CN1062693C - 数字控制器的信号检测电路 - Google Patents

Abstract

用模拟滤波器21和22处理来自仪表变压器10或仪表变流器9的交流信号的瞬时值，用频率检测装置103检测用于校正的频率，用频率校正装置104和114在检测频率均方根值后进行检测信号增益频率校正，校正信号供给数字自动调压器120。因此，可以消除信号中直流成分和吸收其中浪涌成分，并可校正信号，以适应输入信号的波动，达到检测稳定信号的目的。

Description

数字控制器的信号检测电路

本发明涉及数字控制器的信号检测电路，旨在按照诸如同步机激励器之类的数字控制器中或自动调压器中的信号检测电路，尤其按照交流信号瞬时值，检测控制所需的状态量。

数字控制器，通过从仪表用变压器或仪表用变流器接收交流瞬时值并且检测控制所需状态量，进行控制。

过去，全靠数字处理来进行控制信号检测，包括消除信号中的直流成分和发生电力系统事故时的浪涌电流成分，例如，象日本专利申请公开No.63-305725(1988)中所描述的一样。然而，消除直流成分和浪涌成分一直是不充分的。还已知另一种方法，即用模拟滤波器吸收直流成分和浪涌成分，如日本专利申请公开No.4-213(1992)所述。

在上述常规方法中，即使在信号有直流成分和发生电力系统事故时的浪涌成分时，也用与正常状态相同的方法检测信号。从而有控制不稳定的缺点。因此，为解决这一问题，就考虑用模拟滤波器去消除直流成分和吸收浪涌成分。

然而，业已揭示，又出现一个新问题，即要检测的信号由于附加模拟滤波器而衰减。

本发明之目的在于解决由附加所述模拟滤波器引起的问题。本发明之基本特征在于，通过用频率进行增益校正和相位校正来解决上述问题。

用下述方法能够达到本发明的主要目的：设置一种用于数字控制器的信号检测电路，旨在按照得自仪表变压器或仪表变流器的交流信号的瞬时值，检测控制所需的状态量，它包括：一个模拟滤波器，用来通过消除所述信号中的直流成分并吸收其中的浪涌成分来检测交流信号；频率检测装置，用于检测所检测的交流信号的频率；以及增益校正装置，利用所述的检测的频率对通过所述模拟滤波器的交流信号进行增益校正，以补偿由通过所述模拟滤波器引起的衰减。

模拟滤波器用一个滞后传递函数吸收浪涌。因此，通过设置一个用来依靠超前传递函数去校正相位延迟的装置以校正那时产生的相位延迟，就能达到本发明的目的。

当仪表用变压器或仪表用变流器信号电平较小时，难以准确检测频率。因此，通过设置一种频率校正装置，该装置在来自仪表用变压器或仪表用变流器的输入信号电平小于给定值时，进行相当于标准电力系统频率(50Hz或60Hz)的频率校正；并通过在来自仪表用变压器或仪表用变流器的输入信号电平大于给定值时，依靠所检测频率来校正频率，能够达到本发明的更进一步的目的。

此外，因为发电机一连接电力系统就发生频率波动，所以在频率检测电路的下游侧设置一个频率限制器(例如50Hz±2Hz)，以便在电力系统连接条件下，例如在用来把发电机连接电力系统的电路开关(通常叫做52G)处于闭合状态下，限制过多的频率增益校正。

用这种方法，可以防止由于不平衡电力系统故障、检测电路中频率异常性或单相线路断开而引起的异常频率校正。

当直接用来自仪表变压器和仪表变流器的交流瞬时值检测信号时，靠设置一个模拟滤波器消除该信号中的直流成分和浪涌成分。然而，由于通过模拟滤波器，使检测信号波形被衰减，且发生相位延迟。

通过用频率(f)进行增益校正，能够校正这种检测信号波形的衰减。

至于使用模拟滤波器所引起的相位延迟，可用添加一个超前传递函数的方法校正该相位延迟。

此外，通过根据与电力系统的连接操作的状态，对来自频率(f)检测电路的输出值附加某种限制，能够防止由频率状态引起的异常增益校正和异常相位校正。

图1是表示根据本发明一个实施例的电路结构的图。

图2是表示根据本发明上述实施例的功能结构的方框图。

图3是表示根据本发明另一实施例的电路结构的图。

下面描述根据本发明的数字自动调压器的一个实施例。

如图1所示，用一个仪表变压器(PT)10和一个仪表变流器(CT)9来检测发电机(G)8的端电压和端电流，并通过模拟滤波器21和22和一个控制计算机100把它们供给数字自动调压器120。控制计算机100由处理编程数字滤波器101和111，均方根值检测装置102和112，频率(f)检测装置103和113，频率校正装置104和114，相位延迟校正装置105和115，以及数字自动调压器120的一部分构成。此外，控制计算机处理输入信号，并将该信号供给数字自动调压器120作为检测信号。数字自动调压器120把输入信号与事先设定的没定值比较，产生一个对应其差值的信号，控制发电机(G)8的端电压使之不变，其方法是通过改变闸流管(THY)6的触发角来改变发电机8的励磁电流。在发电机8和闸流管6之间连接一个激励变压器(EX-TR)11，在闸流管6和激励圈8a之间连接一个励磁断路器(通常叫41：励磁放电断路器)7。

下面描述仪表变压器10，仪表变流器9，仪器的信号检测电路中的模拟滤波器21和22，均方根值检测装置102和112，频率检测装置103，频率校正装置104和114，和相位延迟校正装置105和115。

仪表变压器10和仪表变流器9以交流瞬时值形式拾取发电机8的端电压和端电流，模拟滤波器21和22消除其直流成分和吸收其浪涌成分，并用频率检测装置103和均方根值检测装置102和112进行检测。频率校正装置104和114，使用频率检测装置103检测到的频率，针对交流瞬时值，对均方根值检测装置102和112所检测的均方根值进行增益校正。

相位延迟校正装置105和115校正模拟滤波器引起的相位延迟，以便用不延时的方式把检测信号输入给数字自动调压器120，因此能够进行稳定的自动调压控制。

图2是表示图1实施例详细处理功能的详细方块图。下面描述用于模拟滤波器21和22、频率校正装置104和114和相位延迟校正装置105和115的传递函数。

1)模拟滤波器21和22的传递函数能够用方程1表示。

2)频率校正装置104和114的传递函数用方程2和方程3表示。

3)相位延迟校正装置105和115的传递函数用方程4表示：    

其中，频率校正装置104和114分别加有限制器104a和114a。当发电机8连接于电力系统时，就发生频率波动。因此，限制器104a和114a(例如50Hz±2Hz限制电路)，在连接于电力系统的条件下工作，例如在电路开关(通常叫做52G)13的闭合状态下操作，以限制由频率波动引起的过量增益校正。

因此，可以防止由于不平衡电力系统故障、检测电路频率异常性、或仪表变压器10的三相输入信号中单相线路断开而引起的异常增益校正。

当本实施例的仪表变压器10或仪表变流器9的信号电平较小时，存在几种难以准确地进行频率检测的情况。因此，作为一种对策，可以采用这样的一种结构，以致于当来自仪表变压器10或仪表变流器9的输入信号电平小于某一确定值时，频率校正装置104和114使用标准电力系统频率(50Hz或60Hz)的一个固定值来进行校正；而当来自仪表变压器10和仪表变流器9的输入信号电平大于该固定值时，频率校正装置104和114使用频率检测装置103检测到的频率，依靠频率变化进行自动增益校正。图3示出一个这种结构的实施例，其中只以电压信号系统作代表加以说明。

在图3中，除了频率检测装置103之外，还设置一个f。固定频率(标准电力系统频率)发生装置103a，以便把频率检测装置103和f₀固定频率发生装置103a的输出输入到检测频率校正装置103b。检测频率校正装置103b，由判断开关103e和检测信号用的开关触点、103c和103d所组成。判断开关103e把检测信号的均方根值V_rms与某一设定值V_e比较，并且进行切换，例如当均方根值小于设定值(V_rms＜V_e)时，就断开常闭触点103c，并闭合常开触点103d。在这种情况下，频率校正装置104，进行对应于f₀固定频率发生装置103a的标准电力系统频率的校正。当V_rms＞V_e时，频率校正装置104通过常闭触点103c使用来自频率检测装置103的信号，进行对应于检测频率的自动增益校正。经校正的检测信号，通过相位延迟校正装置105，提供给数字自动调压器120。

虽然图3中示例只有一个信号检测电路系统，但可以把同样的电路用于使用一个仪表变压器和一个仪表变流器的有两个信号检测电路系统的示例。

根据本发明，通过把模拟滤波器用于仪表变压器和/或仪表变流器信号检测，能够消除直流成分和吸收浪涌成分，从而得到稳定控制的输入信号。

因为从通过模似滤波器的检测信号检测频率(f)，并且频率(f)校正，是通过使用检测信号的交流瞬时值的均方根值，与所述检测频率的变化相对应地自动进行的，所以可校正由于通过模拟滤波器而衰减的信号。此外，因为能够校正那种在由于通过模拟滤波器而有相位延迟的信号中的相位延迟，所以可适应输入信号的变化，从而检测稳定的信号。

此外，当来自仪表变压器或仪表变流器的输入信号为零时，用于校正的频率也变成零，即ω=0，从而发生引起仪器故障的除零。通过设定一种进行频率自动校正的条件，并且在该条件被满足时使用某一固定的校正值，就能防止除零。

此外，通过在频率检测器的下游侧设置一个限制器，以便在发电机与电力系统连接处的电路开关(通常叫作52G)处于闭合状态下进行工作，就能防止异常输入下的突然频率波动，从而能防止发电机跳闸。

Claims (8)

1．一种用于数字控制器的信号检测电路，旨在按照得自仪表变压器或仪表变流器的交流信号的瞬时值，检测控制所需的状态量，它包括：

一个模拟滤波器(21，22)，用来通过消除所述信号中的直流成分并吸收其中的浪涌成分来检测交流信号；

频率检测装置(103)，用于检测所检测的交流信号的频率；以及

增益校正装置，利用所述的检测的频率对通过所述模拟滤波器的交流信号进行增益校正，以补偿由通过所述模拟滤波器引起的衰减。

2．根据权利要求1的用于数字控制器的信号检测电路，其中：

进一步包含下述装置：当来自仪表变压器或仪表变流器的被检测的信号输入小于某一恒定值时，就用标准电力系统频率去校正被检测的信号的增益频率；而当该被检测的信号大于某一恒定值时，就对应于被检测的信号变化校正被检测的信号的增益频率。

3．根据权利要求1的用于数字控制器的信号检测电路，其中：

进一步包含用于限制过量频率校正的装置，其是这样实现的：在频率检测电路上设置一个频率限制器，以便在与电力系统连接时的条件下，例如在连接发电机和电力系统的交流断路器闭合状态下，起作用。

4．根据权利要求1的用于数字控制器的信号检测电路，进一步包括：

一个用来对通过所述模拟滤波器的被检测的信号的相位延迟进行校正的装置。

5．根据权利要求4的用于数字控制器的信号检测电路，其中：

进一步包含下述装置：当来自仪表变压器或仪表变流器的被检测的信号输入小于某一恒定值时，就用标准电力系统频率去校正被检测的信号的增益频率；而当被检测的信号大于某一恒定值时，则对应于被检测的信号变化校正被检测的信号的增益频率。

6．根据权利要求4的用于数字控制器的信号检测电路，其中：

进一步包含用来限制过量频率校正的装置，其是这样实现的，在频率检测电路上设置一个频率限制器，以便在与电力系统连接时的条件下，例如在连接发电机和电力系统的交流断路器闭合状态下，起作用。

7．根据权利要求1的用于数字控制器的信号检测电路，其中：

频率检测装置用于检测发电机的转速；

增益校正装置利用所述的检测的转速对通过所述模拟滤波器的交流信号进行增益校正，以补偿由通过所述模拟滤波器引起的衰减。

8．根据权利要求7的用于数字控制器的信号检测电路，进一步包含：

一个用来对通过所述模拟滤波器的被检测的信号的相位延迟进行校正的装置。

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