专利名称：一种电能质量调节装置的故障录波单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于交流干线或交流配电网络设备的控制系统的电路单元，尤其是适用于高压交流电网电能调节装置的操作和运行状态的监视和控制。
背景技术：
城市电网中现代エ业、商业和居民用电设备，如高性能办公设备、精密实验仪器、变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动生产线以及计算机系统等对电源特性变化敏感性负荷呈逐年上升趋势，对电能质量的要求不断提高。对敏感用户(如半导体制造企业)而言，几十毫秒的电压暂降就可能导致设备损坏、生产线停产，造成巨大经济损失。与此同时，分布式能源、冲击性和干扰性负荷的大量接入等因素都使得电网电能质量存在日趋恶化的趋势，严重威胁电カ系统的安全运行和用电设备的正常工作。针对敏感负荷电能质量控制问题，国内外开展了电能质量控制产品的研究制造。在电能质量控制装置的研究制造和实际运行过程中，故障录波单元是重要的设备。中国实用新型专利“数字化故障录波装置”(发明专利申请号201010112006公开号CN101854080A)公开了ー种数字化故障录波装置，包括用于采样数据分析和存储的主机、用于采集模拟量数据或数字量数据的从机；所述主机包括主控CPU插件、DSP插件、GOOSE插件；所述从机包括电子式互感器；所述数字化故障录波装置内的通讯按IEC 61850标准执行，主控CPU插件，用于录波、通讯以及管理其他插件；通过所述DSP插件的光纤接ロ与电子式互感器相连接，用于接收电子式互感器发送的数据，并执行保护逻辑计算与启动操作；GOOSE插件分别通过GOOSE插件上的光纤接ロ、网络接ロ与GOOSE网络相连接，用于接收来自GOOSE网络的数据并进行数据交互；电子式互感器，用于通过所述电子式互感器上的合并单元采集各线路或主变的电流和电压模拟量数据；所述电子式互感器通过合并单元采集各线路或主变的电流和电压模拟量数据，并发送至所述DSP插件；所述DSP插件根据接收的模拟量数据启动录波，并发送录波启动触发信号至所述主控CPU插件，由该主控CPU插件对电カ系统故障进行录波操作；并发送录波启动触发信号至所述主控CPU插件，由该主控CPU插件对电カ系统故障进行录波操作，可通过扩展从机数量来増加接入通道数，易于扩展与维护，能满足数字化变电站的要求。但是该装置并未考虑到与高压大功率的电网电能质量控制系统的结合，也没有解决电能质量调节装置的系统级故障录波监控的技术问题；该装置是作为独立设备设计使用的，设备结构复杂，制造成本高。

实用新型内容本实用新型的目的是要提供ー种电能质量调节装置的故障录波单元，解决电能质量调节装置的系统级故障录波监控的技术问题，完成对电能质量调节装置主要电气量的故障录波，实现对设备的操作和运行状态的实时监视和控制，实现对主电路设备的保护。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是ー种电能质量调节装置的故障录波单元，通过EtherCAT网络连接到电能质量调节装置的控制系统，所述的控制系统包括PTCT输入单元，调节保护单元，EtherCAT耦合器，调节控制器，其特征在干所述的故障录波单元包括EtherCAT从站控制器，触发控制模块，预录波模块和录波模块；所述的EtherCAT从站控制器连接到EtherCAT稱合器,所述的预录波模块和录波模块经由EtherCAT从站控制器，通过EtherCAT耦合器连接到所述的调节控制器；所述的调节保护単元通过触发控制模块连接到所述的预录波模块和录波模块；所述的录波模块通过预录波模块连接到PTCT输入单元。本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的故障录波单元采用板卡式结构，所述的EtherCAT从站控制器包括LVDS总线接 ロ ；所述的故障录波单元通过LVDS总线接ロ，连接到所述的PTCT输入单元。本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元的一种改进的技术方案，其特征是所述的故障录波单元还包括以太网接ロ模块，所述的故障录波单元，通过以太网接ロ模块连接到本地或远程的监控终端。本实用新型的有益效果是I.本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元，通过采用实时串行以太网总线(EtherCAT)技术，实现了与电能质量调节装置的控制系统紧密结合，提高了故障录波的实时控制效果，可以实现对设备的操作和运行状态的实时监视和控制，实现对主电路设备的保护。2.通过板卡式结构，与电能质量调节装置的控制系统共享信号采集单元部件，省略了现有故障录波装置必不可少的信号采集单元要素，在满足故障录波装置并行采样控制和电カ网络SOE实时记录要求的同时，简化了设备，降低了制造成本。3.基于以太网通信技术，使本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元，具有良好的扩展功能和有远程监控功能。

图I是本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元的主电路图；图2是电能质量调节装置的控制系统的主电路图。以上图中的各部件的标号100-三相电源，800-电能质量调节装置，810-主控子系统，811-主控EtherCAT主站，812-PTCT输入单元，813-调节保护单元，814-故障录波单元，815-开关量输入单元，816-开关量输出单元，820-通讯耦合子系统，821-模块EtherCAT主站，822-EtherCAT耦合器，830-调节控制器，910-以太网交换机，920-PC监控终端，8141-EtherCAT从站控制器，8142-触发控制模块，8143-预录波模块，8144-录波模块。
具体实施方式
为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，
以下结合附图和实施例进行进一步详细描述。图2是电能质量调节装置的控制系统的主电路图，包括主控子系统810、通讯耦合子系统820和3n个调节控制器830，其中n > I ;所述的电能质量调节装置800包括3n个功率単元(图中未表示)，分别连接到三相电网100上，所述的调节控制器830分别对应连接到电能质量调节装置800的每个功率単元，主控子系统810通过通讯耦合子系统820分别连接到每个调节控制器830 ;通讯耦合子系统820包括连接在LVDS接口上的模块EtherCAT主站821，以及至少ー个EtherCAT耦合器822，与EtherCAT从站互相连接构成模块EtherCAT网络；调节控制器构成EtherCAT从站，经由EtherCAT耦合器，连接到模块EtherCAT网络，调节保护单元813通过光耦或者光纤隔离，连接到调节控制器830。如图2所示，电能质量调节装置的控制系统的主控子系统810，包括主控EtherCAT网络和主控EtherCAT主站811，以及PTCT输入单元812、调节保护单元813、故障录波单元814、开关量输入单元815和开关量输出单元816。电能质量调节装置的控制系统还包括以太网接ロ，主控子系统810和通讯耦合子系统820，通过以太网接口和以太网交換机910，连接到本地或远程PC监控终端920。图I是本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元的主电路图，故障录波单元814通过EtherCAT网络连接到电能质量调节装置800的控制系统，所述的控制系统包括PTCT输入单元812，调节保护单元813，EtherCAT耦合器822，调节控制器830，故障录波单·`元814包括EtherCAT从站控制器8141，触发控制模块8142，预录波模块8143和录波模块8144。EtherCAT从站控制器8141连接到EtherCAT耦合器822，预录波模块8143和录波模块8144经由EtherCAT从站控制器8141，通过EtherCAT耦合器822连接到调节控制器822，获取电能质量调节装置功率単元的电流和电压信号。调节保护单元813通过触发控制模块8142，连接到预录波模块8143和录波模块8144，在调节保护单元813检测到系统异常时通过触发控制模块8142发出启动信号启动录波。录波模块8144通过预录波模块8143连接到PTCT输入单元812，通过PTCT输入单元812获取三相电源100的电压和电流信号。在本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元的一个实施例中，故障录波单元814采用板卡式结构，EtherCAT从站控制器8141包括LVDS总线接ロ ；故障录波单元814通过LVDS总线接ロ，连接到PTCT输入单元812，參见图2。PTCT输入单元812通过主控EtherCAT网络，连接到故障录波单元814 ;调节控制器830经由EtherCAT耦合器822，通过模块EtherCAT网络,连接到故障录波单元814。当电カ设备发生遥信变位，电カ保护设备或智能电カ仪表会自动记录下变位时间、变位原因等，形成事件顺序记录，以便于事后分析，一般简称为SOE(Sequence ofEvent)记录。调节保护单元813通过主控EtherCAT网络,连接到故障录波单元814,控制故障录波单元814，在故障发生或需要时记录或回放各个电气量的变化情况，传输、存储和显示录波数据及相关内容，以备查询分析故障事件和系统状态。录波功能在未被触发的情况下，处于预录波状态，预录波模块8143预先记录至少4个周波的数据；录波功能被触发后，录波模块8144连续记录触发后的一段时间(例如188个周波)的数据，并通过EtherCAT网络通知控制系统中的上位机，在接到数据上位机下达的上传命令后，故障录波单元814将录波数据送到上位机。然后重新进入预录波状态，等待下一次触发。在图I所示的本实用新型的电能质量调节装置的故障录波单元的实施例中，故障录波单元814还包括以太网接ロ模块，故障录波单元814，通过以太网接ロ模块连接到本地或远程的监控终端920，监控终端920可以作为所述的上位机，执行录波数据的存储和回放处理。故障录波单元814还可以通过以太网接ロ，连接到本地或远程PC监控终端920，完成系统配置文件和參数调节，或者上传SOE等信息。图2是电能质量调节装置的控制系统的ー个实施例主电路图，如图2所示，电能质量调节装置的主控子系统810，包括主控EtherCAT网络和主控EtherCAT主站811，以及PTCT输入单元812、开关量输入单元815和开关量输出单元816 ;调节保护单元813连接到电能质量调节装置800的主控子系统810中。PTCT输入单元812的交流电压信号输入端，通过电压互感器(PT)连接到三相电网100，PTCT输入单元812的交流电流信号输入端，通过电流互感器(CT)连接到三相电网100，PTCT输入单元812，通过主控EtherCAT网络(LVDS接ロ)，连接到故障录波单元814，将就送给数据传送给故障录波单元814。如图2所示，电能质量调节装置的控制系统包括主控子系统810、通讯耦合子系统820和3n个调节控制器830，其中n ^ I ;所述的电能质量调节装置800包括3n个功率单元(图中未表示)，分别连接到三相电网100上，所述的调节控制器830分别对应连接到电 能质量调节装置800的每个功率単元，主控子系统810通过通讯耦合子系统820分别连接到每个调节控制器830。通讯耦合子系统820包括连接在LVDS接口上的模块EtherCAT主站821，以及至少ー个EtherCAT耦合器822，与EtherCAT从站互相连接构成模块EtherCAT网络；调节控制器构成EtherCAT从站，经由EtherCAT耦合器，连接到模块EtherCAT网络，故障录波单元814,通过EtherCAT从站控制器8141,连接到调节控制器830,通过调节控制器获取功率単元的电压和电流采样信号。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种电能质量调节装置的故障录波单元，通过EtherCAT网络连接到电能质量调节装置的控制系统，所述的控制系统包括PTCT输入单元，调节保护单元，EtherCAT耦合器，调节控制器，其特征在于 所述的故障录波单元包括EtherCAT从站控制器，触发控制模块，预录波模块和录波模块； 所述的EtherCAT从站控制器连接到EtherCAT稱合器,所述的预录波模块和录波模块经由EtherCAT从站控制器,通过EtherCAT稱合器连接到所述的调节控制器； 所述的调节保护单元通过触发控制模块连接到所述的预录波模块和录波模块； 所述的录波模块通过预录波模块连接到PTCT输入单元。
2.根据权利要求I所述的电能质量调节装置的故障录波单元，其特征在于所述的故障录波单元采用板卡式结构，所述的EtherCAT从站控制器包括LVDS总线接口 ；所述的故障录波单元通过LVDS总线接口，连接到所述的PTCT输入单元。
3.根据权利要求I或2所述的电能质量调节装置的故障录波单元，其特征是所述的故障录波单元还包括以太网接口模块，所述的故障录波单元，通过以太网接口模块连接到本地或远程的监控终端。
专利摘要一种电能质量调节装置的故障录波单元，涉及一种用于交流干线或交流配电网络设备的控制系统的电路单元，尤其是适用于高压交流电网电能调节装置的操作和运行状态的监视和控制，包括EtherCAT从站控制器，触发控制模块，预录波模块和录波模块；EtherCAT从站控制器连接到EtherCAT耦合器，预录波模块和录波模块经由EtherCAT从站控制器，通过EtherCAT耦合器连接到调节控制器；调节保护单元通过触发控制模块连接到预录波模块和录波模块；录波模块通过预录波模块连接到PTCT输入单元。该装置与电能质量调节装置的控制系统共享信号采集单元部件，省略了故障录波的信号采集单元要素，在满足故障录波采样控制实时记录要求的同时，简化了设备，降低了制造成本。
文档编号G01R31/00GK202548239SQ20122013873
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者何维国, 刘隽, 包海龙, 张宇, 沈勇 申请人:上海市电力公司