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专利名称：同步发电机功率角智能在线稳定测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机电结合测量控制领域的同步发电机功率角测控装置。特别是一种关于同步发电机并网运行状态下的一种简单有效的同步发电机功率角智能在线稳定测控装置。
背景技术：
同步发电机的功率角δ，是表征同步发电机并网运行后，如图4所示，其感生电势矢量 与电网电压矢量 之间的夹角，是同步发电机稳定运行的重要参数之一。同步发电机在空载运行时，忽略发电机自身损耗的情况下，可以认为同步发电机的感生电势 就等于其输出端电压 功率角δ为零；当同步发电机并网运行后，由于电力网路参数、负荷大小、性质等的影响，其感生电势 和其端电压(也即电网电压) 之间，不但在数量上而且在相位关系上也要发生变化，即功率角δ不再为零。长期以来无简单有效的方法，能真正可靠、精确、实时地在线测量同步发电机并网运行后的功率角。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种同步发电机功率角智能在线稳定测控装置，它能可靠、精确、实时地在线测量同步发电机并网运行后的功率角。
本实用新型的技术方案是设计一种同步发电机功率角智能在线稳定测控装置，其特征是反射式红外传感器1、同步发电机输出端电压过零取样部分2、I/O及通信接口部分4、日历时钟部分5以及显示键盘人机对话部分6分别与数据处理及存储部分3电连接。
所述的反射式红外传感器由红外发射件与同步发电机电枢电极黑白间隔条码相对应；红外接收器与放大比较器异名端电连接；放大比较器的同名端与门限电压电路电连接。
所述的同步发电机输出端电压过零取样部由电压互感器与比较器电连接，比较器与光电耦合器电连接。
本实用新型的特点是如图4所示，由于反射式红外传感部产生与发电机极对数相对应、代表其感生电势的方波脉冲e，其上跳沿代表感生电势的过零点；同步发电机输出端电压过零提取部分将同步发电机输出端电压u经取样、过零比较后产生方波u1，其上跳沿代表输出端电压u的过零点；数据处理及存储部分当检测到e的上跳沿时，读取并记录θ1的值，当检测到uL的上跳沿时，读取θ2的值，θ2-θ1就是同步发电机的功率角δX；当同步发电机未并网运行前，测得的功率角为内功率角，记为δ0，当同步发电机并网运行后，测得的功率角δX-δ0即获得同步发电机的实时功率角δ；用此功率角经A/D变换输出两路4-20ma模拟信号，送系统稳定装置和故障录波系统，调整同步发电机稳定工作状态和发生故障时记录实时功率角，便于分析原因和发电的稳定裕度；将实时功率角打上分辨率为百分之一秒的时间标记，经通信接口送电力调度系统，便于实时分析多源电力系统各同步发电机的稳定裕度；采用先进的红外传感技术采样，微电脑数据处理，可靠、精确、实时地在线测量同步发电机并网运行后的功率角。
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。


图1是实施例测控装置原理框图；图2是实施例反射式红外传感部分电路原理图；图3是实施例端电压过零取样部分电路原理图。
图4是工作波形示意图。
图1中1、反射式红外传感部分；2、端电压过零取样部分；3、数据处理及存储部分，用通用的微处理器MCU或DSP和EEPROM处理和存储数据；4、I/O及通信接口部分，用MCU或DSP的I/O口输出和输入信号，通信接口用通常的RS-232C和RS-485完成数据通信任务；5、日历时钟部分，用美国德州仪表公司生产的M81T81日历时钟芯片，并受GPS校准完成标准时钟的产生；6、显示、键盘人机对话部分，显示用LED数码管显示实时功角值。
图2中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9是电阻；D1是红外发射器；D2是发光二级管；Q1是红外光敏三级管，作红外接收器；Q2是三级管；N1是比较放大器；N2是光电耦和器；WY是三端稳压器；B是斑马条；CZ是输出插座。
图3中S1、S2是电压输入端；C1、C2、C3是电容；L1、L2是电感；T1是互感器；R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16是电阻；N3是比较放大器；N4是光电耦和器；具体实施方式
图1是测控装置原理框图，如图所示，反射式红外传感部分由黑白斑马条1、红外发射器2、红外接收器3、放大比较器4、光电耦合器5等组成，反射式红外传感部1、同步发电机输出端电压过零取样部2、I/O及通信接口部分4、日历时钟部分5以及显示键盘人机对话部分6分别与数据处理及存储部分3电连接。
图2是反射式红外传感部分电路原理图；如图所示，黑白斑马条B用白条表征同步发电机的极对数，当同步发电机的极对数为P时，将发电机轴某段圆周面涂黑，然后P等分，在每一等分线位置制作一白条，白条起始位置应准确，而宽窄长短要求不严，一般宽度为50-150mm，长度为80-200mm，按发电机轴的实际情况而定；红外发射器D1置黑白斑马条B重直平面内，距同步发电机轴表面40-120mm，红外发射器D1向黑白斑马条B发射波长为λ的红外光束，当此光束遇到黑白斑马条B的黑色部分时，大部分被吸收而很少产生反射；当遇到白色部分时，则大部分被反射而很少被吸收；红外接收器Q1置黑白斑马条B重直平面内，距同步发电机轴表面40-120mm，红外接收器Q1将收到的红外光信号变换电流信号，且其输出电流的大小正比于其接收红外光的多少；此电流信号经Q2放大后取其集电极电压经R4送比较放大器N1的异名端，在比较放大器N1的同名上，由R5、R6设定精确、稳定的门限电压，其作用一方面滤除杂散干扰，另一方面才能保证表征感生电势过零点的方波前沿重复性好，从而保证功率角测量的精度；光电耦合器N2将比较放大器N1部分输出的方波信号经光电隔离后送装置的数据处理部分，采用这种光电耦合技术措施，一方面防止相互干扰，另一方面完成电平匹配；红外接收器Q1发射极接地，Q1集电极接三级管Q2的基极，Q2集电极接地，R2接Q1集电极与Q2发射极之间，同时与R3、R4的一端连接，R4的另一端与比较放大器N1负输入端连接，R3的另一端与R5、和三端稳压器WY的3脚连接，R5的另一端与R6和比较放大器N1正输入端连接，R6的另一端接地，比较放大器N1的输出端与发光二级管D2的负端和光电耦和器N2的2脚连接，发光二级管D2的正端与R7的一端连接，R7的另一端与三端稳压器WY的2脚、R1、R8的一端、输出插座CZ的1脚、-24v电源连接，R1的另一端与红外发射器D1的正端连接，红外发射器D1的负端接地，三端稳压器WY的1脚接地，R8的另一端与光电耦和器N2的1脚连接，光电耦和器N2的5脚接R9的一端，R9的另一端接地，光电耦和器N2的3脚接输出插座CZ的2脚，光电耦和器N2的4脚接输出插座CZ的3脚，输出插座CZ的4脚接地。
图3是端电压过零取样部分电路原理图，如图所示，同步发电机输出端电压过零取样部分，由电压互感器T1，比较放大器N3，光电耦合器N4等组成，其工作过程如下同步发电机输出端的电压，经母线取样电路连接到S1、S2，经电容C1、C2、C3电感L1、L2组成的滤波器加到T1的初级，其次级电压加至比较放大器N3，由比较放大器N3进行过零检测产生方波，此方波经光电耦和器N4送到数据处理及存储部分3；电压输入端S1与电容C1、电感L1连接，电感L1的另一端与电容C3、互感器T1输入端连接，电压输入端S2与电容C2、电感L2连接，电感L2的另一端与电容C3、互感器T1输入端连接，电容C1的另一端与电容C2的另一端连接并接地，互感器T1输出端与电阻R10、R11的一端连接，R10的另一端与R12的一端、比较器N3的正输入端连接，R11的另一端与R13的一端、比较器N3的负输入端连接，R12、R13的另一端连接并接地，比较器N3的输出端与光电耦和器N4的2脚连接，光电耦和器N4的1脚与R14的一端连接，R14的另一端与-24v连接，光电耦和器N4的5脚与R15的一端连接，R15的另一端接地，光电耦和器N4的4脚接地，R16的一端与光电耦和器N4的3脚连接，并连接到数据处理部分3的输入端，R16的另一端与-5v连接。
权利要求1.同步发电机功率角智能在线稳定测控装置，其特征是反射式红外传感器(1)、同步发电机输出端电压过零取样部分(2)、I/O及通信接口部分(4)、日历时钟部分(5)以及显示键盘人机对话部分(6)分别与数据处理及存储部分(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的同步发电机功率角智能在线稳定测控装置，其特征是所述的反射式红外传感器由红外发射件与同步发电机电枢电极黑白间隔条码相对应；红外接收器与放大比较器异名端电连接；放大比较器的同名端与门限电压电路电连接。
3.根据权利要求1所述的同步发电机功率角智能在线稳定测控装置，其特征是所述的同步发电机输出端电压过零取样部由电压互感器与比较器电连接，比较器与光电耦合器电连接。
专利摘要本实用新型涉及一种机电结合测量控制领域的同步发电机功率角测控装置。特别是一种关于同步发电机并网运行状态下的一种简单有效的同步发电机功率角智能在线稳定测控装置，其特征是反射式红外传感器(1)、同步发电机输出端电压过零取样部分(2)、I/O及通信接口部分(4)、日历时钟部分(5)以及显示键盘人机对话部分(6)分别与数据处理及存储部分(3)电连接。这种同步发电机功率角智能在线稳定测控装置，它能可靠、精确、实时地在线测量同步发电机并网运行后的功率角。
文档编号G01R21/00GK2657011SQ20032010974
公开日2004年11月17日 申请日期2003年11月10日 优先权日2003年11月10日
发明者李振华 申请人:李振华