单开关发电机转子接地保护检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉公开了一种单开关发电机转子接地保护检测装置，它包括有电阻网络、单切换开关、采样装置、控制装置、报警装置、显示装置，电阻网络包括切换电阻、平衡电阻、回路电压测量电阻，它们依次串联后接入发电机转子回路；电阻网络还包括接地检测电阻，接地检测电阻一端接地并接入采样装置；回路电压测量电阻与接地检测电阻的连接点与采样装置的公共端相连，另一端接入采样装置，采样装置连接控制装置；切换电阻并联接有切换开关与控制装置连接；控制装置分别连接报警装置和显示装置。本实用新型专利技术简化了控制回路，缩短了切换的暂态过程时间；增加回路电压检测电阻，无需另设发电机转子电压测量回路，提高装置的安全性与可靠性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及单片机及数字测量
，尤其是涉及一种单开关三采样的发电 机转子接地保护检测装置。
技术介绍
发电机转子接地故障是较常见的发电机故障形式之一。目前，在国内投运的发电机 中，转子接地故障的发现和处理均由转子接地保护装置来实现。 一点接地保护动作于信 号，两点接地保护动作于跳闸。在发电机转子接地检测中，有电桥平衡式检测方法，叠 加直流电流的检测方法，叠加交流电流的检测方法和乒乓式切换检测方法，其中采用较 多的为两开关切换式发电机转子接地检测装置。微机型两开关切换式转子接地检测装置 能在线监测发电机转子对地绝缘的变化，能检测故障点的位置和绝缘的损伤程度，有利 于加强对发电机的安全维护。但该方法需要另设转子电压检测回路；此外，两开关的控 制虽可提高接地检测的灵敏度，但电子开关的切换过程中的暂态影响也会使转子绕组的 接地电阻的测量产生误差。为简化检测电路，减小开关切换过程的暂态时间，有必要针 对现有技术的不足做进一歩的改进，以弥补现有技术中的缺陷。
技术实现思路
本技术为解决上述问题而提供单开关发电机转子接地保护检测装置，它专利技术目 的是简化检测电路，减小开关切换过程的暂态时间。本技术是这样实现的单开关发电机转子接地保护检测装置，它包括有电阻网 络、单切换开关、釆样装置、控制装置、报警装置、显示装置，其中，电阻网络包括切 换电阻、平衡电阻、回路电压测量电阻，它们依次串联后接入发电机转子回路；电阻网 络还包括接地检测电阻，接地检测电阻一端接地并接入采样装置输入端；回路电压测量 电阻与接地检测电阻的连接点与采样装置的公共端相连，另一端接入采样装置进行采 样；采样装置的输出端连接控制装置的输入端；切换电阻并联接有切换开关，切换开关 的控制端与控制装置的输入端连接；控制装置的输出端分别连接报警装置和显示装置的 输入端。上述控制装置由单片机构成，所述采样装置由信号调理与A/D采样电路构成，采样 装置将接地检测电阻、回路电压测量电阻的信号采集并经过调理和A/D转换后传送给单 片机；单片机接有使其正常工作的外围电路包括复位电路和晶体振荡电路及电源。上述控制装置可以连接有上位机或通信管理机。上述控制装置可通过报警装置分别对一点接地故障和两点接地故障报警。 上述单片机为MSP430F149型号的单片机。上述采样装置包括线性光电隔离放大器IL300与调理电路，采样装置与 MSP430F149片内的A/D转换通道连接。上述单切换开关采用PC853H光电耦合器。本技术的有益效果是采用单切换开关，简化了控制回路，縮短了切换的暂态 过程时间，有利于提高检测速度；增加了回路电压检测电阻，无需另设发电机转子电压 测量回路，只需要一路测量隔离电源，简化了系统，提高了装置的安全性与可靠性。附图说明图1为本技术原理框图。图2为本技术实施例的原理框图。图中l一切换电阻；2—平衡电阻；3—回路电压测量电阻；4—接地检测电阻；5— 单切换开关；6—采样装置；7—控制装置；8—报警装置；9—显示装置。具体实施方式为了更好地理解本技术，以下结合附图和实施例做进一步描述，参见图1至2: 按照本技术实施的单开关发电机转子接地保护检测装置，如图l，它包括有电阻网络、单切换开关5、采样装置6、控制装置7、报警装置8，显示装置9。电阻网络 包括切换电阻l、平衡电阻2、回路电压测量电阻3，它们依次串联后接入发电机转子回 路，电阻网络还包括接地检测电阻4，接地检测电阻4一端接地并接入采样装置6，回 路电压测量电阻3与接地检测电阻4的连接点与采样装置6的公共端相连，另一端接入 采样装置6的输入端；采样装置6的输出端连接到控制装置7的输入端；切换电阻l并 联接有单切换开关5,单切换开关5的控制端与控制装置7的输入端连接，控制装置7 输出端分别与报警装置8和显示装置9的输入端相连。电阻网络中采用两个电阻作为平 衡电阻2， 一个电阻作为切换电阻1。在控制装置7控制下通过将单切换开关5投入与 退出，使发电机转子回路构成两个不同的接地电路，并在接地检测电阻4上产生不同的 采样电压。通过对两个不同接地回路产生的接地检测电压的测量，及对回路电压检测电 阻上电压的测量，可间接测量发电机的转子电压，并计算出发电机转子的接地电阻值和 接地故障位置。当发电机转子接地电阻小于整定值时启动报警回路动作报警。单切换开关5由控制电路7进行控制，当单切换开关5断开时，若此时发电机转子电压为E，发电机转子绕组在距负极为a的故障点K接地(转子绕组分为a和1-a两 部分，若忽略励磁回路的直流电阻，可以aE和(l-a)E表示接地点两侧的电势大小，a 为转子绕组的百分数)，故障点过渡电阻为Rf。则接地检测电阻4上的电压为式中，i s = 2A义+ 2i 2 + i y ， & 二(i ^+i 2冋路电压测量电阻上的电压分别为U2和U3，则有当单切换开关5合上时，Ry被短接，设此时发电机转子电压为E'，则接地检测电阻 4上的电压为12(A+i ,) + (卜^回路电压测量电阻上的电压分别为U2'和U3'，则有￡'=&(1-k,) ^十^(1-A:,)i^A =五/. 取2，有1 尺,式中/^ = ^-^"为了实时监测发电机转子电压、转子对地绝缘电阻及接地故障的发生位置，控制装置7连接有显示装置9，通过显示器进行实时显示。当接地电阻值小于规定的报警值时， 通过报警回路发出报警信号。同时，控制装置7还可连接有上位机或通信管理机。如图2,控制装置7由MSP430F149单片机构成。该芯片功能强大，内置有64Kbyte Flash存储器，用于存放程序、保护定值，可以通过JTAG端口实现在线编程；2K byte RAM,可用于事故记录和故障录波数据，无需外扩RAM;芯片还有丰富的I/0端口 8 路12位A/D转换器，4个8位并行I/0端口， 2个异步串行通信接口， l个同步串行通 信接口。单切换开关5采用PC853H光电耦合器，并由MSP430的P2.0直接控制。来自检测电路Rl、 R2上的电压信号Ul、 U2和U3经采样装置6采集调理后传送给单片机， 采样装置6包括线性光电隔离放大器IL300与调理电路，采样装置6与MSP430F149片 内的A/D转换通道连接。设置调理电路的目的有两个 一是将检测信号进行适度的幅度 变换。二是考虑到发电机转子的偏心，转子绕组上不可避免地有交流分量；另外，目前 的发电机励磁系统大量采用晶闸管励磁调节器，转子并非平滑的直流电压，而是脉动电 压。因为交流分量的存在，对地容抗对转子绕组接地电阻的测量会产生误差。为滤除转 子回路交流分量的影响，在调理电路中，设计了二阶低通滤波电路。通过对电子开关的切换控制，使转子回路构成两个不同的接地电路，并在取样电阻 上产生不同的采样电压。通过此电压的采集，可计算出接地过渡电阻Rf之值和接地故 障位置a。当Rf小于整定值时保护动作，发一点接地信号，由P2.6 口驱动一点接地故 障报警装置8的继电器报警。若已发生一点接地故障，则可通过接地电阻值与接地位置 的变化来判断发电机转子是否发生两点接地故障。若在一点接地情况下，转子接点电阻 进一步减小，且接地位置变化值大于5%，则可判为两点接地故障，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
单开关发电机转子接地保护检测装置，其特征在于：它包括有电阻网络、单切换开关、采样装置、控制装置、报警装置、显示装置，其中，电阻网络包括切换电阻、平衡电阻、回路电压测量电阻，它们依次串联后接入发电机转子回路；电阻网络还包括接地检测电阻，接地检测电阻一端接地并接入采样装置输入端；回路电压测量电阻与接地检测电阻的连接点与采样装置的公共端相连，另一端接入采样装置进行采样；采样装置的输出端连接控制装置的输入端；切换电阻并联接有切换开关，切换开关的控制端与控制装置的输入端连接；控制装置的输出端分别连接报警装置和显示装置的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程诗明，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]