同步发电机数字式自动准同期控制装置及控制方法制造方法及图纸

同步发电机数字式自动准同期控制装置，包括可接入电网和发电机电压信号的第一、第二电压互感器，第一、第二电压互感器通过低通滤波器和整形电路将信号送入可编程计算机控制器，可编程计算机控制器输出的用于调频控制加减速脉冲信号、用于调压控制升降压脉冲信号和用于控制断路器合闸脉冲信号分别由加速继电器或减速继电器、升压继电器或降压继电器和合闸继电器接收，分别送入调速器、励磁装置和断路器，可编程计算机控制器的存储单元中预装有控制程序。该程序自动准同期控制方法是根据电网和发电机电压信号进行频率、电压和相位差检测，判断是否发出合闸脉冲，进行断路器合闸动作控制。本发明专利技术装置结构简单，便于使用、维护及调整，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属电力系统自动控制
，涉及一种适用于同步发电机的自动准同期控制装置，特别涉及一种数字式自动准同期控制装置，本专利技术还涉及使用该装置进行控制的方法。
技术介绍
自动准同期控制装置是同步发电机同步操作的主要控制设备，它的性能优劣和可靠性的高低直接影响着发电机与电力系统的安全运行。目前应用于同步发电机的自动准同期控制装置，一般采用集成电路或单片机实现。由集成电路构成的自动准同期控制装置原理陈旧、判据粗糙、元器件参数不稳定、工艺低劣等，引起装置误动作、发生误并网及同期失败的实例屡见不鲜；基于单片机的自动准同期控制装置其硬件一般为各厂家自行设计制造，且均为小批量生产，故元件检测、筛选、老化处理、焊接及生产工艺等都受到限制，造成可靠性较低，运行中可能出现单片机死机，从而使自动准同期控制装置的可靠性大大降低，影响发电机的同期操作。可编程逻辑控制器PLC可靠性较高，但在电网与发电机的频率、相位差测量以及其电压的交流采样等方面难以满足同期装置的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于同步发电机的数字式自动准同期控制装置，解决了现有自动准同期控制装置可靠性低、性能差的缺点。本专利技术的另一目的是提供使用该装置实现同步控制的方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种同步发电机数字式自动准同期控制装置，包括可接入电网电压信号的第一电压互感器和可接入发电机电压信号的第二电压互感器，第一电压互感器将电网电压信号分别送入第一低通滤波器和第一整形电路，第一低通滤波器将电网电压信号送入可编程计算机控制器PCC，第一整形电路将电网电压信号变成方波信号后，分两路分别送入可编程计算机控制器PCC，一路用于测量电网频率信号，另一路检测电网与发电机电压的相位差；第二电压互感器将发电机电压信号分别送入第二低通滤波器和第二整形电路，第二低通滤波器将发电机电压信号送入可编程计算机控制器PCC，第二整形电路将发电机电压信号变成方波信号后，分两路分别送入可编程计算机控制器PCC，一路用于测量发电机频率信号，另一路检测电网与发电机电压的相位差；断路器辅助接点信号送入可编程计算机控制器PCC；加速继电器或减速继电器接收由可编程计算机控制器PCC输出的用于调频控制加减速的脉冲信号，并送入调速器；升压继电器或降压继电器接收由可编程计算机控制器PCC输出的用于调压控制升降压的脉冲信号，并送入励磁装置；合闸继电器接收由可编程计算机控制器PCC输出的用于控制断路器合闸的脉冲信号，送入断路器控制其操作，可编程计算机控制器PCC包括时间处理单元TPU，时间处理单元TPU与处理器CPU和存储单元顺序相连，存储单元中预装有自动准同期控制程序。可编程计算机控制器PCC还包括数字量输入接口、数字量输出接口、模拟量输入接口及通讯接口。第一低通滤波器和第二低通滤波器分别将电网和发电机电压信号送入可编程计算机控制器PCC的模拟量输入接口，第一整形电路和第二整形电路分别将电网和发电机电压信号变成方波信号送入可编程计算机控制器PCC的数字量输入接口，断路器辅助接点信号送入可编程计算机控制器PCC的数字量输入接口，加速继电器或减速继电器、升压继电器或降压继电器、合闸继电器由可编程计算机控制器PCC数字量输出接口接收其输出的脉冲信号。可编程计算机控制器PCC还连接有人机接口。本专利技术所采用的另一技术方案是，按照上述装置进行自动准同期控制的方法，按下列程序进行根据电网AB相电压信号和发电机电压信号进行I.频率测量1)电网频率测量将用于测量电网频率的可编程计算机控制器PCC的时间处理单元TPU通道0配以门时测量专用功能模块LTXcpi0()，该模块设置为检测相邻两上升沿之间的时间DifCnt_x，电网电压的周期Tx为DifCnt_x，其时间单位为时间处理单元TPU内部时钟的周期，电网频率Fx＝Fc/DifCnt_x，其中Fc为时间处理单元TPU内部时钟的频率；2)发电机频率测量将用于测量发电机频率的时间处理单元TPU通道2配以门时测量专用功能模块LTXcpi2()，该模块设置为检测相邻两上升沿之间的时间DifCnt_g，发电机电压的周期Tg为DifCnt_g，其时间单位为时间处理单元TPU内部时钟的周期，发电机频率Fg＝Fc/DifCnt_g，其中Fc为时间处理单元TPU内部时钟的频率；3)计算得出频率差与角频率差频率差ΔF＝Fx-Fg，角频率差ωD＝2πΔF， 其中，Fx是电网频率，Fg是发电机频率；II.电压测量1)在模拟输入的初始化函数IP161cac中设置AD转换为触发方式，并指定用于AD转换结果的缓存区FIFO的地址和容量，在MODE属性中开启FIFO功能，设置TPU通道F发送驱动2个AD通道同时采样的触发信号，2)将用于产生驱动2个AD通道同时采样的触发信号的时间处理单元TPU通道F配以时间处理单元TPU的脉宽调制输出专用功能模块LTXdpwmF()，该模块设置为脉宽调制方式，若AD转换采样周期为T_dpwm，则调制脉冲的高电平宽度为HighTicks0，低电平宽度为LowTicks0＝T_dpwm-HighTicks0，HighTicks0与LowTicksr0的时间单位均为时间处理单元TPU内部时钟的周期，3)采用付氏算法求得电网与发电机电压；III.相位差测量1)将用于检测电网电压信号上升沿的时间处理单元TPU通道1配以时间处理单元TPU输入专用功能模块LTXdit1()，该模块设置为电网电压信号上升沿到来时无延时地向检测相位差的时间处理单元TPU通道3发出一个链接信号，2)将用于检测相位差的时间处理单元TPU通道3配以时间处理单元TPU的输入专用功能模块LTXdit3()，该模块设置为接到链接信号时读取时间处理单元TPU内部时钟的时间time0，同时在发电机电压信号上升沿时刻读取时间处理单元TPU内部时钟时间time1，则相位差φ＝(time1-time0)×Fx×2π，其中Fx为电网频率；IV.调速与调压控制 1)当频率差|Fx-Fg|大于准同期要求且Fg＜Fx时，将用于加速脉冲输出的时间处理单元TPU通道8配以时间处理单元TPU的输出专用功能模块LTXdol8()，该模块设置为输出一个宽WSIH的高电平脉冲，WSIH＝Kf×|Fx-Fg|对应于加速脉冲宽度，Kf为均频系数，2)当频率差|Fx-Fg|大于准同期要求且Fg＞Fx时，将用于减速脉冲输出的时间处理单元TPU通道9配以时间处理单元TPU的输出专用功能模块LTXdol9()，该模块设置为输出一个宽WSDH的高电平脉冲，WSDH＝Kf×|Fx-Fg|对应于减速脉冲宽度，Kf为均频系数，3)当电压差|Vx-Vg|大于准同期要求且Vg＜Vx时，将用于升压脉冲输出的时间处理单元TPU通道A配以时间处理单元TPU的输出专用功能模块LTXdolA()，该模块设置为输出一个宽WVIH的高电平脉冲，WVIH＝Kv×|Vx-Vg|对应于升压脉冲宽度，Kv为均压系数，4)当电压差|Vx-Vg|大于准同期要求且Vg＞Vx时，将用于降压脉冲输出的时间处理单元TPU通道B配以时间处理单元TPU的输出专用功能模块LTXdolB()，该模块设置为输出一个宽WVDH的高电平脉冲，WVDH＝Kv×|Vx-Vg|对应于降压脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步发电机数字式自动准同期控制装置，其特征在于，包括可接入电网电压信号的第一电压互感器（１）和可接入发电机电压信号的第二电压互感器（２），第一电压互感器（１）将电网电压信号分别送入第一低通滤波器（３）和第一整形电路（５），第一低通滤波器（３）将电网电压信号送入可编程计算机控制器ＰＣＣ（７），第一整形电路（５）将电网电压信号变成方波信号后，分两路分别送入可编程计算机控制器ＰＣＣ（７），一路用于测量电网频率信号，另一路检测电网与发电机电压的相位差；第二电压互感器（２）将发电机电压信号分别送入第二低通滤波器（４）和第二整形电路（６），第二低通滤波器（４）将发电机电压信号送入可编程计算机控制器ＰＣＣ（７），第二整形电路（６）将发电机电压信号变成方波信号后，分两路分别送入可编程计算机控制器ＰＣＣ（７），一路用于测量发电机频率信号，另一路检测电网与发电机电压的相位差；断路器辅助接点信号送入可编程计算机控制器ＰＣＣ（７）；加速继电器（９）或减速继电器（１０）接收由可编程计算机控制器ＰＣＣ（７）输出的用于调频控制加减速的脉冲信号，并送入调速器（１５）；升压继电器（１１）或降压继电器（１２）接收由可编程计算机控制器ＰＣＣ（７）输出的用于调压控制升降压的脉冲信号，并送入励磁装置（１６）；合闸继电器（１３）接收由可编程计算机控制器ＰＣＣ（７）输出的用于控制断路器合闸的脉冲信号，送入断路器（１７）控制其操作，所述可编程计算机控制器ＰＣＣ（７）包括时间处理单元（ＴＰＵ），时间处理单元（ＴＰＵ）与处理器（ＣＰＵ）和存储单元（１４）顺序相连，所述存储单元（１４）中预装有自动准同期控制程序。...

【技术特征摘要】
1.一种同步发电机数字式自动准同期控制装置，其特征在于，包括可接入电网电压信号的第一电压互感器(1)和可接入发电机电压信号的第二电压互感器(2)，第一电压互感器(1)将电网电压信号分别送入第一低通滤波器(3)和第一整形电路(5)，第一低通滤波器(3)将电网电压信号送入可编程计算机控制器PCC(7)，第一整形电路(5)将电网电压信号变成方波信号后，分两路分别送入可编程计算机控制器PCC(7)，一路用于测量电网频率信号，另一路检测电网与发电机电压的相位差；第二电压互感器(2)将发电机电压信号分别送入第二低通滤波器(4)和第二整形电路(6)，第二低通滤波器(4)将发电机电压信号送入可编程计算机控制器PCC(7)，第二整形电路(6)将发电机电压信号变成方波信号后，分两路分别送入可编程计算机控制器PCC(7)，一路用于测量发电机频率信号，另一路检测电网与发电机电压的相位差；断路器辅助接点信号送入可编程计算机控制器PCC(7)；加速继电器(9)或减速继电器(10)接收由可编程计算机控制器PCC(7)输出的用于调频控制加减速的脉冲信号，并送入调速器(15)；升压继电器(11)或降压继电器(12)接收由可编程计算机控制器PCC(7)输出的用于调压控制升降压的脉冲信号，并送入励磁装置(16)；合闸继电器(13)接收由可编程计算机控制器PCC(7)输出的用于控制断路器合闸的脉冲信号，送入断路器(17)控制其操作，所述可编程计算机控制器PCC(7)包括时间处理单元(TPU)，时间处理单元(TPU)与处理器(CPU)和存储单元(14)顺序相连，所述存储单元(14)中预装有自动准同期控制程序。2.按照权利要求1所述的自动准同期控制装置，其特征在于，所述可编程计算机控制器PCC(7)还包括数字量输入接口、数字量输出接口、模拟量输入接口及通讯接口。3.按照权利要求2所述的自动准同期控制装置，其特征在于，所述第一低通滤波器(3)和第二低通滤波器(4)分别将电网和发电机电压信号送入可编程计算机控制器PCC(7)的模拟量输入接口，第一整形电路(5)和第二整形电路(6)分别将电网和发电机电压信号变成方波信号送入可编程计算机控制器PCC(7)的数字量输入接口，断路器辅助接点信号送入可编程计算机控制器PCC(7)的数字量输入接口，加速继电器(9)或减速继电器(10)、升压继电器(11)或降压继电器(12)、合闸继电器(13)由可编程计算机控制器PCC(7)数字量输出接口接收其输出的脉冲信号。4.按照权利要求1或2所述的自动准同期控制装置，其特征在于，所述可编程计算机控制器PCC(7)还连接有人机接口(8)。5.按照权利要求1所述装置进行自动准同期控制的方法，其特征在于，该方法按下列程序进行根据电网AB相电压信号和发电机电压信号进行I.频率测量1)电网频率测量将用于测量电网频率的可编程计算机控制器PCC(7)的时间处理单元(TPU)通道0配以门时测量专用功能模块LTXcpi0()，该模块设置为检测相邻两上升沿之间的时间DifCnt_x，电网电压的周期Tx为DifCnt_x，其时间单位为时间处理单元(TPU)内部时钟的周期，电网频率Fx＝Fc/DifCnt_x，其中Fc为时间处理单元(TPU)内部时钟的频率；2)发电机频率测量将用于测量发电机频率的时间处理单元(TPU)通道2配以门时测量专用功能模块LTXcpi2()，该模块设置为检测相邻两上升沿之间的时间DifCnt_g，发电机电压的周期Tg为DifCnt_g，其时间单位为时间处理单元(TPU)内部时钟的周期，发电机频率Fg＝Fc/DifCnt_g，其中Fc为时间处理单元(TPU)内部时钟的频率；3)计算得出频率差与角频率差频率差ΔF＝Fx-Fg，角频率差ωD＝2πΔF，其中，Fx是电网频率，Fg是发电机频率；II.电压测量1)在模拟输入的初始化函数IP161cac中设置AD转换为触发方式，并指定用于AD转换结果的缓存区FIFO的地址和容量，在MODE属性中开启FIFO功能，设置TPU通道F发送驱动2个AD通道同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：南海鹏，余向阳，吴罗长，薛媛，武桦，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]