一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，包括数字式调压器、三相高压电压互感器和三个单相低压电压互感器。数字式调压器包括数模转换电路、功率模块电路、微处理器电路、励磁输出电路和人机交互模块。励磁输出电路与发电机的励磁机连接；三相高压电压互感器的三个高压绕组的首端一一对应地与发电机的三相绕组的出口端连接，三个低压绕组的首端各自与数字式调压器中的数模转换电路连接；三个单相低压电压互感器的原边绕组的首端各自与三个低压绕组的首端连接；三个副边绕组的首端用于100V的线电压的检测。本发明专利技术能满足额定电压为6.3KV～13.8KV的发电机的测量与保护系统所需的230V及100V输出信号。

【技术实现步骤摘要】
一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统
本专利技术涉及一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统。
技术介绍
现有的中高压发电机的电压检测及保护系统一般采用多个单绕组单相电压互感器组成的PT组，通过互感器的高压侧连接发电机的母排、互感器的低压侧连接发电机的电压调节器的方式，实现发电机的电压检测及保护信号的采集。现有的中高压柴油发电机组电压检测方案中通常由2～3个固定变比的同规格单相电压互感器(单相PT)组成V-V接法或Y-Y型接法，连接发电机的电压调节器。由2个单相PT组成的V-V接法检测系统，只能检测线电压，电压信号仅满足发电机线自身的测量与保护，无法检测系统的相电压，因此无法实现系统的接地保护；由3个单相PT组成的Y-Y接法检测系统，能检测线电压和相电压，能实现各类检测及保护，但3个单相PT组成的检测系统占用空间很大，受限于发电机内部有限的空间和电气间隙的要求，必须设计很大的接线箱，或单独配置专用的电气柜，导致成本大幅升高，另外每个单相PT通常为固定变比的绕组，无法同时满足副边电压230V及100V的输出。此外，上述检测系统中的电压互感器由于变比固定，当出现磁路饱和或其他因素导致有误差时无法微调副边电压，因此现有的用于发电机组电压检测方式差异性比较大，不适合标准化配置。综上所述，由于中高压柴油发电机组特有的尺寸小、空间紧凑、电制灵活等特点，现有技术的电压检测与信号采集系统很难满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，它能满足额定电压为6.3KV～13.8KV的发电机的测量与保护系统所需的230V及100V输出信号，并设计成模块化安装接口，以实现中小型中高压发电机电压检测与信号采集功能的小型化及集成化要求。本专利技术的目的是这样实现的：一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，包括数字式调压器、三相高压电压互感器和三个单相低压电压互感器；其中，所述数字式调压器包括数模转换电路、功率模块电路、微处理器电路、励磁输出电路、继电装置、人机交互模块、USB2.0接口和LED显示屏；所述数模转换电路的电源输出端与所述功率模块电路的电源输入端连接，所述数模转换电路的电压采样信号输出端与所述微处理器电路的采样信号输入端连接；所述功率模块电路的电源输出端分别与所述微处理器电路的电源输入端、所述励磁输出电路的电源输入端及所述人机交互模块的电源输入端连接；所述微处理器电路分别与所述励磁输出电路和所述人机交互模块双向连接，所述微处理器电路的信号输出端与所述继电装置的信号输入端连接；所述励磁输出电路的输出端与发电机的励磁机的输入端连接；所述人机交互模块的信号输出端与所述LED显示屏的信号输入端连接；所述人机交互模块与所述USB2.0接口连接并通过USB2.0接口直接连接计算机；所述三相高压电压互感器由三个相同的高压绕组和三个相同的低压绕组构成，高压绕组与低压绕组的变比为60:1；每个高压绕组的额定电压为13.8KV，每个低压绕组的额定电压为230V；三个高压绕组的首端一一对应地与发电机的三相绕组的出口端连接，三个高压绕组的尾端接地；三个低压绕组的首端一一对应地与所述数字式调压器中的数模转换电路的三个输入端连接，三个低压绕组的尾端接地；三个单相低压电压互感器各自包括变比为230:100的原边绕组和副边绕组；三个原边绕组的首端一一对应地与三相高压电压互感器的三个低压绕组的首端连接；三个原边绕组的尾端和三个副边绕组的尾端共点接地；当外部测量与保护系统所需检测电压为230V时，接三相高压电压互感器的三个低压绕组的首端；当外部测量与保护系统所需检测电压为100V时，接三个单相低压电压互感器的三个副边绕组的首端。上述的中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，其中，三相高压电压互感器、三个单相低压电压互感器和数字式调压器均安装在一个全封闭的防护箱体内，该防护箱体包括一块底板和通过螺母及螺栓固定在底板上的防护外壳，该防护外壳的前后端板上各自开设三个电缆进出孔，每个电缆进出孔均安装密封填料函；所述三相高压电压互感器的外部通过环氧树脂浇注密封后集成为一个模块并引出三个高压绕组的首端和尾端以及三个低压绕组的首端和尾端，该三相高压电压互感器模块安装在一块矩形的钢质底板上，该钢质底板的一侧边缘安装一个接地端子，在钢质底板的四个角部各自开设一个螺栓孔；所述三相高压电压互感器模块通过钢质底板及四个螺栓安装在防护箱体的底板的中部；三个单相低压电压互感器安装在所述防护箱体的底板的后部；所述数字式调压器通过一个调压器保护外壳安装在所述防护箱体的一块侧板的内侧，该调压器保护外壳的面板嵌置在该侧板上开设的安装孔上，该调压器保护外壳的面板的中部安装所述USB2.0接口。上述的中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，其中，所述防护箱体的底板的前边沿的底面上和后边沿的底面上各自间隔地安装若干减振垫。上述的中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，其中，所述调压器保护外壳的顶板和底板上各自开设进出线孔。本专利技术的中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统具有以下特点：1)由两组标准化设计的集成式电压互感器并配置数字式调压器组成，基于集成电路控制的调压器用于检测高压电压互感器的副边电压值，通过对比并调整设定电压，按检测电压及设定电压的差值循环调整励磁输出，最终消除测量系统的误差，以控制发电机的额定输出电压与检测信号的输出电压比值的精度高于0.25％；2)采用特制的高压电压互感器，通过内置三个60:1的高、低压绕组组成三相集成式电压互感器，可实现6.3KV～13.8KV高压电压的降压检测；3)采用三个小容量的单相电压互感器组合成低压电压互感器组，通过两种接线方式可实现100V或230V低电压的检测；4)将两组标准化设计的集成式电压互感器及数字式调压器均集成在一个防护等级达到IP54的封闭式防护箱体，高压电压互感器的接线端子具有190mm的间隙，满足13.8kV以下的电气安全间隙，电缆进出口采用填料函密封，以实现中小型中高压发电机电压检测与信号采集功能的小型化及集成化要求，可快速安全地安装在发电机组的出线箱侧，也可独立安装于高压控制柜内；防护箱体有效达到防尘、防潮、防盐雾的要求可，应用于海上、粉尘、空气污染等环境恶劣场所，且可以根据发电机的额定电压及电压调节器的检测电压灵活配置检测与保护方案，通用性强，适合批量生产与推广，标准化、模块化的设计简化了对系统的安装要求，降低了系统的综合成本，便于推广。附图说明图1是本专利技术的中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统的原理图；图2是本专利技术的中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统中的数字式调压器的原理框图；图3是本专利技术的中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统中的防护箱体的主视图；图4是图3的右侧视图；图5是图4中的A-A向视图(旋转90°)；图6是本专利技术的本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，包括数字式调压器、三相高压电压互感器和三个单相低压电压互感器；其特征在于，/n所述数字式调压器包括数模转换电路、功率模块电路、微处理器电路、励磁输出电路、继电装置、人机交互模块、USB2.0接口和LED显示屏；所述数模转换电路的电源输出端与所述功率模块电路的电源输入端连接，所述数模转换电路的电压采样信号输出端与所述微处理器电路的采样信号输入端连接；所述功率模块电路的电源输出端分别与所述微处理器电路的电源输入端、所述励磁输出电路的电源输入端及所述人机交互模块的电源输入端连接；所述微处理器电路分别与所述励磁输出电路和所述人机交互模块双向连接，所述微处理器电路的信号输出端与所述继电装置的信号输入端连接；所述励磁输出电路的输出端与发电机的励磁机的输入端连接；所述人机交互模块的信号输出端与所述LED显示屏的信号输入端连接；所述人机交互模块与所述USB2.0接口连接并通过USB2.0接口直接连接计算机；/n所述三相高压电压互感器由三个相同的高压绕组和三个相同的低压绕组构成，高压绕组与低压绕组的变比为60:1；每个高压绕组的额定电压为13.8KV，每个低压绕组的额定电压为230V；三个高压绕组的首端一一对应地与发电机的三相绕组的出口端连接，三个高压绕组的尾端接地；三个低压绕组的首端一一对应地与所述数字式调压器中的数模转换电路的三个输入端连接，三个低压绕组的尾端接地；/n三个单相低压电压互感器各自包括变比为230:100的原边绕组和副边绕组；三个原边绕组的首端一一对应地与三相高压电压互感器的三个低压绕组的首端连接；三个原边绕组的尾端和三个副边绕组的尾端共点接地；/n当外部测量与保护系统所需检测电压为230V时，接三相高压电压互感器的三个低压绕组的首端；/n当外部测量与保护系统所需检测电压为100V时，接三个单相低压电压互感器的三个副边绕组的首端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种中高压发电机用集成式电压检测与信号采集系统，包括数字式调压器、三相高压电压互感器和三个单相低压电压互感器；其特征在于，
所述数字式调压器包括数模转换电路、功率模块电路、微处理器电路、励磁输出电路、继电装置、人机交互模块、USB2.0接口和LED显示屏；所述数模转换电路的电源输出端与所述功率模块电路的电源输入端连接，所述数模转换电路的电压采样信号输出端与所述微处理器电路的采样信号输入端连接；所述功率模块电路的电源输出端分别与所述微处理器电路的电源输入端、所述励磁输出电路的电源输入端及所述人机交互模块的电源输入端连接；所述微处理器电路分别与所述励磁输出电路和所述人机交互模块双向连接，所述微处理器电路的信号输出端与所述继电装置的信号输入端连接；所述励磁输出电路的输出端与发电机的励磁机的输入端连接；所述人机交互模块的信号输出端与所述LED显示屏的信号输入端连接；所述人机交互模块与所述USB2.0接口连接并通过USB2.0接口直接连接计算机；
所述三相高压电压互感器由三个相同的高压绕组和三个相同的低压绕组构成，高压绕组与低压绕组的变比为60:1；每个高压绕组的额定电压为13.8KV，每个低压绕组的额定电压为230V；三个高压绕组的首端一一对应地与发电机的三相绕组的出口端连接，三个高压绕组的尾端接地；三个低压绕组的首端一一对应地与所述数字式调压器中的数模转换电路的三个输入端连接，三个低压绕组的尾端接地；
三个单相低压电压互感器各自包括变比为230:100的原边绕组和副边绕组；三个原边绕组的首端一一对应地与三相高压电压互感器的三个低压绕组的首端连接；三个原边绕组的尾端和三个副边绕组的尾端共点接地；
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【专利技术属性】
技术研发人员：周伟强，迟睿新，郭莉，
申请(专利权)人：上海马拉松·革新电气有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31