[實用新型]實驗同步發電機功角測量裝置

有效

• 申請號: 200920215905.5
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN201749171U
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 黃華圣;袁禮;吳敏;葉青
• 申請（專利權）人: 浙江天煌科技實業有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R25/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本實用新型涉及一種同步發電機的功角測量裝置，尤其涉及一種實驗同步發電機功角測量裝置。?

背景技術

隨著國家經濟實力的不斷上升，國家對高等教育和職業教育的投入不斷增加，高校對專業實驗、實訓設備的需求也迅速上升，促進了國內專業教育裝備行業的快速發展。?

對于高校開設有電力自動化及相關專業而言，??“功角”是多門專業課程必須講述的重要概念，包括電力系統穩態分析、電力系統暫態分析、電力系統自動化等。如何通過實驗的方式使學生掌握功角的概念及在電力系統中的重要性，其首要解決的問題是實驗發電機的功角測量問題。同樣對于具有電力系統動模的學校而言，要對物理仿真的電力系統展開研究，也必須解決實驗發電機功角測量問題。?

由于實驗室環境的特殊性，實驗發電機又多為小功率(一般小于50kW)，且經過特殊設計，以實現小功率發電機模擬電力工業現場大功率發電機特性的目的。因此實驗發電機的功角測量一般不采用電力工業現場的功角測量方式。?

傳統實驗發電機功角測量方式是基于閃光測速原理來測量功角δ。即在發電機端部固定一個以轉子軸為圓心的帶刻度圓盤，在轉子的端部安裝帶指針。閃光源多采用日光燈，閃光頻率與電源電壓頻率一致，再通過在電路中串接電容等方式使加在日光燈兩端的交流電波形為尖峰波，是閃光持續時間縮短，只有在電壓峰值附近時才閃光。這樣，日光燈的閃光時刻便可以代表所施電壓的相位。如果電機旋轉一周所需的時間與閃關燈兩次閃光的間隔時間相等或是整數倍，則指針每次到達同一位置時通過眼睛觀察就好像停在一個地方不動，此時發電機電壓頻率與電源頻率同步。發電機與系統并網后，在輸出有功功率＝0時，發電機電勢Eq與系統電壓Us的頻率同步，則功角δ＝0，此時指針所所指刻度即是δ＝0的位置。當增加發電機有功功率輸出時，功角δ將從零增加到δ1，此時通過閃光燈觀測到的指針將處于一個新的位置，這新的位置與原來δ＝0的位置的夾角值乘以發電機極對數便是功角值δ1。采用此種方式的缺點在于精度很低、觀察不方便，可操作性差，且只能檢測功角值，不能檢測機組轉速等其它相關參數。?

發明內容

本實用新型的目的是針對傳統技術的缺點和不足，提供一種試驗同步發電機的功角測量裝置。?

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：一種實驗同步發電機功角測量裝置，它包括光電編碼器，信號處理單元，功角計算單元和人機界面；其中，所述光電編碼器、信號處理單元和功角計算單元依次相連，人機界面與功角計算單元相連；所述功角計算單元包括通信口和模擬量輸出接口。?

本實用新型的有益效果是：本實用新型的功角測量裝置利用光電編碼器得到發電機轉軸位置信號，再根據經信號處理單元處理過的發電機端電壓信號或系統側電壓信號，由功角計算單元直接計算出發電機功角，測量精度高，結構簡單可靠，使用方便，便于用戶開展實驗教學。?

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的實驗同步發電機功角測量裝置的結構示意框圖；?

圖2是信號處理單元的電路圖。?

具體實施方式

本實用新型提出一種同步發電機功角測量裝置，適用于電力系統動模發電機組和實驗發電機組。發電機轉子同軸裝設具有過零脈沖的光電編碼器，發電機端或系統側裝設電壓互感器。功角測量裝置包括信號處理單元和功角計算單元，信號處理單元將電壓互感器二次側正弦波信號轉換為同頻方波以及將編碼器脈沖信號轉換為與功角計算單元匹配的同頻脈沖信號；功角計算單元通過采集編碼器的脈沖信號以及方波信號，通過程序算法處理，即可計算出發電機功角δ，并通過人機界面顯示，通過通信或模擬量的方式輸出。?

光電編碼器每轉1周發出固定數量值的A、B脈沖和一個Z脈沖(過零脈沖)，功角計算單元測得兩個Z脈沖的時間差為ΔT1或對時基脈沖計數值為C1(如不考慮系統頻率波動所帶來的ΔT1或C1的變化，則ΔT1或C1可以采用固定值)，在發電機輸出有功功率P＝0時測得Z脈沖與發電機端或系統側電壓過零點的時間差為ΔT0或對時基脈沖計數值為C0，任一Z脈沖與定子電壓過零點的時間差為ΔT2或對時基脈沖計數值為C2，則δ＝(ΔT2-ΔT0)*P*360/ΔT1或δ＝(C2-C0)*P*360/C1，P為發電機極對數，δ值的精度與功角計算單元的定時器精度或時基脈沖頻率成正比。δ值可以通過與功角計算單元連接的人機界面顯示或轉換為模擬量信號輸出。?

為讓本實用新型的特征和優點更加清楚的被了解，本實用新型結合具體實施例并配合附圖說明如下。?