[發明專利]發電機PT測速裝置

無效

• 申請號: 201310141008.5
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103217546A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 湯華諾;熊慧
• 申請（專利權）人: 成都諾新科技有限公司
• 主分類號: G01P3/486
• 分類號: G01P3/486;G01P3/489
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于發電機技術領域，具體涉及一種發電機PT測速裝置的設計。

背景技術

發電機PT測速儀是一種發電行業用來給發電機測速的儀表，具體利用發電機機端PT信號來測定發電機的轉速。

PT信號取自發電機的電壓互感器（即發電機副繞組），當發電機在額定電壓時，PT信號幅度為100V，當發電機過速時，PT信號電壓將超過100V，甚至達到200V左右；當發電機沒有勵磁時，因發電機剩磁產生的殘壓也有0.7～2V，其頻率與機組發電頻率相同。

傳統PT測速儀表是將PT信號通過儀表內的小型隔離變壓器將PT信號降壓后傳送到后級電路處理，經過信號處理解算PT信號頻率，利用發電機轉速公式即可測定發電機轉速。傳統的PT測速方式存在以下缺陷：

PT信號幅度隨著發電機轉速的變化而變化，其變化范圍大，而儀表內的隔離變壓器的變比是固定的，難以同時滿足PT信號最大和最小信號時降壓要求。隔離變壓器必須滿足將最大幅度PT信號降壓到后級電路允許的范圍內，這樣當PT在最小時信號經過隔離變壓器后，幅度將變得非常低，容易和噪聲混雜。

隔離變壓器的頻率響應范圍是有限的，一般隔離變壓器的頻率響應范圍都在20赫茲以上（頻率越低越難以實現，難度和成本將急劇增加），在低于20赫茲時，輸出信號就將急劇削弱，信號波形也會變形。而發電機測速儀表的一個主要功能就是給發電機在啟停機時連續監測轉速信號，由于隔離變壓器的頻率響應范圍的限制，當發電機轉速低時，儀表可能會丟失信號。

PT信號上會疊加諧波信號（其中，2、3次諧波影響會較嚴重）和其它干擾信號，在發電機勵磁、并網以及甩負荷時，會有很多毛刺和波形畸變，傳統的模擬濾波電路很難將這些干擾信號濾除。

有改良的測速儀表通過非線性光耦隔離的方式來進行PT信號的隔離和采樣，如CN102621345A，但是該方案仍然是需要隔離變壓器限幅。此方法仍然是建立在傳統的測速方式之上，雖然利用模擬電路進行了一定得改良，但是仍然避免不了在信號采集時就因儀表內部隔離變壓器的先天缺陷會使信號大量損失，從而導致測量靈敏度嚴重不足，尤其是在低轉速時。而在后面的隔離和濾波上也無法在保證不繼續損失信號的情況下將干擾信號完全的進行隔離和濾除。

CN102621345A中的信號調理電路可以展成如圖1示的結構，當PT信號處于正半周時，光耦U1工作，輸出三極管導通，信號輸出端輸出一個約5V的高電平信號；當PT信號處于負半周時，光耦U2工作，輸出三極管導通，信號輸出端輸出一個低電平信號，電路輸出如圖2所示的脈沖信號。這種方案存在的缺陷如下：

輸入信號不能超過光耦的反向擊穿電壓，以常用的非線性光耦TLP521-1為例，其輸入發光二極管的反向擊穿電壓最大為6V。目前尚無輸入方向擊穿電壓達到200V的光耦，所以PT信號不能直接采用，仍然需要限幅變壓器將PT信號電壓限定在光耦的反向擊穿電壓以內。

非線性光耦要可靠工作，需要一定的電流。以TLP-521為例，使用手冊上的推薦工作條件是10mA，而輸入限流電阻的阻值是一定的，在小信號的情況下，光耦將不能可靠工作，直至不能工作。非線性光耦的工作輸入電壓一般都在1V以上，即使限流電阻很小的情況下，在發電機未勵磁時，若剩磁微弱，殘壓信號也不足以使光耦工作。

此種方式只能將PT信號的正半周信號作為有用信號，負半周信號僅表現為脈沖信號的低電平，無法加以進一步的利用。如果PT信號有干擾，信號經過光耦后可能會出現在同一正半周內出現多次正脈沖，而脈沖信號在后級濾波中，用傳統的濾波電路非常難以濾除，且也很難將這些脈沖信號和正常的信號區分出來。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的發電機PT測速儀表存在的上述問題，提出了一種發電機PT測速裝置。

本發明的具體技術方案為：一種發電機PT測速裝置，具體包括：PT信號非線性限幅電路、線性光電隔離電路和邏輯濾波電路，其中，所述PT信號非線性限幅電路用于將PT信號的幅度限制在預先設定的閾值范圍之內；所述線性光電隔離電路用于對限幅后PT信號進行光電隔離；所述邏輯濾波電路對光電隔離后的PT信號進行濾波處理，用于濾除非過零干擾信號，邏輯濾波電路輸出所述PT信號的脈沖信號。