CN103487650B - 一种水轮发电机组的测频装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水轮发电机组的测频装置，该测频装置通过分频器和时钟脉冲信号对机组和电网的电压信号进行处理，能够较为准确的测量机组和电网的频率信号，测量结果较为稳定，能同时测量机频和网频的多个分频状态下的信号，以及发电机波形与电网波形的相位差信号，使得机组和电网的频率测量更加准确，以实现机组与电网的同步及并网。
Description
技术领域
本发明涉及水轮发电机组领域，具体涉及水轮发电机组的一种测频并网装置。
背景技术
水轮发电机组在开机并网的过程中需要实时测量发电机组的电压频率，并跟踪电网频率，以实现机组与电网的同步及并网。测频装置对机组及电网的电压信号进行分析处理，以准确的采集机组和电网的频率信号。目前的测频电路有很多，但由于受发电机自身高次谐波的影响，波形产生畸变，测频信号往往不能反映真实的电压波形信号，导致并网时间延长甚至无法并网。
发明内容
为了克服测频电路存在的以上缺陷，本发明专利的目的是提供一种水轮发电机组的测频装置，可以准确测量发电机及电网频率，使并网快速稳定。
本发明的技术方案：一种水轮发电机组的测频装置，包括发电机隔离变压器TV1、电网隔离变压器TV2，发电机电压信号经发电机隔离变压器TV1降压隔离后进入机频滤波整形电路，机频滤波整形电路先进行滤波、限幅，然后经由运算放大器LM324组成的施密特触发器将正弦波形的正、负半波分别转换为方波信号，该正、负半波的方波信号分别输入74LS74双D触发器的控制信号端口和时钟信号端口，由负半波的方波信号作为边沿触发信号，而正半波的方波信号从该双D触发器的同相位端口输出，该该正半波的方波信号再经反相器进一步整形后输入分频器CD4520，分频器CD4520的8分频输出信号与时钟脉冲信号用与门相与后送入PLC输入端的高数计数口，而其4分频输出信号也输入PLC的输入端口作为所述PLC输入端的高数计数口的中断触发信号；电网电压信号先经电网隔离变压器TV2降压隔离后进入网频滤波整形电路，网频滤波整形电路先进行滤波、限幅，然后经由运算放大器LM324组成的施密特触发器将正弦波形的正、负半波分别转换为方波信号，该正、负半波的方波信号分别输入74LS74双D触发器的控制信号端口和时钟信号端口，由负半波的方波信号作为边沿触发信号，而正半波的方波信号从该双D触发器的同相位端口输出，该信号再经反相器进一步整形后送入PLC输入端的计数口。
所述机频滤波整形电路的负半波整形电路中并入一个延时电容C7作为时钟信号对输入74LS74双D触发器的负半波电平进行延时。
经施密特触发器产生的机频、网频方波信号同时也被输入与门，生成相角差信号，再将时钟脉冲信号与该相角差信号输入与门叠加并输入PLC的高数计数口，得到发电机波形与电网波形的相位差信号。
所述的时钟脉冲信号的频率为100KHz。
所述的时钟脉冲信号是由晶振电路经分频器产生的。
所述的机频滤波整形电路由电阻R1~R6、电容C1~C6、二极管D1~D4组成。
所述的网频滤波整形电路由电阻R11~R16、电容C11~C16、二极管D5~D8组成。
本发明的水轮发电机组的测频装置通过分频器和时钟脉冲信号对机组和电网的电压信号进行处理，能够较为准确的测量机组和电网的频率信号，测量结果较为稳定，能同时测量机频和网频的多个分频状态下的信号，以及发电机波形与电网波形的相位差信号，使得机组和电网的频率测量更加准确，以实现机组与电网的同步及并网。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图。
图2是时钟脉冲信号产生电路结构示意图。
具体实施方式
如图1，来自发电机组的二次电压信号先经发电机隔离变压器TV1降压隔离进入机频滤波整形电路，机频滤波整形电路由电阻R1~R6、电容C1~C6、二极管D1~D4组成，再经运算放大器LM324组成的施密特触发器将交流正弦波的正负半波分别整形并输出正负二路方波信号，正负二路方波信号被分别输入由74LS74组成的双D触发器的控制信号端口4和时钟信号端口3，其中负半波的方波信号作为边沿触发信号输入时钟信号端口3，而正半波的方波信号从该双D触发器的同相位端口输出，由于74LS74是一种边沿触发器，仅在时钟信号来时边沿触发，所以当输入信号由于干扰而出现变化时，触发器的输出信号可不影响，保证正常的信号输出。同时在负半波整形电路（由LM324、电阻R9、R10组成）中并入了一个延时电容C7，延时电容C7的作用是将作为时钟信号输入给双D触发器的负半波方波信号进行延时，这样是为了保证时钟信号触发的准确性，因为对负半波方波信号进行延时之后，负半波方波信号与正半波方波信号时序上有部分重叠，这样可以保证在负半波方波信号对双D触发器边沿触发的时候肯定有正半波方波信号输入双D触发器，这样能保证计数的准确性。
正半波的方波信号从双D触发器输出后再经二个反相器整形后进入分频器CD4520的输入管脚1，其中管脚5的 8分频输出信号经与门和100KHZ的时钟脉冲相与后输入PLC的高数计数口，管脚4输出的4分频信号作为中断和触发脉冲接入PLC的输入端。使用分频器将方波信号的波形幅度变宽，有利于后面脉冲信号的分割斩波，将方波信号跟100KHZ的时钟脉冲信号经与门（U6A）相与，就极大的增加了方波信号的频率，计数的时候大大的增加了准确性。
来自电网的二次电压信号先经电网隔离变压器TV2降压隔离进入网频滤波整形电路，网频滤波整形电路由电阻R11~R16、电容C11~C16、二极管D5~D8组成，再经运算放大器LM324组成的施密特触发器对交流正弦波的正负半波分别整形并输出正负二路方波信号。所述二路方波信号被分别输入由74LS74组成的双D触发器的控制信号端口11和时钟信号端口10。输出信号再经反相器整形后进入PLC的高数计数口。网频的测量原理跟机频一样，只是由于网频通常比较稳定，网频测量电路中省略了分频电路和时钟脉冲。
另外经施密特触发器产生的机频、网频正半波方波信号同时被输入与门（U6C）相与，生成相角差信号，再将时钟脉冲与该相角差信号输入与门（U6D）叠加并输入PLC的高数计数口，这样就得到了发电机波形与电网波形的相位差信号。
Claims (5)
1. 一种水轮发电机组的测频装置，其特征在于，包括发电机隔离变压器TV1、电网隔离变压器TV2，发电机电压信号经发电机隔离变压器TV1降压隔离后进入机频滤波整形电路，机频滤波整形电路先进行滤波、限幅，然后经由运算放大器LM324组成的施密特触发器将正弦波形的正、负半波分别转换为方波信号，该正、负半波的方波信号分别输入74LS74双D触发器的控制信号端口和时钟信号端口，由负半波的方波信号作为边沿触发信号，而正半波的方波信号从该双D触发器的同相位端口输出，该正半波的方波信号再经反相器进一步整形后输入分频器CD4520，分频器CD4520的8分频输出信号与时钟脉冲信号用与门相与后送入PLC输入端的高数计数口，而其4分频输出信号也输入PLC的输入端口作为所述PLC输入端的高数计数口的中断触发信号；电网电压信号先经电网隔离变压器TV2降压隔离后进入网频滤波整形电路，网频滤波整形电路先进行滤波、限幅，然后经由运算放大器LM324组成的施密特触发器将正弦波形的正、负半波分别转换为方波信号，该正、负半波的方波信号分别输入74LS74双D触发器的控制信号端口和时钟信号端口，由负半波的方波信号作为边沿触发信号，而正半波的方波信号从该双D触发器的同相位端口输出，该正半波的方波信号再经反相器进一步整形后送入PLC输入端的计数口；所述机频滤波整形电路的负半波整形电路中并入一个延时电容C7作为时钟信号对输入74LS74双D触发器的负半波电平进行延时；经施密特触发器产生的机频、网频方波信号同时也被输入与门，生成相角差信号，再将时钟脉冲信号与该相角差信号输入与门叠加并输入PLC的高数计数口，得到发电机波形与电网波形的相位差信号。
2. 根据权利要求1所述的一种水轮发电机组的测频装置，其特征在于，所述的时钟脉冲信号的频率为100KHz。
3. 根据权利要求2所述的一种水轮发电机组的测频装置，其特征在于，所述的时钟脉冲信号是由晶振电路经分频器产生的。
4. 根据权利要求1所述的一种水轮发电机组的测频装置，其特征在于，所述的机频滤波整形电路由电阻R1~R6、电容C1~C6、二极管D1~D4组成。
5. 根据权利要求1所述的一种水轮发电机组的测频装置，其特征在于，所述的网频滤波整形电路由电阻R11~R16、电容C11~C16、二极管D5~D8组成。
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