專利名稱：一種超低頻信號檢出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種專門檢出超低頻信號裝置，特別是一種能用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定 器(PSS)功能投運試驗的裝置。屬電力檢測用具領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power System Stabilizer,簡稱PSS)是勵磁系統(tǒng)的一個附加 功能，它是常用的阻尼控制器，其實質(zhì)是提供勵磁系統(tǒng)的一個附加信號，通過勵磁系統(tǒng)去增 加發(fā)電機的阻尼轉(zhuǎn)矩。主要功能是抑制低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)穩(wěn)定 器對機間振蕩有很好的阻尼效果，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。電力 系統(tǒng)穩(wěn)定器可用發(fā)電機轉(zhuǎn)子速度、加速功率或系統(tǒng)頻率，以及這些信號的組合作為輸入信 號。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS試驗是抽取與電力系統(tǒng)中有關(guān)低頻振蕩的信號，如發(fā)電機的有功 功率、頻率、轉(zhuǎn)速等，經(jīng)過動態(tài)分析儀加以處理。 而進入動態(tài)分析儀的信號是一種低頻信號，這種低頻信號需由專門的低頻檢出裝 置提供。這種裝置有一定的市場需求，因此我們研發(fā)了這種超低頻信號檢出裝置。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的一個目的是發(fā)明一種采用無源靜態(tài)切割和有源動態(tài)切割方式，解決 從三相交流電壓信號中檢測出有效值大于O. 01V、頻率0 5Hz的超低頻正弦調(diào)制電壓信號 的超低頻信號檢出裝置。 本實用新型的另一個目的是從3相(線電壓有效值100V)電壓互感器輸出中檢出 有效值大于0. 01V、頻率0 5Hz的超低頻正弦調(diào)制電壓信號，供動態(tài)分析儀使用，高于5Hz 的電壓信號以_40db/10倍頻程衰減的裝置。 本實用新型的技術(shù)方案是超低頻信號檢出裝置由隔離電路(1)、三相整流濾波 電路(2)、無源靜態(tài)切割電路(3)、有源動態(tài)切割電路(4) 、二階低通濾波電路(5)、增益調(diào)節(jié) 及輸出限幅電路(6)和電源電路(7)七個單元電路構(gòu)成，其中隔離電路(1)由三相電壓互 感器組成，發(fā)電機控制柜的三相交流信號與隔離電路(1)中的互感器的一次側(cè)相連，隔離 電路(1)中的互感器的二次側(cè)信號0UT1接入到三相整流濾波電路(2)的IN1線，電壓信號 經(jīng)過三相整流濾波電路(2)的整流濾波后的輸出信號0UT2，通過IN2進入到無源靜態(tài)切割 電路(3)，所切割的電壓信號0UT3通過IN3輸入到有源動態(tài)切割電路(4)中進行動態(tài)切割， 之后0UT4通過IN4進入到二階低通濾波電路(5)環(huán)節(jié)、最后經(jīng)過IN5進行增益調(diào)節(jié)及輸出 限幅電路(6)，增益調(diào)節(jié)限幅，輸出待處理的低頻信號0UT6，其電源電路(6)中的18V電源 接運算放大器(084)的第4腳，電源電路(6)中的負12V電源接運算放大器(084)的11腳 和集成電路(CM336)第2腳。 所述的無源靜態(tài)切割電路(3)由三個穩(wěn)壓管(VW1、 VW2、 VW3)和一個負載電阻 (R6)串連而成，其輸入端IN2接三相整流濾波電路(2)的輸出端0UT2，其輸出電壓為取自 于負載電阻(R6)兩端的電壓；所述的有源動態(tài)切割電路(4)由運算放大器(084)、集成電路(CM336)及電阻(R3、 R4)、電解電容(C8)外圍元件組成；運算放大器(084)的第1腳、 第2腳與電位器、電解電容(C8)正極、電阻(R3)相連，集成電路(CM336)的第1腳與電位 器和電阻(R4)相連，集成電路(CM336)的第2腳接電源電路(7)的-12V的電源，集成電路 (CM336)的第3腳是輸出端，與電阻(R3、R4)及電解電容(C8)負極相連。 本實用新型工作原理裝置電路原理如圖1所示，主要由隔離電路(1)、三相整流 濾波電路(2)、無源靜態(tài)切割電路(3)、有源動態(tài)切割電路(4) 、二階低通濾波電路(5)、增益 調(diào)節(jié)及輸出限幅電路(6)、電源電路(7)共七個單元電路組成。其中隔離電路(1)由三相電 壓互感器組成，發(fā)電機控制柜的三相交流信號與隔離電路(1)中的互感器一次測相連，隔 離電路(1)中的互感器二次測接入到三相整流濾波電路(2)，詳見圖2中的0UT1跟圖3中 的IN1相連接，電壓信號經(jīng)過整流濾波后，進入到靜態(tài)切割環(huán)節(jié)(圖3中的0UT2與圖4中的 IN2連接)、所切割的電壓信號再次經(jīng)過動態(tài)切割(圖4中的0UT3與圖5中的IN3連接)、 之后進入到二階濾波環(huán)節(jié)(圖5中的0UT4與圖6中的IN4連接)、最后經(jīng)過增益調(diào)節(jié)限幅 環(huán)節(jié)(圖6中的0UT5與圖7中的IN5連接)，輸出待處理的低頻信號(由圖7中的0UT6輸 出)。電源電路(7)的正18V的電源接運算放大器(084)的第4腳，-12V的電源接運算放 大器(084)的11腳和集成電路(CM336)的第2腳，見圖8和圖5。 本實用新型裝置成功的濾除了高頻信號，檢出了低頻信號；低頻信號在一定范圍 內(nèi)電壓連續(xù)可調(diào)，相位移符合要求；有較強的抗電磁干擾能力，能在強電磁干擾的環(huán)境正常 工作。經(jīng)過現(xiàn)場驗證，完全滿足PSS試驗的要求。

圖1為本實用新型超低頻信號檢出裝置的原理示意框圖。 圖2為本實用新型超低頻信號檢出裝置中的隔離電路圖(1)圖。 圖3為本實用新型超低頻信號檢出裝置中的三相整流濾波電路(2)圖。 圖4為本實用新型超低頻信號檢出裝置中的無源靜態(tài)切割電路(3)圖。 圖5為本實用新型超低頻信號檢出裝置中的有源動態(tài)切割電路(4)圖。 圖6為本實用新型超低頻信號檢出裝置中的二階低通濾波電路(5)圖。 圖7為本實用新型超低頻信號檢出裝置中的增益調(diào)節(jié)及輸出限幅電路(6)圖。 圖8為本實用新型超低頻信號檢出裝置中的電源電路(7)圖。 1-隔離電路；2-三相整流濾波電路；3-無源靜態(tài)切割電路；4_有源動態(tài)切割電 路；5-二階低通濾波電路；6-增益調(diào)節(jié)及輸出限幅電路；7-電源電路。
具體實施方式1、隔離電路 隔離電路(1)由三個高保真電壓互感器按原、副邊均為三角形接法聯(lián)接而成。發(fā) 電機所發(fā)出的，經(jīng)電站控制柜中的電壓互感器第一次隔離后的100V電壓，經(jīng)過這組互感器 再次隔離后，以不失真方式輸入到此超低頻信號檢出裝置中。主要目的是防止輸入信號可 能存在的高壓竄入動態(tài)分析儀，保護動態(tài)分析儀的安全。 2、三相整流濾波電路 三相整流電路(2)由二級管(VD1 VD6)組成，濾波電路由電阻(R5)、電容(C7)組成，經(jīng)過整流后，三相交流電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)?00Hz的脈動直流信號，然后經(jīng)過濾波電路， 在保留0 5Hz調(diào)制信號的同時將300Hz的脈動成份濾除。 3、無源靜態(tài)切割電路 無源靜態(tài)切割電路(3)由穩(wěn)壓管(VW1、VW2、VW3)、電阻(R6)組成。其主要功能是 對濾除300Hz脈動成份后的主信號實施一級靜態(tài)峰值切割，使切割后的主信號在全部保留 0 5Hz有用信號的基礎(chǔ)上，直流電位下降到有源電路的安全范圍內(nèi)。 4、有源動態(tài)切割電路 有源動態(tài)切割電路(4)由運算放大器(084)、動態(tài)切割集成電路(CM336)及電阻
(R3、R4)、電平調(diào)節(jié)電位器(RW1)、電容(C8)組成。其主要功能是對主信號實施二級動態(tài)峰
值切割，為主信號進入主濾波電路作必要的預(yù)處理。調(diào)節(jié)動態(tài)切割電路中的電平調(diào)節(jié)電位
器(RW1)，系統(tǒng)輸出端可得到穩(wěn)定的靜態(tài)輸出電平，輸出電平可調(diào)范圍為_4 6V，測試時根
據(jù)需要預(yù)先調(diào)定。 5、二階低通濾波電路 二階低通濾波電路(5)由運算放大器(084)、電阻(R7、R8、R9、R10)、電容(C9、C10) 組成，是一個壓控電壓源型二階低通濾波電路，濾波增益約7db。為保證通帶內(nèi)幅頻特性的 均衡，在設(shè)計上人為使5Hz頻率截止點上的增益適量提升。主信號IN4從電阻(R7)輸入， 濾波后的信號從運算放大器(084)的第7腳輸出，通帶頻率范圍0 5Hz，在頻率2Hz時的 相位移小于15度，頻率高于5Hz的信號則按照40dB每10倍頻程的速度衰減。 6、增益調(diào)節(jié)及輸出限幅電路 增益調(diào)節(jié)及輸出限幅電路(6)由增益調(diào)節(jié)電路和輸出限幅電路兩部份構(gòu)成，其中 增益調(diào)節(jié)電路由運算放大器(0S4)、電阻(R11、R12)及增益調(diào)節(jié)電位器(RW2)組成，放大倍 數(shù)為1. 9 11倍，主要作用是實現(xiàn)濾波后的信號放大，使較小的信號也易于觀測分析，調(diào)節(jié) 增益調(diào)節(jié)電位器(RW2)即可實現(xiàn)此功能。其中輸出限幅電路由電阻(R13)、穩(wěn)壓管(VW4、 VW5)組成，主要作用是限制輸出信號幅值，保護動態(tài)分析儀的安全，最大限幅值為8. 9V，若 輸出電壓信號的峰值超過±8. 9V時將使波形發(fā)生畸變失真，影響分析結(jié)果。 7、電源電路 電源電路(7)由正負電源組成，正電源由穩(wěn)壓集成電路7818完成，輸出18V的直 流電壓，負電源由穩(wěn)壓集成電路7912完成，輸出-12V的直流電壓。正負電源均帶有工作指 示燈，通過儀器的面板可知正負電源的工作情況。 上述電路中，隔離電路、三相整流濾波電路、二階低通濾波電路、增益調(diào)節(jié)及輸出 限幅電路、電源電路的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成熟。
權(quán)利要求一種超低頻信號檢出裝置其特征是由隔離電路(1)、三相整流濾波電路(2)、無源靜態(tài)切割電路(3)、有源動態(tài)切割電路(4)、二階低通濾波電路(5)、增益調(diào)節(jié)及輸出限幅電路(6)和電源電路(7)七個單元電路構(gòu)成，其中隔離電路(1)由三相電壓互感器組成，發(fā)電機控制柜的三相交流信號與隔離電路(1)中的互感器的一次側(cè)相連，隔離電路(1)中的互感器的二次側(cè)信號OUT1接入到三相整流濾波電路(2)的IN1線，電壓信號經(jīng)過三相整流濾波電路(2)的整流濾波后的輸出信號OUT2，通過IN2進入到無源靜態(tài)切割電路(3)，所切割的電壓信號OUT3通過IN3輸入到有源動態(tài)切割電路(4)中進行動態(tài)切割，之后OUT4通過IN4進入到二階低通濾波電路(5)環(huán)節(jié)、最后經(jīng)過IN5進行增益調(diào)節(jié)及輸出限幅電路(6)，增益調(diào)節(jié)限幅，輸出待處理的低頻信號OUT6，其電源電路(6)中的正18V電源接運算放大器(084)的第4腳，電源電路(6)中的負12V電源接運算放大器(084)的11腳和集成電路(CM336)第2腳。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻信號檢出裝置，其特征在于所述的無源靜態(tài)切割電路 (3)由三個穩(wěn)壓管(VW1、 VW2、 VW3)和一個負載電阻(R6)串連而成，其輸入端IN2接三相 整流濾波電路(2)的輸出端0UT2，其輸出電壓為取自于負載電阻(R6)兩端的電壓；所述的 有源動態(tài)切割電路(4)由運算放大器(084)、集成電路(CM336)及電阻(R3、 R4)、電解電容 (C8)外圍元件組成；運算放大器(084)的第l腳、第2腳與電位器、電解電容(C8)正極、電 阻(R3)相連，集成電路(CM336)的第1腳與電位器和電阻(R4)相連，集成電路(CM336)的 第2腳接電源電路(7)的-12V的電源，集成電路(CM336)的第3腳是輸出端，與電阻(R3、 R4)及電解電容(C8)負極相連。
專利摘要本實用新型涉及一種超低頻信號檢出裝置，用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)功能投運試驗。其電路由隔離電路、三相整流濾波電路、無源靜態(tài)切割電路、有源動態(tài)切割電路、二階低通濾波電路、增益調(diào)節(jié)及輸出限幅電路、電源電路共七個單元電路組成。本實用新型裝置主要功能是從3相(線電壓有效值100V)電壓互感器輸出中檢出有效值大于0.01V、頻率0～5Hz的超低頻正弦調(diào)制電壓信號供動態(tài)分析儀使用，高于5Hz的電壓信號以-40db/10倍頻程衰減。本裝置成功濾除了高頻信號，檢出了低頻信號；低頻信號，在一定范圍內(nèi)電壓連續(xù)可調(diào)，相位移符合要求；有較強的抗電磁干擾能力，能在強電磁干擾的環(huán)境下正常工作。
文檔編號G01R31/00GK201464581SQ20092011175
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者何磊, 劉海鵬, 盧誠 申請人:昆明理工大學(xué)