一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，該測頻裝置通過分頻器和時鐘脈沖信號對機組和電網的電壓信號進行處理，能夠較為準確的測量機組和電網的頻率信號，測量結果較為穩(wěn)定，能同時測量機頻和網頻的多個分頻狀態(tài)下的信號，以及發(fā)電機波形與電網波形的相位差信號，使得機組和電網的頻率測量更加準確，以實現(xiàn)機組與電網的同步及并網。
【專利說明】—種水輪發(fā)電機組的測頻裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水輪發(fā)電機組領域，具體涉及水輪發(fā)電機組的一種測頻并網裝置。
【背景技術】
[0002]水輪發(fā)電機組在開機并網的過程中需要實時測量發(fā)電機組的電壓頻率，并跟蹤電網頻率，以實現(xiàn)機組與電網的同步及并網。測頻裝置對機組及電網的電壓信號進行分析處理，以準確的采集機組和電網的頻率信號。目前的測頻電路有很多，但由于受發(fā)電機自身高次諧波的影響，波形產生畸變，測頻信號往往不能反映真實的電壓波形信號，導致并網時間延長甚至無法并網。
實用新型內容
[0003]為了克服測頻電路存在的以上缺陷，本實用新型專利的目的是提供一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，可以準確測量發(fā)電機及電網頻率，使并網快速穩(wěn)定。
[0004]本實用新型的技術方案:一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，包括發(fā)電機隔離變壓器TVl、電網隔離變壓器TV2，發(fā)電機電壓信號經發(fā)電機隔離變壓器TVl降壓隔離后進入機頻濾波整形電路，機頻濾波整形電路先進行濾波、限幅，然后經由運算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負半波分別轉換為方波信號，該正、負半波的方波信號分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號端口和時鐘信號端口，由負半波的方波信號作為邊沿觸發(fā)信號，而正半波的方波信號從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該該正半波的方波信號再經反相器進一步整形后輸入分頻器⑶4520，分頻器⑶4520的8分頻輸出信號與時鐘脈沖信號用與門相與后送入PLC輸入端的高數(shù)計數(shù)口，而其4分頻輸出信號也輸入PLC的輸入端口作為所述PLC輸入端的高數(shù)計數(shù)口的中斷觸發(fā)信號；電網電壓信號先經電網隔離變壓器TV2降壓隔離后進入網頻濾波整形電路，網頻濾波整形電路先進行濾波、限幅，然后經由運算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負半波分別轉換為方波信號，該正、負半波的方波信號分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號端口和時鐘信號端口，由負半波的方波信號作為邊沿觸發(fā)信號，而正半波的方波信號從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該信號再經反相器進一步整形后送入PLC輸入端的計數(shù)口。
[0005]所述機頻濾波整形電路的負半波整形電路中并入一個延時電容C7作為時鐘信號對輸入74LS74雙D觸發(fā)器的負半波電平進行延時。
[0006]經施密特觸發(fā)器產生的機頻、網頻方波信號同時也被輸入與門，生成相角差信號，再將時鐘脈沖信號與該相角差信號輸入與門疊加并輸入PLC的高數(shù)計數(shù)口，得到發(fā)電機波形與電網波形的相位差信號。
[0007]所述的時鐘脈沖信號的頻率為IOOKHz。
[0008]所述的時鐘脈沖信號是由晶振電路經分頻器產生的。
[0009]所述的機頻濾波整形電路由電阻R1?R6、電容C1?C6、二極管D1?D4組成。[0010]所述的網頻濾波整形電路由電阻RlfR16、電容ClfC16、二極管D5?D8組成。
[0011]本實用新型的水輪發(fā)電機組的測頻裝置通過分頻器和時鐘脈沖信號對機組和電網的電壓信號進行處理，能夠較為準確的測量機組和電網的頻率信號，測量結果較為穩(wěn)定，能同時測量機頻和網頻的多個分頻狀態(tài)下的信號，以及發(fā)電機波形與電網波形的相位差信號，使得機組和電網的頻率測量更加準確，以實現(xiàn)機組與電網的同步及并網。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的電路結構示意圖。
[0013]圖2是時鐘脈沖信號產生電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1，來自發(fā)電機組的二次電壓信號先經發(fā)電機隔離變壓器TVl降壓隔離進入機頻濾波整形電路，機頻濾波整形電路由電阻RfR6、電容CfC6、二極管Df D4組成，再經運算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將交流正弦波的正負半波分別整形并輸出正負二路方波信號，正負二路方波信號被分別輸入由74LS74組成的雙D觸發(fā)器的控制信號端口 4和時鐘信號端口 3，其中負半波的方波信號作為邊沿觸發(fā)信號輸入時鐘信號端口 3，而正半波的方波信號從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，由于74LS74是一種邊沿觸發(fā)器,僅在時鐘信號來時邊沿觸發(fā)，所以當輸入信號由于干擾而出現(xiàn)變化時，觸發(fā)器的輸出信號可不影響，保證正常的信號輸出。同時在負半波整形電路(由LM324、電阻R9、R10組成)中并入了一個延時電容C7，延時電容C7的作用是將作為時鐘信號輸入給雙D觸發(fā)器的負半波方波信號進行延時，這樣是為了保證時鐘信號觸發(fā)的準確性，因為對負半波方波信號進行延時之后，負半波方波信號與正半波方波信號時序上有部分重疊，這樣可以保證在負半波方波信號對雙D觸發(fā)器邊沿觸發(fā)的時候肯定有正半波方波信號輸入雙D觸發(fā)器，這樣能保證計數(shù)的準確性。
[0015]正半波的方波信號從雙D觸發(fā)器輸出后再經二個反相器整形后進入分頻器CD4520的輸入管腳1，其中管腳5的8分頻輸出信號經與門和100KHZ的時鐘脈沖相與后輸入PLC的高數(shù)計數(shù)口，管腳4輸出的4分頻信號作為中斷和觸發(fā)脈沖接入PLC的輸入端。使用分頻器將方波信號的波形幅度變寬，有利于后面脈沖信號的分割斬波，將方波信號跟100KHZ的時鐘脈沖信號經與門(U6A)相與，就極大的增加了方波信號的頻率，計數(shù)的時候大大的增加了準確性。
[0016]來自電網的二次電壓信號先經電網隔離變壓器TV2降壓隔離進入網頻濾波整形電路，網頻濾波整形電路由電阻Rlf R16、電容Clf C16、二極管D5?D8組成，再經運算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器對交流正弦波的正負半波分別整形并輸出正負二路方波信號。所述二路方波信號被分別輸入由74LS74組成的雙D觸發(fā)器的控制信號端口 11和時鐘信號端口 10。輸出信號再經反相器整形后進入PLC的高數(shù)計數(shù)口。網頻的測量原理跟機頻一樣，只是由于網頻通常比較穩(wěn)定，網頻測量電路中省略了分頻電路和時鐘脈沖。
[0017]另外經施密特觸發(fā)器產生的機頻、網頻正半波方波信號同時被輸入與門(U6C)相與，生成相角差信號，再將時鐘脈沖與該相角差信號輸入與門(U6D)疊加并輸入PLC的高數(shù)計數(shù)口，這樣就得到了發(fā)電機波形與電網波形的相位差信號。
【權利要求】
1.一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，其特征在于，包括發(fā)電機隔離變壓器TV1、電網隔離變壓器TV2，發(fā)電機電壓信號經發(fā)電機隔離變壓器TVl降壓隔離后進入機頻濾波整形電路，機頻濾波整形電路先進行濾波、限幅，然后經由運算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負半波分別轉換為方波信號，該正、負半波的方波信號分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號端口和時鐘信號端口，由負半波的方波信號作為邊沿觸發(fā)信號，而正半波的方波信號從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該正半波的方波信號再經反相器進一步整形后輸入分頻器CD4520，分頻器CD4520的8分頻輸出信號與時鐘脈沖信號用與門相與后送入PLC輸入端的高數(shù)計數(shù)口，而其4分頻輸出信號也輸入PLC的輸入端口作為所述PLC輸入端的高數(shù)計數(shù)口的中斷觸發(fā)信號；電網電壓信號先經電網隔離變壓器TV2降壓隔離后進入網頻濾波整形電路，網頻濾波整形電路先進行濾波、限幅，然后經由運算放大器LM324組成的施密特觸發(fā)器將正弦波形的正、負半波分別轉換為方波信號，該正、負半波的方波信號分別輸入74LS74雙D觸發(fā)器的控制信號端口和時鐘信號端口，由負半波的方波信號作為邊沿觸發(fā)信號，而正半波的方波信號從該雙D觸發(fā)器的同相位端口輸出，該信號再經反相器進一步整形后送入PLC輸入端的計數(shù)口。
2.根據權利要求1所述的一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，其特征在于，所述機頻濾波整形電路的負半波整形電路中并入一個延時電容C7作為時鐘信號對輸入74LS74雙D觸發(fā)器的負半波電平進行延時。
3.根據權利要求1所述的一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，其特征在于，經施密特觸發(fā)器產生的機頻、網頻方波信號同時也被輸入與門，生成相角差信號，再將時鐘脈沖信號與該相角差信號輸入與門疊加并輸入PLC的高數(shù)計數(shù)口，得到發(fā)電機波形與電網波形的相位差信號。
4.根據權利要求1所述的一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，其特征在于，所述的時鐘脈沖信號的頻率為IOOKHz。
5.根據權利要求4所述的一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，其特征在于，所述的時鐘脈沖信號是由晶振電路經分頻器產生的。
6.根據權利要求1所述的一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，其特征在于，所述的機頻濾波整形電路由電阻R1?R6、電容C1?C6、二極管D1?D4組成。
7.根據權利要求1所述的一種水輪發(fā)電機組的測頻裝置，其特征在于，所述的網頻濾波整形電路由電阻Rll?R16、電容Cll?C16、二極管D5?D8組成。
【文檔編號】G01R25/00GK203502492SQ201320617431
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權日:2013年10月8日
【發(fā)明者】徐國君, 金華頻, 徐錦才, 董大富, 張巍, 王曉罡, 熊杰, 周雨風 申請人:水利部農村電氣化研究所, 杭州思綠能源科技有限公司