专利名称：发电机负荷微机自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属电力系统自动化技术领域，特别涉及一种用于自动调整发电机组的有功负荷的控制装置。
目前，国内电力系统中运行的发电机组，其大多数机组的有功负荷的调整是由值班人员手动操作的，这种负荷调整方式，往往由于系统的波动，值班人员难以及时进行跟随调整，并且由于调整过程中的监视误差或调整误差等原因，而使发电机的有功负荷偏离给定值，有较大波动，很不利于电力系统和电厂热力系统的稳定运行。为此，国内电力系统中引进计算机控制技术，解决发电机负荷自动稳定控制问题，但由于耗资大，与我国目前生产技术不相适应，难于广泛应用。
本实用新型的目的在于提供一种简便的利用单片机实现发电机组有功负荷的实时自动稳定控制装置。
本实用新型采用单片微型计算机构成控制系统。附
图1给出了控制装置的结构原理。本装置由被控发电机的电压互感器(PT)和电流互感器(CT)分别取得测功电压和电流，并经霍尔效应功率变送器〔1〕，进行发电机有功负荷的P－V变换；所测发电机有功功率模拟电压量，由模／数转换电路〔2〕，进行A／D变换；然后由I／O扩展接口〔3〕，送至单片微机控制系统〔4〕；该控制系统对发电机实发有功功率PF及由键盘〔5〕设定的给定功率PG，进行运算、比较和判别，并通过驱动电路〔6〕给出相应的调荷控制信息，以控制发电机组的有功负荷，在给定值上稳定运行；装置的闭锁报警信息，由控制系统〔4〕给出；装置的显示电路〔7〕，可实时显示系统频率f、发电机实发有功功率PF和键盘给定功率PG等运行参数，以便于运行监视。
装置的系统软件，由参数给定显示、装置自检、比例调荷、闭锁和报警、发电机容量比例变换及功率偏差计算、时间控制等软件模块组成。其主要技术功能当发电机的实发有功功率PF，等于装置整定的给定功率PG，其功率差△P为零值时，或△P小于装置的调荷启动功差△PQ时，装置不下达任何调荷命令。当△P等于或大于△PQ时，装置给出相应的调荷命令，且其调荷命令具有单一性。在装置调荷过程中，单位时间内的调荷次数，与功率差△P的大小成正比。在故障情况下，装置具有自动闭锁和报警功能。当发电机的实发有功功率PF，超出其最大允许出力时，或发电机的有功负荷突然变化，其突变功差△P超出规定值时，装置实现功率闭锁和报警。当电力系统的频率发生波动，其变化范围超出50±0.2HZ时，装置自动实现频率闭锁和报警。装置采用调荷脉冲宽度闭锁，防止由于装置自身器件故障而长期误发调荷命令，避免发电机负荷过调或完全卸载的危险。该装置具有正确的调荷行为和理想的稳荷特性显著提高了发电机运行的稳定性。
下面结合实施例对本装置再作进一步说明。附图2给出了本装置的硬件结构图；附图3给出了功率变送器电路图；附图4给出了装置的系统软件框图。
本实用新型采用MCS－48系列的8039单片机〔8〕、2716(或2732)EPROM〔10〕和74LS273地址锁存器〔9〕构成装置的最小控制系统。系统中利用P2口的P24～P27和BUS口的DB4～DB7，分别作为键盘〔5〕的行线和列线，构成16键的4×4阵列键盘。按键的判别，由CPU扫描方式进行，采用中断方式，每隔10ms对键盘扫描一次。另外，装置的显示电路〔7〕，采用软件译码方式设计，并分别由BUS口和P1口控制显示电路的位码和段码。为提高显示亮度，显示电路与驱动器〔11〕连接。
为克服最小系统接口的不足，本装置采用8255芯片扩展接口〔3〕进行扩展。该芯片有PA、BB和PC三个扩展接口，其中PA口与ADC0809芯片相连，用作A／D转换接口；PB口作为控制口，用以分别控制装置的增荷、减荷、闭锁等电路，并给出相应的信号指示。
本装置采用霍尔效应功率变送器，进行发电机有功功率的P－V变换，如图3所示。霍尔效应功率变送器〔1〕主要由霍尔电势乘法器BDH〔12〕、放大器〔13〕和双T选频滤波器〔14〕构成。
根据霍尔效应原理，当霍尔元件H在磁场B和控制电流ICG作用下，霍尔电势乘法器BDH输出的霍尔电势eH，正比于B与ICG的乘积，即eH＝KH·ICG·B (1)式中KH——霍尔电势系数当霍尔电势变换器的控制电流ICG及磁通密度B，分别由发电机负荷电流i和负荷电压u产生，并和它们成正比时，BDH输出的霍尔电势eH，为eH＝eH(0)－eH(2)(2)式中eH(0)——霍尔电势直流分量；eH(2)——霍尔电势倍频交流分量。
式(2)所示霍尔电势eH，经放大器〔13〕放大，并由双T选频滤波器〔14〕将其倍频交流分量eH(2)滤掉后，所得霍尔电压平均值UH(0)，即为发电机有功负荷PF的模拟电压值，即PF＝UH(0)＝K·Im·Vm·COSφ (3)装置的系统软件，采用模块结构设计，如图4所示。整个程序由初始化子程序、键扫描、时间控制、偏差值计算、比例调荷、功率及频率和脉宽闭锁、功率显示和系统自检等子程序构成。
本装置系统软件的设计，其主要技术要点在于1.装置控制系统的系统软件，采用内部中断方式设计。10ms中断一次，保护现场，扫描键盘和显示电路。从而使装置在调荷、延时、功率及频率和脉宽闭锁过程中，仍然正常显示功率值并执行键盘命令。
2.为保证装置调荷命令的单一性，在程序设计中，对装置的增荷和减荷回路采取了软件互锁技术。
3.比例调节子程序，根据测量功差△P的大小，可由软件随机实时确定调荷脉冲间距的大小。
4.闭锁子程序，由三个程序段组成，分别用以实现上述功率、频率及脉宽闭锁和报警。
5.频率闭锁回路，采用软件累计计数测频技术测量发电机的频率f。
6.考虑到发电厂中强电磁干扰的恶劣环境，装置除在硬件电路方面采取了相应的抗干扰措施之外，还在软件设计中，采取了数字滤波和数据重复检测技术，提高装置的抗干扰性能。
7.装置的系统软件设计，采用了软件变换发电机容量比例的方法，使本装置具有适用于各种容量发电机组的特点，保证了装置的通用性。另外，装置的调荷脉冲宽度(0.01″～0.99″)、调荷脉冲间隔(1″～9″)、调荷功差启动值(1％～9％额定功率)和返回功差值(1％～9％)，均可由键盘任意随机实时设定，保证了装置使用的灵活性。
本装置适用于汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机等各种容量的发电机组。对被控发电机组的有功负荷，具有正确的自动调荷行为和理想的稳荷特性，显著提高了发电机运行的稳定性，从而有利于电厂热力系统的稳定运行，有利于省煤节电。该装置抗干扰性能强、运行稳定可靠，操作方便，使用灵活，通用性强，并且结构简单，成本较低，与我国目前电力系统技术水平相适应，便于推广应用。
权利要求1.一种发电机有功负荷的自动稳定控制装置，由功率P-V转换、A/D转换器、计算机控制系统、I/O接口扩展、键盘显示电路、出口执行电路及软件组成，其特征在于a)该装置的微机控制系统[4]，由单片微型计算机构成；b)装置采用霍尔效应乘法器，构成霍尔效应功率变送器[1]；c)装置的系统软件，由参数给定显示、装置自检、比例调荷、闭锁和报警、发电机容量比例变换及功率差计算、时间控制等软件模块组成。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于控制系统采用MCS－48系列的8039单片机〔8〕、2716(或2732)EPROM〔9〕和74LS273地址锁存器〔10〕构成最小计算机控制系统。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于霍尔效应功率变送器由霍尔电势乘法器BDH〔12〕、放大器〔13〕和双T选频滤波器〔14〕构成。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于系统软件采用软件累计计数测频技术，测量发电机的频率f；采用软件互锁技术和软件超限判别方法，分别实现装置调荷命令的单一性和闭锁功能；并根据测量功差△P的大小，采用由软件随机实时确定调荷脉冲间距。
专利摘要本实用新型是一种发电机有功负荷单片微机自动稳定控制装置。该装置采用霍尔效应乘法器原理构成发电机有功功率变送器，并具有自动判别和执行功率闭锁、频率闭锁和脉宽闭锁功能，对被控发电机组的有功负荷，具有正确的自动调荷行为和理想的稳荷特性，显著提高了发电机及电厂热力系统运行的稳定性，有利于省煤节电。该装置抗干扰性能强，工作稳定可靠，操作方便，使用灵活，通用性强，具有较大推广应用价值。
文档编号H02H7/06GK2035939SQ88219738
公开日1989年4月12日 申请日期1988年6月27日 优先权日1988年6月27日
发明者陈宏志, 孙莹, 马会亭, 徐建政, 魏佃杰 申请人:山东工业大学