一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，該測(cè)頻裝置通過(guò)分頻器和時(shí)鐘脈沖信號(hào)對(duì)機(jī)組和電網(wǎng)的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)量機(jī)組和電網(wǎng)的頻率信號(hào)，測(cè)量結(jié)果較為穩(wěn)定，能同時(shí)測(cè)量機(jī)頻和網(wǎng)頻的多個(gè)分頻狀態(tài)下的信號(hào)，以及發(fā)電機(jī)波形與電網(wǎng)波形的相位差信號(hào)，使得機(jī)組和電網(wǎng)的頻率測(cè)量更加準(zhǔn)確，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組與電網(wǎng)的同步及并網(wǎng)。
【專利說(shuō)明】—種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及水輪發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域，具體涉及水輪發(fā)電機(jī)組的一種測(cè)頻并網(wǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]水輪發(fā)電機(jī)組在開(kāi)機(jī)并網(wǎng)的過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)電機(jī)組的電壓頻率，并跟蹤電網(wǎng)頻率，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組與電網(wǎng)的同步及并網(wǎng)。測(cè)頻裝置對(duì)機(jī)組及電網(wǎng)的電壓信號(hào)進(jìn)行分析處理，以準(zhǔn)確的采集機(jī)組和電網(wǎng)的頻率信號(hào)。目前的測(cè)頻電路有很多，但由于受發(fā)電機(jī)自身高次諧波的影響，波形產(chǎn)生畸變，測(cè)頻信號(hào)往往不能反映真實(shí)的電壓波形信號(hào)，導(dǎo)致并網(wǎng)時(shí)間延長(zhǎng)甚至無(wú)法并網(wǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服測(cè)頻電路存在的以上缺陷，本發(fā)明專利的目的是提供一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，可以準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)頻率，使并網(wǎng)快速穩(wěn)定。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，包括發(fā)電機(jī)隔離變壓器TV1、電網(wǎng)隔離變壓器TV2，發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)經(jīng)發(fā)電機(jī)隔離變壓器TVl降壓隔離后進(jìn)入機(jī)頻濾波整形電路，機(jī)頻濾波整形電路先進(jìn)行濾波、限幅，然后經(jīng)由運(yùn)算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負(fù)半波分別轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，該正、負(fù)半波的方波信號(hào)分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號(hào)端口和時(shí)鐘信號(hào)端口，由負(fù)半波的方波信號(hào)作為邊沿觸發(fā)信號(hào)，而正半波的方波信號(hào)從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該該正半波的方波信號(hào)再經(jīng)反相器進(jìn)一步整形后輸入分頻器⑶4520，分頻器⑶4520的8分頻輸出信號(hào)與時(shí)鐘脈沖信號(hào)用與門(mén)相與后送入PLC輸入端的高數(shù)計(jì)數(shù)口，而其4分頻輸出信號(hào)也輸入PLC的輸入端口作為所述PLC輸入端的高數(shù)計(jì)數(shù)口的中斷觸發(fā)信號(hào)；電網(wǎng)電壓信號(hào)先經(jīng)電網(wǎng)隔離變壓器TV2降壓隔離后進(jìn)入網(wǎng)頻濾波整形電路，網(wǎng)頻濾波整形電路先進(jìn)行濾波、限幅，然后經(jīng)由運(yùn)算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負(fù)半波分別轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，該正、負(fù)半波的方波信號(hào)分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號(hào)端口和時(shí)鐘信號(hào)端口，由負(fù)半波的方波信號(hào)作為邊沿觸發(fā)信號(hào)，而正半波的方波信號(hào)從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該信號(hào)再經(jīng)反相器進(jìn)一步整形后送入PLC輸入端的計(jì)數(shù)口。
[0006]所述機(jī)頻濾波整形電路的負(fù)半波整形電路中并入一個(gè)延時(shí)電容C7作為時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入74LS74雙D觸發(fā)器的負(fù)半波電平進(jìn)行延時(shí)。
[0007]經(jīng)施密特觸發(fā)器產(chǎn)生的機(jī)頻、網(wǎng)頻方波信號(hào)同時(shí)也被輸入與門(mén)，生成相角差信號(hào)，再將時(shí)鐘脈沖信號(hào)與該相角差信號(hào)輸入與門(mén)疊加并輸入PLC的高數(shù)計(jì)數(shù)口，得到發(fā)電機(jī)波形與電網(wǎng)波形的相位差信號(hào)。
[0008]所述的時(shí)鐘脈沖信號(hào)的頻率為IOOKHz。
[0009]所述的時(shí)鐘脈沖信號(hào)是由晶振電路經(jīng)分頻器產(chǎn)生的。[0010]所述的機(jī)頻濾波整形電路由電阻Rf R6、電容Cf C6、二極管Df D4組成。
[0011 ] 所述的網(wǎng)頻濾波整形電路由電阻Rl f R16、電容Cl f C16、二極管D5?D8組成。
[0012]本發(fā)明的水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置通過(guò)分頻器和時(shí)鐘脈沖信號(hào)對(duì)機(jī)組和電網(wǎng)的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)量機(jī)組和電網(wǎng)的頻率信號(hào)，測(cè)量結(jié)果較為穩(wěn)定，能同時(shí)測(cè)量機(jī)頻和網(wǎng)頻的多個(gè)分頻狀態(tài)下的信號(hào)，以及發(fā)電機(jī)波形與電網(wǎng)波形的相位差信號(hào)，使得機(jī)組和電網(wǎng)的頻率測(cè)量更加準(zhǔn)確，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組與電網(wǎng)的同步及并網(wǎng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是時(shí)鐘脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1，來(lái)自發(fā)電機(jī)組的二次電壓信號(hào)先經(jīng)發(fā)電機(jī)隔離變壓器TVl降壓隔離進(jìn)入機(jī)頻濾波整形電路，機(jī)頻濾波整形電路由電阻RfR6、電容CfC6、二極管Df D4組成，再經(jīng)運(yùn)算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將交流正弦波的正負(fù)半波分別整形并輸出正負(fù)二路方波信號(hào)，正負(fù)二路方波信號(hào)被分別輸入由74LS74組成的雙D觸發(fā)器的控制信號(hào)端口 4和時(shí)鐘信號(hào)端口 3，其中負(fù)半波的方波信號(hào)作為邊沿觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)鐘信號(hào)端口 3，而正半波的方波信號(hào)從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，由于74LS74是一種邊沿觸發(fā)器,僅在時(shí)鐘信號(hào)來(lái)時(shí)邊沿觸發(fā)，所以當(dāng)輸入信號(hào)由于干擾而出現(xiàn)變化時(shí)，觸發(fā)器的輸出信號(hào)可不影響，保證正常的信號(hào)輸出。同時(shí)在負(fù)半波整形電路(由LM324、電阻R9、R10組成)中并入了一個(gè)延時(shí)電容C7，延時(shí)電容C7的作用是將作為時(shí)鐘信號(hào)輸入給雙D觸發(fā)器的負(fù)半波方波信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，這樣是為了保證時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)的準(zhǔn)確性，因?yàn)閷?duì)負(fù)半波方波信號(hào)進(jìn)行延時(shí)之后，負(fù)半波方波信號(hào)與正半波方波信號(hào)時(shí)序上有部分重疊，這樣可以保證在負(fù)半波方波信號(hào)對(duì)雙D觸發(fā)器邊沿觸發(fā)的時(shí)候肯定有正半波方波信號(hào)輸入雙D觸發(fā)器，這樣能保證計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。
[0016]正半波的方波信號(hào)從雙D觸發(fā)器輸出后再經(jīng)二個(gè)反相器整形后進(jìn)入分頻器CD4520的輸入管腳1，其中管腳5的8分頻輸出信號(hào)經(jīng)與門(mén)和100KHZ的時(shí)鐘脈沖相與后輸入PLC的高數(shù)計(jì)數(shù)口，管腳4輸出的4分頻信號(hào)作為中斷和觸發(fā)脈沖接入PLC的輸入端。使用分頻器將方波信號(hào)的波形幅度變寬，有利于后面脈沖信號(hào)的分割斬波，將方波信號(hào)跟100KHZ的時(shí)鐘脈沖信號(hào)經(jīng)與門(mén)(U6A)相與，就極大的增加了方波信號(hào)的頻率，計(jì)數(shù)的時(shí)候大大的增加了準(zhǔn)確性。
[0017]來(lái)自電網(wǎng)的二次電壓信號(hào)先經(jīng)電網(wǎng)隔離變壓器TV2降壓隔離進(jìn)入網(wǎng)頻濾波整形電路，網(wǎng)頻濾波整形電路由電阻Rlf R16、電容Clf C16、二極管D5?D8組成，再經(jīng)運(yùn)算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器對(duì)交流正弦波的正負(fù)半波分別整形并輸出正負(fù)二路方波信號(hào)。所述二路方波信號(hào)被分別輸入由74LS74組成的雙D觸發(fā)器的控制信號(hào)端口 11和時(shí)鐘信號(hào)端口 10。輸出信號(hào)再經(jīng)反相器整形后進(jìn)入PLC的高數(shù)計(jì)數(shù)口。網(wǎng)頻的測(cè)量原理跟機(jī)頻一樣，只是由于網(wǎng)頻通常比較穩(wěn)定，網(wǎng)頻測(cè)量電路中省略了分頻電路和時(shí)鐘脈沖。
[0018]另外經(jīng)施密特觸發(fā)器產(chǎn)生的機(jī)頻、網(wǎng)頻正半波方波信號(hào)同時(shí)被輸入與門(mén)(U6C)相與，生成相角差信號(hào)，再將時(shí)鐘脈沖與該相角差信號(hào)輸入與門(mén)(U6D)疊加并輸入PLC的高數(shù)計(jì)數(shù)口，這樣就得到了發(fā)電機(jī)波形與電網(wǎng)波形的相位差信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，其特征在于，包括發(fā)電機(jī)隔離變壓器TV1、電網(wǎng)隔離變壓器TV2，發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)經(jīng)發(fā)電機(jī)隔離變壓器TVl降壓隔離后進(jìn)入機(jī)頻濾波整形電路，機(jī)頻濾波整形電路先進(jìn)行濾波、限幅，然后經(jīng)由運(yùn)算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負(fù)半波分別轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，該正、負(fù)半波的方波信號(hào)分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號(hào)端口和時(shí)鐘信號(hào)端口，由負(fù)半波的方波信號(hào)作為邊沿觸發(fā)信號(hào)，而正半波的方波信號(hào)從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該正半波的方波信號(hào)再經(jīng)反相器進(jìn)一步整形后輸入分頻器CD4520，分頻器CD4520的8分頻輸出信號(hào)與時(shí)鐘脈沖信號(hào)用與門(mén)相與后送入PLC輸入端的高數(shù)計(jì)數(shù)口，而其4分頻輸出信號(hào)也輸入PLC的輸入端口作為所述PLC輸入端的高數(shù)計(jì)數(shù)口的中斷觸發(fā)信號(hào)；電網(wǎng)電壓信號(hào)先經(jīng)電網(wǎng)隔離變壓器TV2降壓隔離后進(jìn)入網(wǎng)頻濾波整形電路，網(wǎng)頻濾波整形電路先進(jìn)行濾波、限幅，然后經(jīng)由運(yùn)算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負(fù)半波分別轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，該正、負(fù)半波的方波信號(hào)分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號(hào)端口和時(shí)鐘信號(hào)端口，由負(fù)半波的方波信號(hào)作為邊沿觸發(fā)信號(hào)，而正半波的方波信號(hào)從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該信號(hào)再經(jīng)反相器進(jìn)一步整形后送入PLC輸入端的計(jì)數(shù)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，其特征在于，所述機(jī)頻濾波整形電路的負(fù)半波整形電路中并入一個(gè)延時(shí)電容C7作為時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入74LS74雙D觸發(fā)器的負(fù)半波電平進(jìn)行延時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，其特征在于，經(jīng)施密特觸發(fā)器產(chǎn)生的機(jī)頻、網(wǎng)頻方波信號(hào)同時(shí)也被輸入與門(mén)，生成相角差信號(hào)，再將時(shí)鐘脈沖信號(hào)與該相角差信號(hào)輸入與門(mén)疊加并輸入PLC的高數(shù)計(jì)數(shù)口，得到發(fā)電機(jī)波形與電網(wǎng)波形的相位差信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，其特征在于，所述的時(shí)鐘脈沖信號(hào)的頻率為IOOKHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，其特征在于，所述的時(shí)鐘脈沖信號(hào)是由晶振電路經(jīng)分頻器產(chǎn)生的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，其特征在于，所述的機(jī)頻濾波整形電路由電阻R1?R6、電容C1?C6、二極管D1?D4組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)頻裝置，其特征在于，所述的網(wǎng)頻濾波整形電路由電阻Rll?R16、電容Cll?C16、二極管D5?D8組成。
【文檔編號(hào)】G01R23/10GK103487650SQ201310465380
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】徐國(guó)君, 金華頻, 徐錦才, 董大富, 張巍, 王曉罡, 熊杰, 周雨風(fēng) 申請(qǐng)人:水利部農(nóng)村電氣化研究所, 杭州思綠能源科技有限公司