一种自动励磁装置的PT断线故障检测单元的制作方法

本实用新型涉及同步发电机自动励磁控制装置的检测和控制技术领域，尤其是一种自动励磁装置的pt断线故障检测单元。

背景技术：

在现代电力系统中，同步发电机励磁系统快速自动励磁系统已经得到广泛使用。自动励磁系统具有快速性和稳定性，对于系统中的波动和故障能够及时反应，消除故障点，维持系统电压的稳定，维持发电机的负荷稳定，同时自动励磁系统具有过励限制和低励限制等保护功能，也能够保护同步发电机系统。自动励磁装置是以发电机的机端电压作为控制对象，根据机端电压的变化调节励磁装置的输出，从而控制发电机的机端电压稳定和发电机的负荷稳定，机端电压也是各种励磁保护功能的判断依据。自动励磁装置的机端电压测量值来自发电机机端的励磁pt和仪表pt，pt即电压互感器，励磁pt和仪表pt的一次侧安装有熔断器，如果pt的一次熔断器熔断或二次测量回路断路，这种故障被称为pt断线。当出现pt断线时，会造成自动励磁装置的机端电压测量值低于机端电压实际值，导致发电机误强励故障，进而导致系统过压或过负荷故障。由于机端pt的测量对于自动励磁系统是非常重要的，因此自动励磁装置都设计有pt断线检测功能，在pt测量回路出现故障时进行处理，以防止发电机组出现误强励故障。

目前现有自动励磁系统中的pt断线检测功能通常采用双路pt测量值互相比较判断的方法，其中一路为励磁pt测量值，另一路为仪表pt测量值或励磁变二次电压测量值。随着电力系统对系统的可靠性要求的提高，对励磁系统的可靠性也不断提高，现有的励磁系统中所采用pt断线故障的检测和故障的控制方法，具有一定局限性，当这两路pt测量信号中，一路出现断线时，应用上述方法能够检测到故障并进行切换运行通道处理，但如果出现断线的电路未修复时，另一路pt也发生断线，上述的现有系统就无法检测到pt断线的故障。

所以，为了弥补上述现有设备中的缺陷，就需设计一种采用以发电机的电流作为辅助判据的同步发电机两组pt电压和单相pt电压间互判的方法的自动励磁装置pt断线故障检测单元。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以发电机的电流作为辅助判据来检测同步发电机两组pt电压和单相pt电压间互判的自动励磁装置pt断线故障检测单元。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种自动励磁装置的pt断线故障检测单元，包括励磁用机端电压互感器和仪表用电压互感器，所述的励磁用机端电压互感器通过第一适配变压器连接有ad转换模块，所述的ad转换模块与微控制器相连，所述的仪表用电压互感器通过第三适配变压器连接所述的微控制器。

所述的励磁用机端电压互感器测量的电压模拟量通过第一适配变压器的变压传输到ad转换模块，ad转换模块将电压模拟量转变为电压数字量，并传输至微控制器中进行数据处理。仪表用电压互感器测量的电压信号通过第三适配变压器的变压后直接传输至微控制器中。

优选的，自动励磁装置的pt断线故障检测单元还包括机端电流互感器，所述的机端电流互感器通过第二适配变压器与所述的ad转换模块相连。

所述的机端电流互感器测量的电流模拟量通过第二适配变压器的变压传输到ad转换模块，ad转换模块将电流模拟量转变为电流数字量，并传输至微控制器中进行数据处理。

优选的，所述的微控制器的型号为dsp28335,所述的ad转换模块的d0-d13引脚通过数据总线连接所述的微控制器的xd0-xd13引脚，建立数据传输通道。

优选的，所述的ad转换模块的cs引脚还连接有所述的微控制器的adcs引脚，所述的ad转换模块的rd引脚连接微控制器的xrd引脚，所述的ad转换模块的wr引脚连接微控制器的xwe引脚，所述的ad转换模块的convst引脚连接微控制器的gpio引脚，所述的ad转换模块的eolc引脚连接微控制器的xint2引脚。

ad转换模块的cs引脚与微控制器的adcs引脚之间为片选信号通路，rd引脚与xrd引脚之间为读取信号通路，wr引脚与xwe引脚之间为编写信号通路，convst引脚与gpio引脚之间为启动转换通路，eolc引脚与xint2引脚之间为转换完成通路。

优选的，所述的励磁用机端电压互感器的二次侧a相通过所述的第一适配变压器连接所述ad转换模块的ch6引脚，所述的励磁用机端电压互感器的二次侧b相通过所述的第一适配变压器连接所述的ad转换模块的ch5引脚，所述的励磁用机端电压互感器的二次侧c相通过所述的第一适配变压器连接所述的ad转换模块的ch4引脚。

优选的，所述的仪表用电压互感器通过所述的第三适配变压器连接所述的微控制器的adcina4引脚。

优选的，所述的微控制器的adcrefin引脚连接有基准源，所述的基准源为基本计时信号电子元件。

所述的基准源主要是用于为微控制器提供ad转换的电压比较基准。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型以同步发电机的电流作为辅助判据，采用同步发电机两组电压互感器电压和单相电压互感器电压间互判的方法，能够准确的判断电压互感器断线故障。当两组电压互感器中的一组发生断线时，可以直接比较两组电压信号能够检测到电压互感器断线故障，若另一组电压互感器同样发生故障断线时，则比较三个单相电压信号以及比较三个单相电流信号也能检测到其发生故障，同时在线路故障时可以保证正常励磁功能。

附图说明

图1是本实用新型的三相励磁pt的相电压和三相ct的电流测量的电路结构示意图；

图2是本实用新型的仪表pt的三相平均电压测量的电路结构示意图；

图3是本实用新型的pt断线检测的电路逻辑示意图；

图4是本实用新型的pt断线故障处理的电路逻辑示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

如图1和图2所示，本实用新型所述的一种自动励磁装置的pt断线故障检测单元，包括励磁用机端电压互感器、仪表用电压互感器和机端电流互感器，所述的励磁用机端电压互感器通过第一适配变压器连接有ad转换模块，所述的ad转换模块与微控制器相连，所述的仪表用电压互感器通过第三适配变压器连接所述的微控制器，所述的机端电流互感器通过第二适配变压器与所述的ad转换模块相连。以机端电流互感器测量的同步发电机电流信号作为辅助判据，可以准确判断出电压互感器的断线故障，同时在线路故障时也可以保障正常的励磁功能。

进一步，所述的微控制器的型号为dsp28335,所述的ad转换模块的d0-d13引脚通过数据总线连接所述的微控制器的xd0-xd13引脚，建立数据传输通道。所述的ad转换模块的cs引脚还连接有所述的微控制器的adcs引脚，所述的ad转换模块的rd引脚连接微控制器的xrd引脚，所述的ad转换模块的wr引脚连接微控制器的xwe引脚，所述的ad转换模块的convst引脚连接微控制器的gpio引脚，所述的ad转换模块的eolc引脚连接微控制器的xint2引脚。所述的ad转换模块采用现有技术领域常规的电子器件即可，来实现电流信号和电压信号的模数转换，将励磁用机端电压互感器测量的电压值和机端电流互感器测量的电流值的模拟量转换为微控制器读取的数字量。

进一步，ad转换模块的cs引脚与微控制器的adcs引脚之间为片选信号通路，rd引脚与xrd引脚之间为读取信号通路，wr引脚与xwe引脚之间为编写信号通路，convst引脚与gpio引脚之间为启动转换通路，eolc引脚与xint2引脚之间为转换完成通路。

进一步，所述的励磁用机端电压互感器的二次侧a相通过所述的第一适配变压器连接所述ad转换模块的ch6引脚，所述的励磁用机端电压互感器的二次侧b相通过所述的第一适配变压器连接所述的ad转换模块的ch5引脚，所述的励磁用机端电压互感器的二次侧c相通过所述的第一适配变压器连接所述的ad转换模块的ch4引脚。所述的仪表用电压互感器通过所述的第三适配变压器连接所述的微控制器的adcina4引脚。

进一步，所述的微控制器的adcrefin引脚连接有基准源，所述的基准源为基本计时信号电子元件，用于给微控制器定时或输入脉冲信号，此基准源采用现有电子器件，能达到基础计时功能即可。

所述的励磁用机端电压互感器测量的二次侧三相电压ua、ub、uc的实部虚部电压幅值继而计算出其单相的平均电压upt1＝(ua+ub+uc)/3。

所述的机端电流互感器测量的二次侧三相电流ia、ib、ic的实部虚部电流幅值接着计算出其单相的平均电流ig＝(ia+ib+ic)/3。

如图3所示，电压互感器断线检测程序由5毫秒定时中断启动，程序中比较同步发电机二次侧电压的测量值检测是否出现电压互感器断线故障，检测方法为：(1)励磁用机端电压互感器的平均电压upt1低于仪表用电压互感器的平均电压upt2时为励磁用电压互感器断线；(2)仪表用电压互感器的平均电压upt2低于励磁用机端电压互感器的平均电压upt1时为励磁用电压互感器断线；(3)励磁电压互感器的三相电压中一相或两相偏低且对应相电流无突变时为励磁用电压互感器断线。

在附图1-附图4中，励磁pt即指励磁用机端电压互感器，机端ct即指机端电流互感器，仪表pt即指仪表用电压互感器。

具体实施时，如图4所示，通过计算励磁用机端电压互感器的三相电压有效值并对每相电压值进行比较，来判断出自动励磁装置的故障类别，当出现励磁用电压互感器断线故障时，切换自动励磁装置的运行方式为恒励磁电流方式，如备用通道正常无故障，自动励磁装置切换至备用通道工作，当出现仪表用电压互感器故障时，发出仪表用电压互感器故障报警。

本实用新型以同步发电机的电流作为辅助判据，采用同步发电机两组电压互感器电压和单相电压互感器电压间互判的方法，能够准确的判断电压互感器断线故障。当两组电压互感器中的一组发生断线时，可以直接比较两组电压信号能够检测到电压互感器断线故障，若另一组电压互感器同样发生故障断线时，则比较三个单相电压信号以及比较三个单相电流信号也能检测到其发生故障，同时在线路故障时可以保证正常励磁功能。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。