器检测到电压过零点位置时，启动配置的定时器(之前检测的连续电压过零点位置是为了配置定时器，配置好定时器之后即可进行检测电压过零点位置并且合闸)；
步骤S3.2：配置的定时器运行结束后产生中断信号；
步骤S3.3：晶闸管接收到中断信号后进行合闸(投入角度即为需要的角度)。
优选地，当定时器配置之后可以执行合闸，如果定时器已经配置完成，那么就不再需要配置定时器再进行合闸，而是直接可以选择合闸。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的交流电网、晶闸管、软件等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种选相合闸角度精准控制的方法，用于实现晶闸管合闸投入角度的精准控制，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：处理器通过高速模数转换通道采集交流电压并且结合平滑算法以获取电压过零点位置；
步骤S1具体实施为以下步骤：
步骤S1.1：处理器读取交流电网的当前电压值；
步骤S1.2：处理器将读取的当前电压值和相邻上一次读取的电压值进行比较，以判断电压过零点位置；
步骤S1.3：处理器判断电压过零点位置的次数是否达到设定值；
步骤S2：处理器获取电压变化周期并且配置定时器；
步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：处理器每次检测到电压过零点位置时，记录此时电压过零点位置对应的系统时钟值；
步骤S2.2：将连续两个电压过零点位置所对应的系统时钟值相减，以获得电压正弦半波时间，从而得到电压变化周期并且判断电压变化周期的数量是否达到设定值；
步骤S2.3：处理器计算电压变化周期组并且排序，取中间指定数量的电压变化周期进行均值滤波处理，以获得实际电压变化周期；
步骤S2.4：根据实际电压变化周期，将需要投入角度转换为投入角度时间并且将投入角度时间配置成定时器需要运行的时间；
步骤S3：处理器启动配置的定时器并且通过晶闸管进行合闸；
步骤S3具体实施为以下步骤：
步骤S3.1：当处理器检测到电压过零点位置时，启动配置的定时器；
步骤S3.2：配置的定时器运行结束后产生中断信号；
步骤S3.3：晶闸管接收到中断信号后进行合闸。
2.根据权利要求1所述的一种选相合闸角度精准控制的方法，其特征在于，步骤S1.2具体实施为以下步骤：
步骤S1.2.1：如果当前电压值和相邻上一次读取的电压值的符号相反，则判断电压为过零点位置并且执行步骤S1.3；
步骤S1.2.2：如果当前电压值和相邻上一次读取的电压值的符号相同，则判断电压不是过零点位置并且执行步骤S1.1。
3.根据权利要求2所述的一种选相合闸角度精准控制的方法，其特征在于，步骤S1.3具体实施为以下步骤：
步骤S1.3.1：处理器判断电压过零点位置的次数达到设定值，则执行步骤S2；
步骤S1.3.2：处理器判断电压过零点位置的次数没有达到设定值，则执行步骤S1.1。
4.根据权利要求3所述的一种选相合闸角度精准控制的方法，其特征在于，步骤S2.2具体实施为以下步骤：
步骤S2.2.1：如果电压变化周期的数量达到设定值，以形成电压变化周期组，并且执行步骤S2.3；
步骤S2.2.2：如果电压变化周期的数量没有达到设定值，则执行步骤S1.3。
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