發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上兩個(gè)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置與保護(hù)方法，不僅能夠在“ 并網(wǎng)運(yùn)行模式-孤立運(yùn)行模式”之間切換，而且同樣具有快速速斷保護(hù)的時(shí)效性，更重要的是，同申請(qǐng)?zhí)枮?01110258295.9的發(fā)明專利相比，不僅能夠避免錯(cuò)過切換信號(hào)問題的發(fā)生，而且能夠避免誤將電網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)畸變?cè)肼曅盘?hào)判斷為切換信號(hào)問題的發(fā)生。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置，包括2n路信號(hào)采集判別系統(tǒng)，每路信號(hào)采集判別系統(tǒng)按照電信號(hào)傳遞方向依次包括第一開關(guān)，采樣電路，第二開關(guān)，第一保持電路，第三開關(guān)，并聯(lián)設(shè)置的第一支路和第二支路，所述第一支路包括第四開關(guān)和第二保持電路，第二支路包括第五開關(guān)和第三保持電路，減法運(yùn)算電路，絕對(duì)值運(yùn)算電路，電壓比較電路、第六開關(guān)和控制器，所述控制器用于控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)的通斷，接收電壓比較電路輸出的比較結(jié)果，輸出跳閘控制信號(hào);

所述第一開關(guān)包括閉合和斷開兩種工作狀態(tài)，閉合時(shí)間為20/2nms;

所述采樣電路包括運(yùn)算放大器U1，運(yùn)算放大器U1的同相輸入端與第一開關(guān)連接，反相輸入端與輸出端直接連接;

所述第二開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài)，閉合時(shí)間不小于20/2nms，且覆蓋第一開關(guān)閉合時(shí)間;

所述第一保持電路包括運(yùn)算放大器U2，運(yùn)算放大器U2的同相輸入端與第一開關(guān)連接，并通過電容C2接地，反相輸入端與輸出端直接連接;

所述第三開關(guān)包括連接第一支路、連接第二支路和懸空三種工作狀態(tài);

所述第四開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài);

所述第二保持電路包括運(yùn)算放大器U3，運(yùn)算放大器U3的同相輸入端與第三開關(guān)連接，并通過電容C3接地，反相輸入端與輸出端直接連接;

所述第五開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài);

所述第三保持電路包括運(yùn)算放大器U4，運(yùn)算放大器U4的同相輸入端與第三開關(guān)連接，并通過電容C4接地，反相輸入端與輸出端直接連接;

所述減法運(yùn)算電路包括運(yùn)算放大器U5，運(yùn)算放大器U5的同相輸入端通過阻值為r1的電阻R53連接運(yùn)算放大器U4的輸出端，通過阻值為r1的電阻R54接地，運(yùn)算放大器U5的反相輸入端通過阻值為r1的電阻R51連接運(yùn)算放大器U3的輸出端，通過阻值為r1的電阻R52連接運(yùn)算放大器U5的輸出端;

所述絕對(duì)值電路包括運(yùn)算放大器U6和運(yùn)算放大器U7，運(yùn)算放大器U6的反相輸入端通過阻值為r2的電阻R61連接運(yùn)算放大器U5的輸出端，通過阻值為r2的電阻R62連接絕對(duì)值電路的輸出端，通過二極管VD1連接運(yùn)算放大器U6的輸出端，運(yùn)算放大器U6的輸出端通過二極管VD2連接絕對(duì)值電路的輸出端;運(yùn)算放大器U6的同相輸入端通過電阻R63接地;運(yùn)算放大器U7的同相輸入端通過阻值為r2的電阻R71連接運(yùn)算放大器U5的輸出端，運(yùn)算放大器U7的反相輸入端通過阻值為r2的電阻R72連接絕對(duì)值電路的輸出端，通過二極管VD3連接運(yùn)算放大器U7的輸出端，運(yùn)算放大器U7的輸出端通過二極管VD4連接絕對(duì)值電路的輸出端;

所述電壓比較電路包括運(yùn)算放大器U8，運(yùn)算放大器U8的反相輸入端設(shè)置閾值電壓，運(yùn)算放大器U8的同相輸入端連接絕對(duì)值電路的輸出端，運(yùn)算放大器U8的輸出端通過第六開關(guān)連接控制器;

第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)和第五開關(guān)在相鄰兩個(gè)周期內(nèi)的控制時(shí)序?yàn)椋?/p>

S1、第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)閉合、第三開關(guān)連接第一支路、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)閉合;

S2、第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)接地、第三開關(guān)連接懸空、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)接地、第六開關(guān)斷開;

S3、第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)閉合、第三開關(guān)連接第二支路、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)閉合;

S4、第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)接地、第三開關(guān)連接懸空、第四開關(guān)接地、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)斷開。

上述微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置，還包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路;

所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器U9，運(yùn)算放大器U9的反相輸入端通過電阻R91接地，通過電阻R92連接運(yùn)算放大器U9的輸出端;運(yùn)算放大器U9的同相輸入端通過串聯(lián)的電阻R93和電阻R94接地，輸入電流從電阻R93和電阻R94之間流入;運(yùn)算放大器U9的輸出端連接第一開關(guān)。

上述微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置，在不同信號(hào)采集判別系統(tǒng)中，運(yùn)算放大器U8反相輸入端設(shè)置的閾值電壓不同。

所述的閾值電壓為：

其中，ΔU為采樣處的閾值電壓，k為系數(shù)，U為采樣處的標(biāo)準(zhǔn)電壓，U_max為電壓最大值，U_min為電壓最小值。

一種在以上微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置上實(shí)現(xiàn)的微電網(wǎng)繼電保護(hù)方法，包括以下步驟：

步驟S1、控制器監(jiān)測(cè)每一路信號(hào)采集判別系統(tǒng)中電壓比較電路輸出的結(jié)果，從每一個(gè)信號(hào)采集判別系統(tǒng)電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的情況開始記錄;

步驟S2、以步驟S1開始記錄的時(shí)刻開始，在跳閘控制信號(hào)允許的延時(shí)時(shí)間范圍內(nèi)，獲取一系列電壓比較電路輸出的結(jié)果;

步驟S3、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中，如果：

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的次數(shù)連續(xù)超過N1次，進(jìn)入步驟S4;

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的次數(shù)沒有連續(xù)超過N1次，控制器不輸出跳閘控制信號(hào);

步驟S4、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中，如果：

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的總次數(shù)超過N2次，進(jìn)入步驟S5;

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的總次數(shù)沒有超過N2次，控制器不輸出跳閘控制信號(hào);

步驟S5、控制器輸出跳閘控制信號(hào)。

有益效果：

第一、由于本發(fā)明也具有通過采集電壓或電流信號(hào)，并與閾值相比較來輸出跳閘控制信號(hào)的功能，因此同樣具有在“ 并網(wǎng)運(yùn)行模式-孤立運(yùn)行模式”之間切換的功能;

第二、由于本發(fā)明包括2n路信號(hào)采集判別系統(tǒng)，對(duì)于8位控制信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)256路采集，對(duì)于工頻50Hz交流電來說，只需要0 .078125ms就可以完成一次采樣，對(duì)于將36次采樣(等于申請(qǐng)?zhí)枮?01110258295 .9的發(fā)明專利的36次)，也僅僅用時(shí)2 .8125ms，略少于申請(qǐng)?zhí)枮?01110258295 .9的發(fā)明專利的3ms，因此同樣具有快速速斷保護(hù)的時(shí)效性，甚至效果還有所提高;

第三、由于本發(fā)明微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置設(shè)置2n路信號(hào)采集判別系統(tǒng)，在一路信號(hào)采集判別系統(tǒng)剛剛完成信號(hào)采集的瞬間，另一路信號(hào)采集判別系統(tǒng)可以直接接替信號(hào)采集工作，因此能夠做到連續(xù)采樣，避免錯(cuò)過切換信號(hào)問題的發(fā)生;

第四、由于本發(fā)明微電網(wǎng)繼電保護(hù)方法中，增加了對(duì)電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的連續(xù)次數(shù)和總次數(shù)的監(jiān)測(cè)，并結(jié)合根據(jù)在非穩(wěn)態(tài)畸變?cè)肼曅盘?hào)干擾下，電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的連續(xù)次數(shù)和總次數(shù)很難超過閾值的特性，因此可以避免誤將電網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)畸變?cè)肼曅盘?hào)判斷為切換信號(hào)問題的發(fā)生。