[发明专利]一种发电机频率信号同源装置

说明书

本发明公开了一种发电机频率信号同源装置，包括频率信号调理模块、信号采样与处理模块、输入输出模块和人机交互模块；实现了发电机输出频率信号的快速、准确测量与变送。本发明将正弦波调理为相位相差180度的两路方波信号，并结合ARMF767高速的双通道输入捕获能力，将测频响应时间缩短了10ms，保证了发电机组输出频率测量的快速性。频率测量数据处理算法采用改进的滤波系数自适应的一阶滤波算法，在保证频率测量结果稳定性和灵敏性的同时，使频率测量精度达到了0.001Hz，保证了频率测量的准确性。提高了装置频率测量的可靠性，可以大大提高了发电机组输出频率测量的快速性、准确性和可靠性，保证了火电机组的经济稳定运行。

技术领域

本发明涉及发电机电气量测量技术领域，具体涉及一种具有测量精度高、输出响应快的发电机频率信号同源装置。

背景技术

发电机输出电压频率的精确测量是电力系统稳定运行和控制的基础。目前很多火电机组因一次调频响应电网负荷的不足经常造成大范围考核事件发生，其中调频负荷响应不同步、电网调度考核采用的频率信号和火电机组调节采用的频率测量信号不同源是其主要原因之一。电网要求火电机组调频死区为2r/min，同时电网调度考核采用的电网频率信号变化趋势理论上要提前于火电机组的转速信号。但目前不少火电机组转速测量采用磁阻探头且设计齿数一般为60齿，在火电机组一次调频实际响应中经常出现调频幅值不足和迟滞问题，造成实际转速反馈偏差较大且迟延时间较长。同时频率信号经常因为干扰出现偏差。因此，需要一种具有测量精度高、输出响应快的发电机频率信号同源装置，以解决上述不足。

目前市场上有单独测频的数字频率变送器，但这些变送器大多数在信号调理单元采用A/D采样电路，并结合相应的数据处理算法计算出采样信号的频率。这种方法受A/D转换器转换精度、采样速率等的限制，其频率测量精度不高、响应时间长，无法满足高精度、快响应的发电机频率信号同源需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有测量精度高、响应速度快的发电机频率信号同源装置。该装置采用了半波信号频率快速精确测量新方法，不仅能够有效滤除电网谐波，而且具有频率信号测量精度高(测频精度0.001Hz)、输出响应时间短(小于40ms)、抗干扰能力强的特点。实现了发电机输出电压频率信号快速、准确的测量与变送。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种发电机频率信号同源装置，包括频率信号调理模块、信号采样与处理模块、输入输出模块以及人机交互模块；

所述的频率信号调理模块包括输入信号掉线切换电路、二阶低通滤波电路、电压限幅电路、过零迟滞比较电路和光耦隔离电路，用于将发电机输出的正弦电压信号滤除高次谐波，调理为相位相差180度的两路方波信号，供信号采样与处理模块使用；

所述信号采样与处理模块结合主控芯片STM32F767高速的双通道输入捕获功能和改进的滤波系数自适应的一阶滤波算法，精确、快速的测量出发电机组的输出频率；

所述输入输出模块将主控芯片STM32F767频率信号输出的0-3.3V电压作为输入信号通过瞬态抑制二极管送入该模块，对应输出相应的4-20mA电流信号供发电机自动调节系统和调度系统使用，为电厂调频提供精确、可靠的频率测量结果；

所述人机交互模块用于装置和用户之间进行信息交换，包含测量结果显示、系统参数设定、测量校准。

作为本发明进一步的方案，所述频率信号调理模块的输入信号掉线切换电路包含信号隔离电路、两路单刀双掷继电器和相应的驱动电路，单刀双掷继电器分别接入两路不同的发电机机端电压，通过主控芯片发出的控制信号将其中一路信号送入二阶低通滤波电路，实现频率输入信号掉线可切换功能。

作为本发明进一步的方案，所述频率信号调理模块的二阶低通滤波电路用于滤除输入信号中的高次谐波干扰。