一種發電機功角測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力系統繼電保護及安全自動裝置的發電機功角測量裝置，屬于繼電保護技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國電網建設的不斷發展，網架結構日益完善，也越來越復雜，迫切需要有新的技術手段來加強電網的動態安全監控能力，提高電網安全穩定水平。傳統SCADA系統采集的是秒級刷新的穩態數據，故障錄波器提供的是故障前后一段時間內快速暫態波形數據，都沒有辦法提供全網范圍內同步采集的動態相量數據。同步相量測量裝置(PMU)則利用衛星同步時鐘系統為廣域范圍內的全網同步采樣提供統一的采樣脈沖和標準時間，使得各個站點之間有了相同的時間基準點和采樣參考基準點，在同步采樣和計算之后所得到的同步相量能準確描述實際系統的動態過程，為電力系統新型保護、測控、安全穩定控制提供了新的數據源。發電機內電勢和系統母線電壓之間的相角差即為發電機功角，發電機功角是表征系統安全穩定運行的重要狀態變量。
[0003]常規的發電機功角測量裝置和同步相量測量裝置是分開的，一般是采用直接測量法測量發電機功角，但如果沒有全網同步時鐘，則測量結果是不具備時間相關性的。常規同步相量測量裝置在全網同步時鐘同步下進行全網同步采樣，可以采用理論計算法計算發電機功角，但不具備直接測量發電機功角的功能。
【實用新型內容】
[0004]為克服現有技術上的不足，本實用新型目的提供一種基于1總線的發電機功角測量裝置，本實用新型基于1總線將各個開入模件、信號模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件連接起來，根據不同工程需要，可以將裝置上的各個模件靈活配置成不同模件組合，而且在全網衛星同步時鐘同步下既可以通過接入了衛星同步時鐘信號、機端電壓信號和鍵相脈沖信號的直接測量法功角測量模塊直接測量發電機實際功角，又可以通過接入了三相機端電壓信號、三相機端電流信號、時鐘同步脈沖和發電機參數的理論計算法功角測量模塊測量發電機理論功角，兩種方法互相補充，極大提高了功角測量精度和可靠性。
[0005]本實用新型技術方案如下:
[0006]一種發電機功角測量裝置，母板模件、交流(AC)模件、測量模件、開入(DI)模件、鍵相脈沖(KPM)模件、模擬量輸入(Al)模件、模擬量輸出(AO)模件、信號(SIG)模件、電源模件和人機交互裝置。
[0007]母板模件包括輸入輸出(1)總線，測量模件、開入模件、鍵相脈沖模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件、信號模件、人機交互裝置通過輸入輸出總線與母板模件相連接；
[0008]鍵相脈沖模件與測量模件相連接，測量模件與人機交互裝置通過以太網連接，交流模件與測量模件相連接；
[0009]電源模件與母板模件相連接。
[0010]交流模件用于測量級弱電互感器；
[0011]鍵相脈沖模件連接被測發電機，用于將發電機機端電壓和鍵相脈沖信號轉換為3.3V CMOS 電平；
[0012]開入模件用于開入量測量，直接與母板模件輸入輸出(1)總線連接；
[0013]信號模件用于提供中央告警信號，直接與母板模件輸入輸出總線連接；
[0014]模擬量輸入模件用于測量4?20mA直流信號，與母板模件輸入輸出總線連接；
[0015]模擬量輸出模件用于驅動輸出4?20mA直流信號，與母板模件輸入輸出總線連接;
[0016]測量模件用于采樣和實時通信，直接與母板模件的1總線連接；
[0017]人機交互裝置用于控制打印機，與后臺通信，直接與母板模件1總線連接；
[0018]電源模件用于為裝置的各個模件提供電源；
[0019]母板模件用于將所有模件連接起來。
[0020]測量模件包括用于信號時鐘同步的同步電路。
[0021]鍵相脈沖模件包括電壓轉換電路，電壓轉換電路接入機端電壓和鍵相脈沖信號，并整形為適合于CPU采集的3.3V CMOS電平信號。
[0022]測量模件包括采樣電路、時鐘同步電路、IPPS信號提取單元和直接測量法功角測量模塊、理論計算法功角測量模塊、發電機參數輸入模塊；
[0023]直接測量法功角測量模塊包括比較器，時鐘同步電路、IPPS信號提取單元、直接測量法功角測量模塊依次順序連接；IPPS信號提取單元連接采樣電路；采樣電路、發電機參數輸入模塊均與理論計算法功角測量模塊相連接
[0024]與現有技術相比，本實用新型包括以下有益效果:
[0025]本實用新型基于1總線將各個開入、模擬量輸入、模擬量輸出模件連接起來，根據不同工程需要，可以將裝置上的各個模件靈活配置成不同模件組合，比如在常規變電站側無需模擬量輸入、模擬量輸出模件，但需要測量很多開入量，則可以將更多的模件配置為開入模件，在發電廠側需要測量和輸出4?20mA信號，而開關量數量比較少，則需要配置模擬量輸入、模擬量輸出模件，開入模件則少配置；這樣模件之間的組合非常靈活，能滿足不同應用場合的需要。
[0026]本實用新型引入衛星時鐘B碼時間信號、機端電壓電流信號、鍵相脈沖信號，既可以直接測量發電機功角，又可以采用理論計算法計算發電機功角，兩種方法互相補充，極大提高了功角測量精度和可靠性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型一種發電機功角測量裝置的結構示意圖；
[0028]圖2為本實用新型測量模件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0030]如圖1所示，一種發電機功角測量裝置，母板模件、交流模件、測量模件、開入模件、鍵相脈沖模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件、信號模件、電源模件和人機交互裝置。
[0031]母板模件包括輸入輸出(1)總線，、測量模件、開入模件、鍵相脈沖模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件、信號模件、人機交互裝置通過輸入輸出總線與母板模件相連接。
[0032]鍵相脈沖模件與測量模件相連接，測量模件與人機交互裝置通過以太網連接，交流模件與測量模件相連接；
[0033]電源模件與母板模件相連接。
[0034]交流模件用于測量級弱電互感器；
[0035]鍵相脈沖模件連接被測發電機，用于將發電機機端電壓和鍵相脈沖信號轉換為3.3V CMOS 電平；
[0036]開入模件用于開入量測量，直接與母板模件輸入輸出(1)總線連接；
[0037]信號模件用于提供中央告警信號，直接與母板模件輸入輸出總線連接；
[0038]模擬量輸入模件用于測量4?20mA直流信號，與母板模件輸入輸出總線連接；
[0039]模擬量輸出模件用于驅動輸出4?20mA直流信號，與母板模件輸入輸出總線連接;
[0040]測量模件用于采樣和實時通信，直接與母板模件1總線連接；
[0041]人機交互裝置用于控制打印機，與后臺通信，直接與母板模件1總線連接；
[0042]電源模件用于為裝置的各個模件提供電源；
[0043]母板模件用于將所有模件連接起來。
[0044]測量模件包括用于信號時鐘同步的同步電路。
[0045]鍵相脈沖模件包括電壓轉換電路，電壓轉換電路接入機端電壓和鍵相脈沖信號，并整形為適合于CPU采集的3.3V CMOS電平信號。
[0046]如圖2所示，測量模件包括采樣電路、時鐘同步電路、IPPS信號提取單元和直接測量法功角測量模塊、理論計算法功角測量模塊、發電機參數輸入模塊。理論計算法功角測量模塊通過CPU實現。
[0047]直接測量法功角測量模塊包括比較器，時鐘同步電路、IPPS信號提取單元、直接測量法功角測量模塊依次順序連接；IPPS信號提取單元連接采樣電路；采樣電路、發電機參數輸入模塊均與理論計算法功角測量模塊相連接。直接測量法功角測量模塊通過直接比較獲取的衛星B碼時鐘測量發電機功角。
[0048]值得說明，理論計算法功角測量模塊通過CPU芯片實現，是現有技術的功角測量理論計算，對功角測量方法沒有改進。
[0049]本領域內的技術人員可以對本實用新型進行改動或變型的設計但不脫離本實用新型的思想和范圍。因此，如果本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同的技術范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種發電機功角測量裝置，其特征在于，包括:母板模件、交流模件、測量模件、開入模件、鍵相脈沖模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件、信號模件、電源模件和人機交互裝置； 所述母板模件包括輸入輸出總線，所述測量模件、開入模件、鍵相脈沖模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件、信號模件、人機交互裝置均通過輸入輸出總線與母板模件相連接; 所述鍵相脈沖模件與測量模件相連接，所述測量模件與人機交互裝置通過以太網連接，所述交流模件與測量模件相連接； 所述電源模件與母板模件相連接。2.根據權利要求1所述的一種發電機功角測量裝置，其特征在于， 所述測量模件包括用于與衛星時鐘信號同步的時鐘同步電路。3.根據權利要求1所述的一種發電機功角測量裝置，其特征在于， 所述鍵相脈沖模件包括電壓轉換電路。4.根據權利要求1所述的一種發電機功角測量裝置，其特征在于， 測量模件包括采樣電路、時鐘同步電路、IPPS信號提取單元和直接測量法功角測量模塊、理論計算法功角測量模塊、發電機參數輸入模塊； 所述時鐘同步電路、IPPS信號提取單元、直接測量法功角測量模塊依次順序連接；所述IPPS信號提取單元連接采樣電路；所述采樣電路、發電機參數輸入模塊均與理論計算法功角測量模塊相連接。5.根據權利要求4所述的一種發電機功角測量裝置，其特征在于，所述直接測量法功角測量模塊包括比較器。
【專利摘要】本實用新型公開一種發電機功角測量裝置，包括：母板模件、交流模件、測量模件、開入模件、鍵相脈沖模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件、信號模件、電源模件和人機交互裝置；母板模件包括輸入輸出總線，測量模件、開入模件、鍵相脈沖模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件、信號模件、人機交互裝置均通過輸入輸出總線與母板模件相連接；鍵相脈沖模件與測量模件相連接，測量模件與人機交互裝置通過以太網連接，交流模件與測量模件相連接；電源模件與母板模件相連接。本實用新型基于IO總線將各個開入模件、信號模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件連接起來，裝置上的各個模件可以靈活配置成不同模件組合，滿足不同工程需要。
【IPC分類】G01R25/00, G01R31/34
【公開號】CN204679601
【申請號】CN201520267644
【發明人】溫富光, 鄒軍, 夏玉裕, 葉品勇, 陳慶旭
【申請人】南京國電南自電網自動化有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年4月29日