[发明专利]发电机PT测速装置

说明书

技术领域

本发明属于发电机技术领域，具体涉及一种发电机PT测速装置的设计。

背景技术

发电机PT测速仪是一种发电行业用来给发电机测速的仪表，具体利用发电机机端PT信号来测定发电机的转速。

PT信号取自发电机的电压互感器（即发电机副绕组），当发电机在额定电压时，PT信号幅度为100V，当发电机过速时，PT信号电压将超过100V，甚至达到200V左右；当发电机没有励磁时，因发电机剩磁产生的残压也有0.7～2V，其频率与机组发电频率相同。

传统PT测速仪表是将PT信号通过仪表内的小型隔离变压器将PT信号降压后传送到后级电路处理，经过信号处理解算PT信号频率，利用发电机转速公式即可测定发电机转速。传统的PT测速方式存在以下缺陷：

PT信号幅度随着发电机转速的变化而变化，其变化范围大，而仪表内的隔离变压器的变比是固定的，难以同时满足PT信号最大和最小信号时降压要求。隔离变压器必须满足将最大幅度PT信号降压到后级电路允许的范围内，这样当PT在最小时信号经过隔离变压器后，幅度将变得非常低，容易和噪声混杂。

隔离变压器的频率响应范围是有限的，一般隔离变压器的频率响应范围都在20赫兹以上（频率越低越难以实现，难度和成本将急剧增加），在低于20赫兹时，输出信号就将急剧削弱，信号波形也会变形。而发电机测速仪表的一个主要功能就是给发电机在启停机时连续监测转速信号，由于隔离变压器的频率响应范围的限制，当发电机转速低时，仪表可能会丢失信号。

PT信号上会叠加谐波信号（其中，2、3次谐波影响会较严重）和其它干扰信号，在发电机励磁、并网以及甩负荷时，会有很多毛刺和波形畸变，传统的模拟滤波电路很难将这些干扰信号滤除。

有改良的测速仪表通过非线性光耦隔离的方式来进行PT信号的隔离和采样，如CN102621345A，但是该方案仍然是需要隔离变压器限幅。此方法仍然是建立在传统的测速方式之上，虽然利用模拟电路进行了一定得改良，但是仍然避免不了在信号采集时就因仪表内部隔离变压器的先天缺陷会使信号大量损失，从而导致测量灵敏度严重不足，尤其是在低转速时。而在后面的隔离和滤波上也无法在保证不继续损失信号的情况下将干扰信号完全的进行隔离和滤除。

CN102621345A中的信号调理电路可以展成如图1示的结构，当PT信号处于正半周时，光耦U1工作，输出三极管导通，信号输出端输出一个约5V的高电平信号；当PT信号处于负半周时，光耦U2工作，输出三极管导通，信号输出端输出一个低电平信号，电路输出如图2所示的脉冲信号。这种方案存在的缺陷如下：

输入信号不能超过光耦的反向击穿电压，以常用的非线性光耦TLP521-1为例，其输入发光二极管的反向击穿电压最大为6V。目前尚无输入方向击穿电压达到200V的光耦，所以PT信号不能直接采用，仍然需要限幅变压器将PT信号电压限定在光耦的反向击穿电压以内。

非线性光耦要可靠工作，需要一定的电流。以TLP-521为例，使用手册上的推荐工作条件是10mA，而输入限流电阻的阻值是一定的，在小信号的情况下，光耦将不能可靠工作，直至不能工作。非线性光耦的工作输入电压一般都在1V以上，即使限流电阻很小的情况下，在发电机未励磁时，若剩磁微弱，残压信号也不足以使光耦工作。

此种方式只能将PT信号的正半周信号作为有用信号，负半周信号仅表现为脉冲信号的低电平，无法加以进一步的利用。如果PT信号有干扰，信号经过光耦后可能会出现在同一正半周内出现多次正脉冲，而脉冲信号在后级滤波中，用传统的滤波电路非常难以滤除，且也很难将这些脉冲信号和正常的信号区分出来。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的发电机PT测速仪表存在的上述问题，提出了一种发电机PT测速装置。

本发明的具体技术方案为：一种发电机PT测速装置，具体包括：PT信号非线性限幅电路、线性光电隔离电路和逻辑滤波电路，其中，所述PT信号非线性限幅电路用于将PT信号的幅度限制在预先设定的阈值范围之内；所述线性光电隔离电路用于对限幅后PT信号进行光电隔离；所述逻辑滤波电路对光电隔离后的PT信号进行滤波处理，用于滤除非过零干扰信号，逻辑滤波电路输出所述PT信号的脉冲信号。