一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置，包括諧波檢測器、濾波裝置和諧波波形判別裝置，所述諧波檢測器的信號輸入端與所述發電機的磁場線圈的一端連接，所述諧波檢測器的信號輸出端與所述濾波裝置的信號輸入端連接，所述濾波裝置的信號輸出端與諧波波形判別裝置的信號輸入端連接，所述諧波波形判別裝置的信號輸出端與無刷勵磁調節器的滅磁開關的信號輸入端連接。本發明增加了濾波裝置，特別是電子濾波裝置，排除了外來諧波干擾，不會造成誤動作；二是諧波波形判別裝置由數值大小作為判斷依據變為由波形形狀作為制定依據，使得判斷更為精確。
【專利說明】
一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置
技術領域
[0001]本發明屬于發電機領域，具體涉及一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置。
【背景技術】
[0002]早在上世紀60年代，同步發電機無刷勵磁系統由于無需炭刷和滑環，在大功率汽輪發電機(特點是勵磁電流大，靠炭刷和滑環來輸送勵磁電流已經十分困難)的勵磁系統中逐步得到應用。進入21世紀以來，由于控制單元相對簡單，維護量小，小水電機組(單機5萬KW以下)的無刷勵磁方式異軍突起，逐漸被生產廠和用戶接受。
[0003]小水電機組無刷勵磁系統由下列各部分組成，如圖1所示:G為主發電機，LQ為主發電機的磁場線圈，QF為主發電機出口斷路器。
[0004]GL為交流勵磁機，采用旋轉電樞式三相同步發電機，即轉子為電樞、定子為磁場線圈的三相同步發電機。
[0005]GL的電樞、不可硅整流裝置(圖中D1~D6)和主發電機G的磁場線圈LQ組成旋轉部分，見圖中虛線部分。
[0006]點劃線內為勵磁調節器，由他向交流勵磁機GL的磁場線圈LQl提供勵磁電流。該勵磁調節器的可控整流元件可以是可控硅(KP)，也可以是大功率三極管(IGBT)。TL為勵磁變壓器。QFG為滅磁開關。WB為無刷勵磁發電機的微機保護裝置。
[0007]在正常發電的情況下，無刷勵磁調節器向交流勵磁機GL的磁場線圈LQl提供直流電流使其產生磁場，由于交流勵磁機GL的電樞是旋轉的，切割了 LQl產生的磁場，于是GL的電樞便產生三相交流電向由D1~D6組成的三相不可控整流橋供電，生成直流電并使主發電機的磁場線圈LQ產生磁場，由于LQ是旋轉的，就使主發電機G的定子線圈因切割LQ的磁場而發出三相交流電。
[0008]由于GL的電樞，D1~D6組成的三相不可控整流橋和主發電機的磁場線圈LQ是同軸旋轉的，因此一般情況下，外部是不可能通過常規的辦法檢測到這三部分的運行情況的。實踐證明，運行中D1~D6六個硅整流二極管是比較容易出現問題的:(I)如果其中一個二極管擊穿短路，會造成GL的輸出短路，如果不立即切斷LQl的勵磁電流，交流勵磁機G會很快燒毀，造成嚴重的事故，當然，為避免這種情況發生，可為每個二極管串聯一個快速熔斷器，或者通過小碳刷把事故信號引出來，但都會使發電機制造工藝變得十分復雜。(2)如果其中一個二極管內部斷線，會使主發電機的輸出功率下降，造成發電故障，這也是我們不愿看到的。
[0009]后來人們發現，整流器總會產生一些諧波，這些諧波通過電磁耦合，可以在LQl的輸出線上被檢測到，諧波的大小與整流器的工作狀態有關，如果無外來干擾，在整流器正常狀態下，諧波值最小，整流二極管斷線對諧波就會增大一些，整流二極管擊穿短路時諧波值最大，因此人們就搞出一個諧波檢測裝置WB作為無刷勵磁發電機的保護裝置，根據微機保護裝置WB的輸出大小，可以判別三相不可控整流器是否正常，是否斷線，是否擊穿短路。如果是斷線，就發出故障信號，如果是擊穿短路，就發出事故信號，同時斷開無刷勵磁調節器的滅磁開關QFG，停止勵磁，保護交流勵磁機不被燒毀，也就是保護了整臺無刷勵磁發電機。
[0010]至此，問題好像已得到解決，但事實并不是這么簡單，實踐證明，上述保護器往往不能準確動作，往往D1~D6都正常，它還是會誤動作，也就是說，這種保護器并不是十分可靠。經研究，造成這種情況的原因，主要是電站的各種整流器太多，如不可控整流器、可控整流器、逆變器、變頻器、軟啟動器等等，這些裝置，都會產生不同的諧波，造成微機保護裝置WB誤動作。所以現在急需研發出一種新型的微機保護裝置用以解決上述問題。
【發明內容】
[0011]本發明的目的在于提供一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0012]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置，包括諧波檢測器、濾波裝置和諧波波形判別裝置，所述諧波檢測器的信號輸入端與所述發電機的磁場線圈的一端連接，所述諧波檢測器的信號輸出端與所述濾波裝置的信號輸入端連接，所述濾波裝置的信號輸出端與諧波波形判別裝置的信號輸入端連接，所述諧波波形判別裝置的信號輸出端與無刷勵磁調節器的滅磁開關的信號輸入端連接。
[0013]具體地，所述濾波裝置包括硬件濾波裝置和電子濾波裝置，所述電子濾波裝置為型號為STM32F103的嵌入式的智能芯片，所述硬件濾波裝置包括電感、第一電容和第二電容，所述諧波檢測器的信號輸出端與所述硬件濾波裝置的信號輸入端連接，所述諧波檢測器的第一信號輸出端分別與所述電感的第一端和所述第一電容的第一端連接，所述諧波檢測器的第二信號輸出端分別與所述第一電容的第二端和所述第二電容的第一端連接后再接所述硬件濾波裝置的第一輸出端，所述電感的第二端分別接所述第二電容的第二端后再接所述硬件濾波裝置的第二輸出端，所述硬件濾波裝置和所述電子濾波裝置串接。
[0014]本發明的技術效果和優點:
本發明增加了濾波裝置，特別是電子濾波裝置，排除了外來諧波干擾，不會造成誤動作；二是諧波波形判別裝置由數值大小作為判斷依據變為由波形形狀作為制定依據，使得判斷更為精確。
【附圖說明】
[0015]圖1為無刷勵磁發電機系統；
圖2為本發明的外結構框圖；
圖3是本發明中的硬件濾波裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0017]本發明提供了如圖2和圖3所示的一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置，包括諧波檢測器、濾波裝置和諧波波形判別裝置，諧波檢測器的信號輸入端與發電機的磁場線圈的一端連接，諧波檢測器的信號輸出端與濾波裝置的信號輸入端連接，濾波裝置的信號輸出端與諧波波形判別裝置的信號輸入端連接，諧波波形判別裝置的信號輸出端與無刷勵磁調節器的滅磁開關的信號輸入端連接。濾波裝置包括硬件濾波裝置和電子濾波裝置，電子濾波裝置為型號為STM32F103的嵌入式的智能芯片，硬件濾波裝置包括電感、第一電容和第二電容，諧波檢測器的信號輸出端與硬件濾波裝置的信號輸入端連接，諧波檢測器的第一信號輸出端分別與電感的第一端和第一電容的第一端連接，諧波檢測器的第二信號輸出端分別與第一電容的第二端和第二電容的第一端連接后再接硬件濾波裝置的第一輸出端，電感的第二端分別接第二電容的第二端后再接硬件濾波裝置的第二輸出端，硬件濾波裝置和電子濾波裝置串接。
[0018]由諧波檢測器檢測到的發電機的磁場線圈LQl引線上的諧波，通過濾波裝置(包括硬件濾波裝置和電子濾波裝置)把外來干擾諧波濾掉，只剩下無外來干擾的諧波圖形，這一諧波波形與內存中二極管斷路諧波波形和二極管短路諧波波形同時送入諧波波形判別裝置進行判別，如果判定為二極管斷路，會發出故障信號；如果判定為二極管擊穿短路，會發出了事故信號，并立即切斷無刷勵磁調節器的輸出停止勵磁，保護交流勵磁機不會燒毀，也就是保護了整臺無刷勵磁發電機。
[0019]最后應說明的是:以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置，其特征在于:包括諧波檢測器、濾波裝置和諧波波形判別裝置，所述諧波檢測器的信號輸入端與所述發電機的磁場線圈的一端連接，所述諧波檢測器的信號輸出端與所述濾波裝置的信號輸入端連接，所述濾波裝置的信號輸出端與諧波波形判別裝置的信號輸入端連接，所述諧波波形判別裝置的信號輸出端與無刷勵磁調節器的滅磁開關的信號輸入端連接。2.根據權利要求1所述的一種能高效保護無刷勵磁發電機的微機保護裝置，其特征在于:所述濾波裝置包括硬件濾波裝置和電子濾波裝置，所述電子濾波裝置為型號為STM32F103的嵌入式的智能芯片，所述硬件濾波裝置包括電感、第一電容和第二電容，所述諧波檢測器的信號輸出端與所述硬件濾波裝置的信號輸入端連接，所述諧波檢測器的第一信號輸出端分別與所述電感的第一端和所述第一電容的第一端連接，所述諧波檢測器的第二信號輸出端分別與所述第一電容的第二端和所述第二電容的第一端連接后再接所述硬件濾波裝置的第一輸出端，所述電感的第二端分別接所述第二電容的第二端后再接所述硬件濾波裝置的第二輸出端，所述硬件濾波裝置和所述電子濾波裝置串接。
【文檔編號】H02H1/00GK105826900SQ201610326476
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】劉東文, 王導, 余茂森, 曾文波, 何平
【申請人】廣東南豐電氣自動化有限公司