专利名称：同步发电机同步相角检测器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统自动化仪器仪表技术领域。
同步发电机与系统进行准同期并列操作，要求发电机与系统同步，即要求同时满足电压相等、频率相同、相位相同三个条件。在这三个条件中，相位条件的检测尤为重要。目前，国内外对同步发电机同步过程中相角差的检测方法在硬件形式方面有两类，其一是采用模拟、数字混合电路形式来实现检测器;另一种是采用单板机或单片机实现检测器。从测量原理上讲，无论采取何种硬件形式，均是依据与机端和系统50Hz正弦波电压信号同相位的方波信号，经过逻辑处理、输出处理过程测量相角差。上述几种测量方法存在两方面的问题(1)测量的输出特性在相角差为-180°到+180°范围之间不能实现线性;
(2)测量的输出结果不能简便、直接地反映相角差的正负性。附图1所示为已有测量同步发电机相角检测电路的输出特性，从图中可以看出，相角差无论为正还是负，V0值均为正值，故不能简便地、直接地从V0中反映出相角差的正负性。为了克服上述缺点，采取许多办法，如用人工方法判断是正相角还是负相角差;还有用微机智能来判断正、负相角差。
本发明的目的旨在克服上述已有技术的不足，提出一种方法简单、测量精度高的一种实施方法，从测量输出特性可简便地根据输出电压直接判断相角差的正负性，并在相角为-180°到+180°范围内实现线性。
本发明的主要组成部分是电压比较器、逻辑反向器、2分频电路、相位比较器、双T滤波器、输出处理器。系统和机端的50HZ正弦波电压信号，经电压比较器转换成50HZ方波信号，然后经逻辑反向、2分频处理。处理后的信号送相位比较器进行相位比较，最后经双T滤波送至输出处理器进行处理，便得到输出信号V0。
本发明与已有技术相比具有如下优点(1)输出特性在相角差为-180°到+180°范围之内线性;
(2)输出电压直接反映相角差的正负性;
(3)硬件结构简单、易实现、成本低。
图1已有技术测量同步发电机相角检测电路的输出特性;
图2同步发电机同步相角检测器原理框图;
图中1、2、电压比较器;3、二分频器;4、逻辑反向器;5、二分频器;6、相位比较器;7、双T滤波器;8、输出处理器。
图3同步发电机同步相角检测器电路原理图;
图4同步发电机同步相角检测器的输出特性;
图5相位比较器原理图;
图6相角差为0°时V′0波形变换图;
图7相角差为+180°时V′0波形变换图;
图8相角差为-180°时V′0波形变换图。
下面将结合附图进一步描述本发明的结构图3是同步发电机同步相角检测器电路原理图。系统的50HZ正弦波电压信号Vs、机端的50HZ正弦波电压信号Vt分别经过电压比较器(9)、(10)，将其转换成同相位的50HZ方波信号。系统50HZ方波信号经2分频电路(11)处理，处理后的25Hz方波信号被送到相位比较器(14)进行相位比较;与此同时，机端50Hz方波经逻辑反向(12)运算并经2分频(13)处理，处理后的25HZ方波被送到相位比较器(14)的反向输入端进行相位比较。相位比较器的输出经25HZ的双T滤波器(15)滤波，再经过输出处理器(16)进行信号处理。
图5是相位比较器的电路原理图，有两个输入端，一个正向输入端V+，另一个是向输入端V-。相位比较器的逻辑运算公式为
用电平形式表示为
“0”表示低电平，“1”表示高电平。从图6、7、8可以清楚看出，输出信号V′0与
、Vt2的频率是一样，只不过波形上有变化，V′0为高电平的时间只有V+为高电平、V-为低电平时出现。
双T滤波器的作用因V′0是一个25Hz周期性信号，而输出结果与V′0的平均值有关系，因而需要通过滤波取出V′0的平均值电压。
输出处理环节有两个作用其一是继续滤波，改善最终的输出直流信号质量;其二是完成如下公式的计算V0＝(V′0平均值-3.75V)×2对于一个幅值为15V的方波信号，其平均值为
15V× (一个周期内V′0高电平的时间)/(一个周期的时间)下面进一步描述相角差为0°、+180°、-180°三种情况下的输出电压V01.图6是相位差为0°时V′0的转变过程波形图。Vs是母线电压信号;Vs′是经电压比较器输出同相位的方波;Vs′2是2分频后的波形;Vt是机端电压信号;Vt′是经电压比较器输出同相位的方波;Vt′是Vt′的逻辑反向波形;Vt′2是2分频后的波形;V0′是相位比较器输出方波信号，其幅为15V，此时V0的值为V0＝(V0′平均值-3.75)×2＝(15V/4-3.75)×2＝0V(直流电压)2.图7是相角差为+180°时V0′的波形转变过程图，此时V0的值为V0＝(V0′平均值-3.75)×2＝(15V/2-3.75)×2＝7.5V(直流电压)
3.图8是相角为-180°时V0′的波形转变过程图，此时V0的值为V0＝(0v-3.75)×2＝-7.5V(直流电压)4.测量关系由图6、7、8可以得出这样的结果相角差为0°、+180°、-180°三种典型值时，相角差与输出电压V0之间符合图4所示的输出特性。
权利要求
1.一种同步发电机同步相角检测器，其特征在于是由电压比较器、逻辑反向器、2分频电路、相位比较器、双T滤波器、输出处理器构成的。
2.根据权利要求1所述的同步相角检测器，其特征在于机端电压和系统电压的50HZ方波信号分别进行二分频后利用2个25Hz方波信号进行相位比较。
全文摘要
一种同步发电机同步相角检测器。属于电力系统自动化仪器仪表领域。本检测器是利用分频器对机端电压和系统电压50Hz的方波信号先分频再进行相位比较，其输出特性在相角差为-180到+180°范围之内线性，输出电压直接反映相角差的正负性。本仪器硬件结构简单、易实现、成本低。
文档编号G01R25/00GK1038884SQ8810374
公开日1990年1月17日 申请日期1988年6月24日 优先权日1988年6月24日
发明者王仲鸿, 韩英铎, 吴壬华 申请人:清华大学