一种基于FCR测量回路的过励磁电流保护电路的制作方法

一种基于fcr测量回路的过励磁电流保护电路
技术领域
1.本实用新型涉及发电机励磁调节器领域，尤其涉及一种基于fcr测量回路的过励磁电流保护电路。


背景技术：

2.励磁系统是同步发电机重要的辅助设备，励磁调节器是励磁系统的控制核心，它利用自动控制原理，自动调节可控硅整流桥的触发角度、进而调节励磁电流大小，实现励磁系统的各种控制功能，使发电机组满足各种发电工况的运行要求。
3.励磁调节器主要有两种控制运行方式，分别是自动方式(avr)和手动方式(fcr)。其中，avr是自动电压调节器，用于维持发电机电压稳定运行，并提高电力系统稳定性。fcr为励磁电流负反馈闭环控制，用于维持励磁电流稳定运行。无论在何种方式运行，励磁电流都不能超过发电机转子和励磁整流装置的极限值，为此，励磁调节器设计有励磁电流限制器，其最大励磁电流限制值为2.0倍。然而，励磁调节器死机等故障，励磁电流限制器往往不起作用，为此，励磁调节器也设计有过励保护，一般整定值为3.0倍瞬时动作跳闸。
4.对于目前的微机励磁调节器来说，3.0倍过励保护和2.0倍过流限制一样，也是采用微机原理，同励磁调节器同硬件同软件，这样存在励磁调节器故障后过励限制和过励保护失效的问题。另外，过励保护往往只采用一个继电器动作出口，存在单接点误动问题，因此很多励磁调节器的过励保护并没有投入运行，其结果是过励保护不可靠和不投入运行，给励磁系统和发电机带来很多隐患。
5.另外，现有过励保护，往往采用微机励磁fcr原理，用硬件测量励磁电流，用软件比较计算，发现过励后启动继电器动作跳机，但是励磁调节器故障，往往也就意味着过励保护失效，因此，基于微机励磁调节器的过励保护独立性不强，可靠性不高。另外，现有的过励保护跳闸回路，往往采用单继电器接地，如果该接点误动，则会造成过励保护误动，因此基于单接点的过励保护，可靠性不高，投入率也很低。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为解决上述存在的技术问题，而提出的一种基于fcr测量回路的过励磁电流保护电路。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
8.一种基于fcr测量回路的过励磁电流保护电路，主要由比较电路、驱动电路和保护电路组成；
9.所述比较电路由三个基准电压信号u
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、u
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和u
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以及三个电压比较器cmp1、cmp2、cmp3，其中电压比较器cmp1、cmp2、cmp3的正向输入端与fcr电路采集的励磁电流信号u
if
相连接，负向输入端与基准电压信号u
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、u
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和u
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连接；
10.所述驱动电路包含三个由npn晶体管驱动的继电器驱动电路，其中晶体管q1、q2和q3的集电极与继电器k1、k2、k3以及二极管d1、d2、d3相连，发射极接地，基极与电压比较器
cmp1、cmp2、cmp3的输出端通过电阻r1、r3、r5相连接，电阻r2、r4、r6接入晶体管q1、q2和q3的集电极和发射极之间，继电器k1、k2、k3和二极管d1、d2、d3与12v电源相连接；
11.所述保护电路由继电器k1、k2、k3的触点rl1、rl21和rl22、rl3以及gcb常闭节点g1和gcb常开节点g2组成,gcb常闭节点g1与继电器k1、k2的触点rl1、rl21相连接组成支路1和支路2，gcb常开节点g2与继电器k2、k3的触点rl22、rl3相连接组成支路3和支路4。
12.优选地，所述继电器驱动电路为集成电路驱动器td62003ap。
13.有益效果
14.相比现有技术，本实用新型的有益效果为：
15.1、能在励磁调节器进行发电机短路试验或者avr发生故障，切换到fcr控制方式运行时，对励磁电流进行监测并设置保护，能够避免因励磁电流过高导致转子绕组温度过高，从而导致转子绕组损坏，防止更大事故的发生。
16.2、能在发电机空载和负载条件下对fcr模式下的励磁电流进行监测，在励磁电流达到设定的励磁电流值时执行报警和跳闸操作。
附图说明
17.图1是一种基于fcr测量回路的过励磁电流保护电路图。
18.图中：1、比较电路；2、驱动电路；3、保护电路；4、第一支路；5、第二支路；6、第三支路；7、第四支路。
具体实施方式
19.下面将结合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、完整的描述，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型实施例中的一部分实施例，而不是全部的实施例。
20.参照图1，一种基于fcr测量回路的过励磁电流保护电路，主要由比较电路、驱动电路和保护电路组成；
21.所述比较电路1由三个基准电压信号u
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、u
1.5ifref
和u
3.0ifref
以及三个电压比较器cmp1、cmp2、cmp3，其中电压比较器cmp1、cmp2、cmp3的正向输入端与fcr电路采集的励磁电流信号u
if
相连接，负向输入端与基准电压信号u
1.0ifref
、u
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和u
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连接；
22.所述驱动电路2包含三个由npn晶体管驱动的继电器驱动电路，其中晶体管q1、q2和q3的集电极与继电器k1、k2、k3以及二极管d1、d2、d3相连，发射极接地，基极与电压比较器cmp1、cmp2、cmp3的输出端通过电阻r1、r3、r5相连接，电阻r1、r3、r5主要起限流作用，电阻r2、r4、r6接入晶体管q1、q2和q3的集电极和发射极之间，能保证晶体管可靠截止，继电器k1、k2、k3和二极管d1、d2、d3与12v电源相连接，二极管d1、d2、d3起反向续流、抑制浪涌作用；
23.所述保护电路3由继电器k1、k2、k3的触点rl1、rl21和rl22、rl3以及gcb常闭节点g1和gcb常开节点g2组成,gcb常闭节点g1与继电器k1、k2的触点rl1、rl21相连接组成第一支路4和第二支路5，gcb常开节点g2与继电器k2、k3的触点rl22、rl3相连接组成第三支路6和第四支路7。
24.在上述实施例中，所述继电器驱动电路可以使用集成电路驱动器td62003ap替代，
当驱动器td62003ap输入端为高电平时，对应的输出口输出低电平，继电器线圈通电，继电器触点吸合；当td62003ap输入端为低电平时，继电器线圈断电，继电器触点断开；在td62003ap内部已集成起反向续流作用的二极管，因此可直接用它驱动继电器。
25.下面以励磁调节器工作在手动模式(fcr)下为例，对整个原理和实施方式进行说明，步骤如下：
26.1、由fcr测量回路采得的励磁电流信号u
if
流入比较电路1，接入电压比较器cmp1、cmp2、cmp3的正向输入端。
27.2、比较电路1中，电压比较器cmp1、cmp2、cmp3的负向输入端分别接入表示1.0倍、1.5倍、3.0倍额定励磁电流的基准电压信号u
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、u
1.5ifref
和u
3.0ifref
，与正向输入端的励磁电流信号u
if
进行比较。
28.3、发电机工作在空载状态时，gcb常闭节点g1闭合，常开节点g2断开。
29.4、若励磁电流达到1.0倍额定励磁电流，即u
if
＞u
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，电压比较器cmp1输出高电平信号，晶体管q1基极被输入高电平时饱和导通，集电极变为低电平，因此继电器k1线圈通电，触点rl1吸合。
30.5、第一支路4导通，发出告警信号。
31.6、励磁电流达到1.5倍额定励磁电流，即u
if
＞u
1.5ifref
，电压比较器cmp2输出高电平信号，晶体管q2基极被输入高电平时饱和导通，集电极变为低电平，因此继电器k2线圈通电，触点rl21吸合。
32.7、第二支路5导通，发出跳闸信号。
33.8、发电机工作在负载状态时，gcb常闭节点g1断开，常开节点g2闭合。
34.9、若励磁电流达到1.5倍额定励磁电流，即u
if
＞u
1.5ifref
，电压比较器cmp2输出高电平信号，晶体管q2基极被输入高电平时饱和导通，集电极变为低电平，因此继电器k2线圈通电，触点rl22吸合。
35.10、第三支路6导通，发出告警信号。
36.11、若励磁电流达到3.0倍额定励磁电流，即u
if
＞u
3.0ifref
，电压比较器cmp3输出高电平信号，晶体管q3基极被输入高电平时饱和导通，集电极变为低电平，因此继电器k3线圈通电，触点rl3吸合。
37.12、第四支路7导通，发出跳闸信号。
38.以上描述仅为本实用新型的基本原理和优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。