[发明专利]一种微机综合监测保护器及监测保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及安全保护装置领域，尤其是一种微机综合监测保护器及监测保护方法。

背景技术

随着人们环保意识的提高，我国对环保能源越来越重视。其中水电是国家的重点发展的方向之一。中小型电站，由于以前上网电价低，效益一直不好，所以设备改造投入少，设备老化严重，安全问题突出，从2013年开始，随着上网电价低的提高，和国家技术改造补贴资金的投入，中小型电站发展迎来了黄金时期。同时大家对中小型电站的安全运行越来越重视。现在的中小型电站使用的电力参数安全保护装置，由于当时的电子技术的限制，多数还是分立元件的模拟电路组成，精度和可靠性比较差，没有远程通信功能。而目前比较先进的电力参数安全保护装置，都是针对大中型电站的，精度高，价格昂贵，中小型电站难以承受。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种测量精度高、保护可靠性高的微机综合监测保护器及监测保护方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种微机综合监测保护器，它包括电参数测量芯片、控制单片机、三相电流输入端、三相电压输入端，在三相电流输入端的三相电流上分别连接一个电流互感器，所述的电流互感器通过滤波电路与电参数测量芯片连接，在三相电压输入端的三相电压上分别连接一个电压互感器，所述的电压互感器通过独立的滤波电路与电参数测量芯片连接，电参数测量芯片与控制单片机连接；在控制单片机上连接有报警输出模块、显示模块、通讯端口和操作按键。

一种微机综合监测保护方法，通过三个电流互感器和三个电压互感器采集三相电流信号和三相电压信号，分别经过滤波电路后送入电参数测量芯片，再由控制单片机读取电参数测量芯片中的三相电参数，并进行分析，最终在显示模块显示电参数，在电参数异常的情况下进行输出报警，同时接收按键指令，并管理远程通信。

本发明所得到的一种微机综合监测保护器及监测保护方法，利用电参数测量芯片监测由电流互感器、电压互感器采集的信号，并经过控制单片机进行分析后确定电力设备的运行状态，实现高精度测量，且能实现快速控制和反应，并设计有输出报警、电力参数显示、按键指令等功能，同时还具有远程通信功能；真正为发电机组提供快速、高精度的保护与测量。

本发明的技术效果为：高精度测量发电机或电网的各种电参数（电压±0.5%、电流±0.5%、频率±0.05%、有功±0.5%、无功±0.5%、功率因数±1%、有功电度±0.5%、无功电度±0.5%）；

提供低频、过频、过压、过流、过载等报警和报警继器触点输出(4路)；

提供低频、过频、过压、过流、过载等报警值的设置调整；

提供99条历史故障记录的查询；

提供标准Modbus协议的R485通信端口，可远程读取测量参数和故障记录，可远程更改设置参数；

自动根据电流判断是否跳闸成功；

功能模块间采用排针排母连接，结构简洁、紧凑、可靠。

本综合保护器的各部分功能：

采样部分：主电路的三相电流信号输入进来，由三个精密电流互感器隔离转换成AC0-2.5mA弱信号，经过滤波电路去除杂波后，送入三相电参数计量芯片；

主电路的三相电压信号输入进来，由三个精密电压互感器隔离转换成AC0-2mA弱信号，经过滤波电路去除杂波后，送入三相电参数计量芯片；

计量部分：ATT7028是一颗高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三相四线应用。集成了六路二阶sigma-deltaADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路。能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数。支持软件校表。软件校表是通过相关的校表寄存器对增益、相位进行补偿，可以将系统误差校正在0.5级表的要求以内。有功校验输出CF1提供瞬时有功功率信息，可以直接接到标准表，进行误差校正。ATT7028A提供一个SPI接口，方便与外部单片机（MCU）之间进行计量参数以及校表参数的传递。所有计量参数都可以通过SPI接口读出。ATT7028A内部的电压监测电路可以保证加电和断电时正常工作。

控制部分：控制核心芯片采用美国ATMEL公司的ATmega64微处理器，此处理器是基于增强的AVR RISC结构的低功耗CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，使其处理速度和效率非常高。ATmega系列的AVR芯片是专为工业级应用设计的，具有高可靠性和稳定性的特点。