专利名称：同步发电机功角测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种功角测量装置，且特别是一种同步发电机功角测 量装置。
随着电力系统的不断发展，输电线路电压等级越来越高，输电距离越来越 长，因而线间及对地的电容加大，加之有的配电网络使用了电缆线路，从而引 起了电力系统电容电流以及容性无功功率的增加。遇夜间或节假日负荷处于低 谷时，线路所产生的无功功率过剩，过剩的无功功率会使电力系统的电压升高, 甚至超过允许的规定值，严重地影响到电能质量和设备安全。因此，吸收电网 中的无功功率，P争低偏高的电网电压就成了电网的当务之急。而将发电机进相 运行就是调节系统电压最经济、有效、便利的措施之一。
功角M应发电机稳定运行及稳定运行余量的重要标志，功角在时间上表 示端电压和励磁磁势之间的相位差，在空间上表现为合成磁场轴线与转子磁场 轴线之间夹角。发电机进相运行时，为防止发电机失稳及观测其稳定余度，发 电机功角的监视是必要的，同时，也能为励磁系统低励限制的安全深度提供可 靠依据。另外，对于电力系统安全稳定运行的监视，发电机系统功角的测量也 是不可缺少的。
传统的功角测量方法一是利用计算公式， "，其中义d为发
电机的同步电抗，5为感应电势与端电压间的相位夹角(称为发电机的功率角或 功角)，尸为有功功率，S为无功功率，采集发电机有功、无功和机端电压，输
背景技术：
3入计算公式，给出发电机功角。方法二是利用发电机转速信号进行分频处理成 一个脉冲，与机端电压进行比较，得到一个相对角度作为监视值。由于计算公
式中发电机^是随发电机进相工况不同而变化的值，试验很难得到准确值，故
功角值计算一般有3度以上的误差；而利用转速测到的功角因为是相对值，作 为进相运行控制值比较困难，无法确定。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种同步发电机功角测量装置，以解决传统技术 的缺失。
本实用新型提出一种功角测量装置，适用于同步发电机。同步发电机装有 电压互感器，电压互感器二次侧输出发电机端电压信号。同步发电机功角测量 装置包含转轴位置信息撷取单元，位置信息处理单元以及相位比较单元。
转轴位置信息撷取单元输出转轴信号。位置信息处理单元电性连接于转轴 位置信息撷取单元，用于对上述转轴信号进行处理，并输出频率与交流电的频 率相等且与交流电保持固定相位差的信号。相位比较单元电性连接于位置信息 处理单元与电压互感器二次侧，比较上述信号与发电机端电压信号。
综上所述，本实用新型的功角测量装置与传统方法相比，是直接利用键相 测量单元或光电信号转换器直接得到转轴位置信号，得到真实的发电机功角， 测量精度高，方便作为机组进相运行控制值或保护值，可防止发电机进相时失 步不稳定运行。
为让本实用新型的特征和优点更清楚的被了解，本实用新型特举具体实施 例并配合附图说明如下。
图1所示为根据本实用新型一实施例的同步发电机功角测量装置的示意图。 图2所示为根据本实用新型一实施例的同步发电机功角测量装置的示意图。
具体实施方式
图l所示为根据本实用新型一实施例的同步发电机功角测量装置的示意图。
请参考图l，同步发电机功角测量装置1适用于同步发电机2。同步发电机2装 有电压互感器21,电压互感器21 二次侧输出发电机端电压信号。
同步发电机功角测量装置1包含键相测量单元11,锁相环路12，以及相位 比较器13。锁相环路12电性连接于键相测量单元11,相位比较器13电性连接 于锁相环路12。
在本实施例中同步发电机为汽轮发电机，再其他实施例中同步发电机可为 其他类型的同步发电机，本实用新型对此不加限制。
键相测量单元11包括通过在转轴上设置一个凹槽或凸键、探头、以及传感 器。当这个凹槽或凸4建转到探头安装位置时，相当于探头与被测面间距突变， 传感器会产生一个脉冲信号，轴每转一圈，就会产生一个脉沖信号，产生的时 刻表明了转轴在每转周期中的位置，传感器会有键相信号输出。
锁相环路12接收键相测量单元11输出的键相信号，并输出一个频率与交 流电的频率相等，且与交流电(例如，频率为50Hz)保持固定的相位差值的信 号。
相位比较器13电性连接于锁相环路12和电压互感器21的二次侧。相位比 较器13相位比较锁相环路12输出的信号以及发电机端电压信号，得到一个角 度。
在发电机并网前空载运行状态下，测量该角度作为功角零位。将相位比较 器13得到的角度减去功角零位，即得到发电机进相运行实时的功角。
图2所示为根据本实用新型一实施例的同步发电机功角测量装置的示意图。 请参考图2，同步发电机功角测量装置3适用于同步发电机4。同步发电机4装 有电压互感器41,电压互感器41 二次侧输出发电机端电压信号。同步发电机功角测量装置3包含光电信号转换器31,锁相环路32,以及相 位比较器33。锁相环路32电性连接于光电信号转换器31,相位比较器33电性 连接于锁相环路32。
在本实施例中同步发电机为水轮发电机，再其他实施例中同步发电机可为 其他类型的同步发电机，本实用新型对此不加限制。
光电信号转换器31可通过在转轴上涂上反光漆或反光纸，得到转轴位置信 号。锁相环路32接收光电信号转换器31输出的转轴位置信号，并输出一个频 率与交流电的频率相等，且与交流电(例如，频率为50Hz)保持固定的相位差 值的信号。
相位比较器33电性连接于锁相环路32和电压互感器41的二次侧。相位比 较器33相位比较与锁相环路32输出的信号以及发电机端电压信号，得到一个 角度。
在发电机并网前空载运行状态下，测量该角度作为功角零位。将相位比较 器33得到的角度减去功角零位，即得到水轮发电机进相运行实时的功角。
综上所述，本实用新型的功角测量装置与传统方法相比，是直接利用键相 测量单元或光电信号转换器直接得到转轴位置信号，得到真实的发电机功角， 测量精度高，方便作为机组进相运行控制值或保护值，可防止发电机进相时失 步不稳定运行。
虽然本实用新型已以具体的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实 用新型，任何熟习此项技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，仍可作 些许更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求1. 一种功角测量装置，适用于同步发电机，同步发电机装有电压互感器，上述电压互感器二次侧输出发电机端电压信号，其特征在于，上述功角测量装置包含转轴位置信息撷取单元，输出转轴信号；位置信息处理单元，电性连接于上述转子位置信息撷取单元，用于对上述转轴信号进行处理，并输出频率与交流电的频率相等且与交流电保持固定相位差的信号；相位比较单元，电性连接于上述位置信息处理单元和上述电压互感器二次侧，相位比较上述信号与上述同步发电机端电压信号。
2. 根据权利要求l所述的功角测量装置，其中上述转轴位置信息撷取单元 为键相测量单元。
3. 根据权利要求l所述的功角测量装置，其中上述转轴位置信息擷取单元 为光电信号转换器。
4. 根据权利要求l所述的功角测量装置，其中上述位置信息处理单元为锁 相环路。
5. 根据权利要求1所述的功角测量装置，其中上述交流电的频率为50赫兹。
专利摘要本实用新型提出一种功角测量装置，适用于同步发电机。同步发电机装有电压互感器，电压互感器二次侧输出同步发电机端电压信号。同步发电机功角测量装置包含转轴信息撷取单元，位置信息处理单元以及相位比较单元。转轴信息撷取单元输出转轴信号。位置信息处理单元电性连接于转轴信息撷取单元，用于对上述转轴信号进行处理，并输出频率与交流电的频率相等且与交流电保持固定的相位差值的信号。相位比较单元电性连接于上述位置信息处理单元和上述电压互感器二次侧，相位比较上述信号与上述同步发电机端电压信号。
文档编号G01R31/34GK201269920SQ20082015217
公开日2009年7月8日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年8月19日
发明者李福兴 申请人:华东电力试验研究院有限公司