CN204359870U - 一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置，包括与微处理器CPU连接用于检测电网电压和发电机电压相位差的相位差检测信号输入电路，相位差检测信号输入电路包括发电机电压频率输入电路和电网电压频率输入电路，发电机电压频率输入电路包括用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器，隔离互感器的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器与微处理器CPU连接；电网电压频率输入电路包括用于提取电网电压频率信号的隔离互感器，隔离互感器的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器与微处理器CPU连接。本实用新型具有测量电压及频率范围广，测量精度高、抗干扰性强等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置。
背景技术
水轮机调速控制包括启动，调速，并网，负荷调节四个过程，调速控制过程中的相关参数（例如电压及频率）变化范围相当广，水轮机启动和调速阶段，建压之前机端电压在1V以内，建压之后机端电压上升到数百伏，频率从0Hz逐渐增长到高于50Hz，最后稳定在50Hz左右，输入电压、频率变化范围非常广，目前所使用的集成型电能质量监测设备往往都是针对电网工频条件下开发设计，用于测量计算电网较为稳定的三相交流参数，很难做到既测量范围广泛，又满足高精度的要求，并不适用于并网前大范围变化的参数测量。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置，它具有测量电压及频率范围广，测量精度高等特点。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置，包括主要由电流互感器TA1、电流型电压互感器TA2和电能测量芯片U1组成的电网电压及功率测量电路，和主要由电流互感器TA3、电流型电压互感器TA4和电能测量芯片U2组成的发电机电压及功率测量电路，电能测量芯片U1和电能测量芯片U2所输出的信号分别输入微处理器CPU；微处理器CPU所处理的信号经通讯模块输出；还包括与微处理器CPU连接用于检测电网电压和发电机电压相位差的相位差检测信号输入电路，相位差检测信号输入电路包括发电机电压频率输入电路和电网电压频率输入电路，发电机电压频率输入电路包括用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器TA5，隔离互感器TA5的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器U8与微处理器CPU连接；电网电压频率输入电路包括用于提取电网电压频率信号的隔离互感器TA6，隔离互感器TA6的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器U8与微处理器CPU连接。
本实用新型进一步改进在于：
滤波二极管双向限幅电路包括对称设置于信号输入端两侧的一对限流电阻，一对限流电阻与信号输出端之间并联一对反向设置的二极管，二极管双向限幅电路的信号输出端与运算放大器的同相输入端和反向输入端连接，且用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器TA5和用于提取电网电压频率信号的隔离互感器TA6的同名端所对应的运算放大器输入端同相，运算放大器的输出端与光电耦合器U8的输入端连接。
二极管双向限幅电路的输入端并联高频滤波电容。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本实用新型相位差检测信号输入电路包括结构相同的发电机电压频率输入电路和电网电压频率输入电路：包括隔离互感器，隔离互感器的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器与微处理器CPU连接，本实用新型通过与隔离互感器连接的二极管双向限幅电路将宽范围的电压统一整形成相同频率的具有正负极性的方波信号，实现了宽电压范围的测量；滤波二极管双向限幅电路包括对称设置于信号输入端两侧的一对限流电阻，一对限流电阻与信号输出端之间并联一对反向设置的二极管，二极管双向限幅电路的信号输出端与运算放大器的同相输入端和反向输入端连接，且用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器和用于提取电网电压频率信号的隔离互感器的同名端所对应的运算放大器输入端同相，运算放大器的输出端与光电耦合器的输入端连接，二极管双向限幅电路中二极管直接并联在电路两端，简化了电路结构，并提高了测量灵敏度，最低输入电压高于0.2伏，通过运算放大器对二极管双向限幅电路的输出信号整形成双极性方波，提高了测量精度；二极管双向限幅电路的输入端并联高频滤波电容，与前级电阻构成一阶滤波电路，用于滤除现场高次谐波，提高了抗干扰能力，本实用新型具有测量电压及频率范围广，测量精度高、抗干扰性强等特点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型二极管双向限幅电路的结构示意图。
在附图中： U3、微处理器CPU；U8、光电耦合器。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
由图1所示的实施例可知，本实施例包括主要由电流互感器TA1、电流型电压互感器TA2和电能测量芯片U1（型号：MCP3909）组成的电网电压及功率测量电路，和主要由电流互感器TA3、电流型电压互感器TA4和电能测量芯片U2（型号：MCP3909）组成的发电机电压及功率测量电路，电能测量芯片U1和电能测量芯片U2所输出的信号分别输入微处理器CPU（型号：dspic33FJ64GP710）；微处理器CPU所处理的信号经通讯模块（型号：SP3232）和通讯模块（型号：MAX485）输出；还包括与微处理器CPU连接用于检测电网电压和发电机电压相位差的相位差检测信号输入电路，相位差检测信号输入电路包括发电机电压频率输入电路和电网电压频率输入电路，发电机电压频率输入电路包括用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器TA5，隔离互感器TA5的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器U8（型号：TLP521）与微处理器CPU U3连接；电网电压频率输入电路包括用于提取电网电压频率信号的隔离互感器TA6，隔离互感器TA6的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器U8与微处理器CPU连接；滤波二极管双向限幅电路包括对称设置于信号输入端两侧的一对限流电阻，一对限流电阻与信号输出端之间并联一对反向设置的二极管，二极管双向限幅电路的信号输出端与比较器（即运算放大器）（型号：LM393AD）的同相输入端和反向输入端连接，且用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器TA5和用于提取电网电压频率信号的隔离互感器TA6的同名端所对应的比较器输入端同相，比较器的输出端与光电耦合器U8的输入端连接；二极管双向限幅电路的输入端并联高频滤波电容。
工作原理：
二极管双向限幅电路输出信号为截断后的正弦信号，输入由比较器及外围电路组成的迟滞比较器，将截断的周期信号整形成只含高低电平的双极性方波信号，电压最低可测量至0.2V，迟滞比较器输出信号输入光耦隔离电路，将双极性方波电压转换成高电平为3.3V的单极性方波电压，光电耦合器的输出为含频率、频差信息的双路方波信号，送入微处理器CPU；发电机电压及电流信号经电流互感器TA3、电流型电压互感器TA4后转变为毫安级的电流信号，电流信号经采样电路，由采样电阻采样放大，转变为差分电压信号分别送入电能测量芯片的电压电流输入引脚，芯片输出含电压有效值，有功功率信息的SPI数字信号，送入下级电路处理。
Claims (3)
1.一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置，其特征在于：包括主要由电流互感器TA1、电流型电压互感器TA2和电能测量芯片U1组成的电网电压及功率测量电路，和主要由电流互感器TA3、电流型电压互感器TA4和电能测量芯片U2组成的发电机电压及功率测量电路，所述电能测量芯片U1和所述电能测量芯片U2所输出的信号分别输入微处理器CPU；微处理器CPU所处理的信号经通讯模块输出；还包括与微处理器CPU连接用于检测电网电压和发电机电压相位差的相位差检测信号输入电路，所述相位差检测信号输入电路包括发电机电压频率输入电路和电网电压频率输入电路，所述发电机电压频率输入电路包括用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器TA5，所述隔离互感器TA5的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器（U8）与微处理器CPU连接；所述电网电压频率输入电路包括用于提取电网电压频率信号的隔离互感器TA6，所述隔离互感器TA6的输出端依次通过二极管双向限幅电路和光电耦合器（U8）与微处理器CPU连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置，其特征在于：滤波二极管双向限幅电路包括对称设置于信号输入端两侧的一对限流电阻，所述一对限流电阻与信号输出端之间并联一对反向设置的二极管，所述二极管双向限幅电路的信号输出端与运算放大器的同相输入端和反向输入端连接，且用于提取发电机电压频率信号的隔离互感器TA5和用于提取电网电压频率信号的隔离互感器TA6的同名端所对应的运算放大器输入端同相，所述运算放大器的输出端与光电耦合器（U8）的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于小型水轮发电机组调速器的综合测量装置，其特征在于：所述二极管双向限幅电路的输入端并联高频滤波电容。
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| CN110912525A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-03-24 | 武汉武水电气技术有限责任公司 | 一种高油压微机调速器 |
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