專利名稱：風(fēng)電變流器電能測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能測量裝置，具體涉及一種風(fēng)電變流器電能測量裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)風(fēng)場的日益擴(kuò)大，實時準(zhǔn)確的監(jiān)控每臺變 流器的發(fā)電總量、發(fā)電品質(zhì)等電能參數(shù)就顯得尤為重要。絕大多數(shù)風(fēng)電變流器工作在野外 環(huán)境下，并且都是無人值守，由風(fēng)場遠(yuǎn)程主控室分別控制運(yùn)行。這樣對風(fēng)電變流器電能測量 裝置的故障率、測量精度要求就更高。本裝置就是從這些實際工況考慮設(shè)計，專門為風(fēng)電變 流器配套的電能測量裝置。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決風(fēng)電變流器電能測量裝置對每臺風(fēng)電變流器準(zhǔn)確、可靠 測量其并網(wǎng)發(fā)電的電量及電能品質(zhì)問題。本實用新型目的是這樣實現(xiàn)的一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，主要器件包括第 1電流采樣單元、第2電流采樣單元；第1電壓采樣單元、第2電壓采樣單元；系統(tǒng)電源電路、 時鐘控制電路、電能計量芯片、系統(tǒng)校驗電路、復(fù)位電路、SPI通訊接口電路。其特征是第 1電流采樣單元、第2電流采樣單元分別與電能計量芯片連接；第1電壓采樣單元、第2電 壓采樣單元分別與電能計量芯片連接；時鐘控制電路、復(fù)位電路分別與電能計量芯片連接； 系統(tǒng)校驗電路與電能計量芯片連接，電能計量芯片與SPI通訊接口電路連接。本實用新型還有這樣一些技術(shù)特征其中，所述的第1電流采樣單元由電流互感 器CT1及電流采樣端子IA組成；第2電流采樣單元由電流互感器CT2及電流采樣端子IB 組成。第1電壓采樣單元由電壓互感器PT1、電阻R1、電流采樣端子Uab組成；第2電壓采 樣單元由電壓互感器PT2、電阻R2及電壓采樣端子Ubc組成。SPI接口電路由光耦單元(U2 至U7)、發(fā)光二極管單元、上拉電阻單元和數(shù)據(jù)輸出端口構(gòu)成，光耦單元起到隔離與電平轉(zhuǎn) 換作用，J1為SPI數(shù)據(jù)輸出端口。系統(tǒng)校驗電路由光耦單元(U8至U11)、發(fā)光二極管單元 (D3至D6)、濾波電容構(gòu)成，CF1至CF4為有功無功功率校驗端口，電能計量芯片為型號為 ATT7022B，系統(tǒng)校驗電路由光耦單元、發(fā)光二極管單元、濾波電容單元構(gòu)成。本實用新型的目的是解決風(fēng)電變流器電能測量裝置對每臺風(fēng)電變流器準(zhǔn)確、可靠 測量其并網(wǎng)發(fā)電的電量及電能品質(zhì)問題。

附圖1是本實用新型裝置系統(tǒng)原理框圖。附圖2是本實用新型裝置實物示意圖。附圖3是本實用新型系統(tǒng)電源電路圖。附圖4是本實用新型裝置電壓電流數(shù)據(jù)采樣電路圖。附圖5是本實用新型裝置所用電能計量芯片圖。附圖6是本實用新型SPI接口電路圖。附圖7是電能計量裝置校驗端口圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本實用新型風(fēng)電變流器電能測量裝置加以詳細(xì)說明如圖1所示，電能計量裝置系統(tǒng)原理框圖，本裝置以專用電能計量芯片為核心元 件，同時包含了電壓電流傳感器，電壓電流采樣電路，時鐘控制電路，高速的SPI數(shù)據(jù)傳輸 接口電路，裝置校驗電路，和具有隔離功能的系統(tǒng)電源電路構(gòu)成。本裝置通過高速的SPI數(shù) 據(jù)線將風(fēng)電變流器總的發(fā)電量，實時的發(fā)送給變流器主控系統(tǒng)，完成對風(fēng)電變流器的電能 監(jiān)測。如圖2所示，電能計量裝置的實物示意圖，本裝置輸入輸出端口包括IA、IB電流采 用端子；Uab、Ubc電壓采樣端子J1為14針SPI數(shù)據(jù)輸出端口 ；CF1至CF4為校驗端口。如圖3所示，系統(tǒng)電源電路，由隔離電源模塊B505S (U1)，5V轉(zhuǎn)換成3. 3V的 ASM1117電源芯片(N1)及外圍的濾波電容構(gòu)成。完成與外界電源的隔離，同時為電能計量 芯片供電。如圖4所示，電壓電流數(shù)據(jù)采樣電路，本裝置采集風(fēng)電變流器并網(wǎng)的2相電壓與2 相電流信號。電壓采集將風(fēng)電變流器并網(wǎng)690V電壓信號接入本裝置Uab、Ubc電壓采集端 子，裝置內(nèi)部經(jīng)過采樣電阻R1、R2將電壓轉(zhuǎn)換成電流，通過1 l(2mA\2mA)的電流型交流 電壓互感器PT1、PT2，再將電流轉(zhuǎn)換成電壓。電流采集將風(fēng)電變流器2相并網(wǎng)電流互感器 的二次輸出的1A信號接入本裝置IA、IB電流采集端子，裝置內(nèi)部再通過lA\5mA的電流互 感器CT1、CT2采集。如圖5所示，裝置所用電能計量芯片，采集到的電壓電流信號送給裝置核心電能 計量芯片處理，數(shù)據(jù)通過芯片的SPI端口輸出。如圖6所示，SPI接口電路，由光耦U2至U7及各上拉電阻各構(gòu)成，光耦起到隔離 與電平轉(zhuǎn)換作用，J1為SPI數(shù)據(jù)輸出端口，接風(fēng)電變流器主控。數(shù)據(jù)處理本電能測量裝置 與風(fēng)電變流器主控DSP通過J114針數(shù)據(jù)端口相連接，數(shù)據(jù)線采用14針屏蔽排線，以減小外 界干擾，數(shù)據(jù)端口有6條數(shù)據(jù)線，其中4個SPI端口 CS、SCLK、DIND、OUT, 1條復(fù)位控制線 RESET, 1條握手信號SIG。6個端口與外部DSP均有U2至U7光耦進(jìn)行隔離，減小干擾信號。 此計量片采用5V電源，外部MCU是3V電平，光耦也起到電平轉(zhuǎn)換作用。電能計量芯片電源 引腳都加電容濾波。CF1、CF2有功無功電能脈沖輸出端口 ；CF3、CF4基波有功無功電能脈 沖輸出端口，4個端口用于調(diào)試時儀表校驗，U8至Ul 1為隔離光耦。如圖7所示，電能計量裝置校驗端口，由光耦(U8至U11)、發(fā)光二極管(D3至D6)、 濾波電容構(gòu)成，CF1至CF4為有功無功功率校驗端口。本裝置運(yùn)行過程，當(dāng)風(fēng)電變流器并網(wǎng)發(fā)電時，本裝置將采集到的電壓電流信號經(jīng) 專用電能計量芯片處理后，將數(shù)據(jù)傳給風(fēng)電變流器主控，再經(jīng)風(fēng)電變流器主控上傳給風(fēng)場 控制室，從而起到風(fēng)場對每臺變流器并網(wǎng)發(fā)電的總電量以及其它各項電能指標(biāo)的監(jiān)控。
權(quán)利要求一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，包括第1電流采樣單元、第2電流采樣單元、第1電壓采樣單元、第2電壓采樣單元、系統(tǒng)電源電路、時鐘控制電路、電能計量芯片、系統(tǒng)校驗電路、復(fù)位電路、SPI通訊接口電路，其特征是第1電流采樣單元、第2電流采樣單元分別與電能計量芯片連接；第1電壓采樣單元、第2電壓采樣單元分別與電能計量芯片連接；時鐘控制電路、復(fù)位電路分別與電能計量芯片連接；系統(tǒng)校驗電路與電能計量芯片連接，電能計量芯片與SPI通訊接口電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，其特征在于所述的第1電 流采樣單元由電流互感器CT1及電流采樣端子IA組成；第2電流采樣單元由電流互感器 CT2及電流采樣端子IB組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，其特征在于所述的第1電 壓采樣單元由電壓互感器PT1、電阻R1、電流采樣端子Uab組成；第2電壓采樣單元由電壓 互感器PT2、電阻R2及電壓采樣端子Ubc組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，其特征在于所述的SPI接 口電路由光耦單元、發(fā)光二極管單元、上拉電阻單元及數(shù)據(jù)輸出端口構(gòu)成，光耦單元起到隔 離與電平轉(zhuǎn)換作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，其特征在于所述的電能計 量芯片為型號為ATT7022B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，其特征在于所述的系統(tǒng)校 驗電路由光耦單元、發(fā)光二極管單元、濾波電容單元構(gòu)成。
專利摘要一種風(fēng)電變流器電能測量裝置，它是由第1電流采樣單元、第2電流采樣單元；第1電壓采樣單元、第2電壓采樣單元；系統(tǒng)電源電路、時鐘控制電路、電能計量芯片、系統(tǒng)校驗電路、復(fù)位電路、SPI通訊接口電路構(gòu)成，第1電流采樣單元、第2電流采樣單元、第1電壓采樣單元、第2電壓采樣單元分別與電能計量芯片連接，將時鐘控制電路、復(fù)位電路分別與電能計量芯片連接，系統(tǒng)校驗電路與電能計量芯片連接，電能計量芯片與SPI通訊接口電路連接，通過高速的SPI數(shù)據(jù)線將風(fēng)電變流器總的發(fā)電量，實時的發(fā)送給變流器主控系統(tǒng)，完成對風(fēng)電變流器的電能監(jiān)測。該裝置電子元器件數(shù)量少、電路簡單、測量精度高。
文檔編號G01R22/06GK201583592SQ200920100988
公開日2010年9月15日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者丁兆國, 何秀成, 劉嘉, 周維來, 孫敬華, 張哲 , 李金明, 程鵬, 裴景斌 申請人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司