專利名稱：同步發(fā)電機(jī)的逆軟儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于在線實(shí)時(shí)測(cè)量同步發(fā)電機(jī)中一些關(guān)鍵待測(cè)變量的逆軟儀 表，其中的關(guān)鍵待測(cè)變量包括同步發(fā)電機(jī)中所有難以直接在線實(shí)時(shí)測(cè)量的變量， 即d軸電流分量、q軸電流分量、q軸暫態(tài)電勢(shì)、d軸暫態(tài)電勢(shì)和功角，屬于電 力系統(tǒng)測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要、最復(fù)雜的元件之一，由于技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上的 原因，同步發(fā)電機(jī)中有一些變量，如d軸電流分量^、 q軸電流分量/《、q軸暫
態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角5，目前尚難以通過傳感器直接在線實(shí)時(shí)測(cè)
量。然而，在線實(shí)時(shí)測(cè)量這些變量對(duì)于電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定監(jiān)控卻又具有重要意 義，也是許多控制策略能夠?qū)嶋H應(yīng)用的重要前提。
為實(shí)現(xiàn)上述變量的在線實(shí)時(shí)測(cè)量，通常有兩種方法 一種是直接測(cè)量法，如 通過在同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝特定的裝置(光碼器、氣隙傳感器等)直接測(cè)量功 角，這類方法的缺點(diǎn)是需要對(duì)同步發(fā)電機(jī)的本體進(jìn)行改動(dòng)，會(huì)影響實(shí)際同步發(fā)電 機(jī)的性能，同時(shí)費(fèi)用較高，應(yīng)用較麻煩；另一種是間接測(cè)量法，即基于特定的同 步發(fā)電機(jī)模型和一些直接可測(cè)變量(主要是同步發(fā)電機(jī)機(jī)端的一些變量，如機(jī)端 電壓、機(jī)端電流等)計(jì)算或估計(jì)出待測(cè)變量。目前已有的間接測(cè)量方法大都針對(duì) 較簡單的同步發(fā)電機(jī)模型(如經(jīng)典3階模型)，或僅能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)態(tài)值的估計(jì)。對(duì) 于較復(fù)雜的同步發(fā)電機(jī)模型(如實(shí)用4階模型)，目前尚無針對(duì)性的間接測(cè)量方 法。
為了進(jìn)一步提高同步發(fā)電機(jī)中待測(cè)變量(特別是d軸電流分量/,、 q軸電流 分量/" q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角5這5個(gè)關(guān)鍵待測(cè)變量)的在 線實(shí)時(shí)測(cè)量精度，同時(shí)又在費(fèi)用上經(jīng)濟(jì)，在應(yīng)用上簡便，需要設(shè)計(jì)針對(duì)較復(fù)雜同 步發(fā)電機(jī)模型(如實(shí)用4階模型)描述的同步發(fā)電機(jī)中關(guān)鍵待測(cè)變量的間接測(cè)量裝置，以滿足電力系統(tǒng)高性能監(jiān)控系統(tǒng)和控制器的設(shè)計(jì)需求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種可在線實(shí)時(shí)測(cè)量同步發(fā)電機(jī)中一些關(guān)鍵 待測(cè)變量(包括d軸電流分量、q軸電流分量/,、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)
電勢(shì)《和功角5)的同步發(fā)電機(jī)逆軟儀表。
技術(shù)方案本發(fā)明是一種同步發(fā)電機(jī)的逆軟儀表，該逆軟儀表的輸入為同 步發(fā)電機(jī)的1個(gè)直接可測(cè)輸入變量，即勵(lì)磁輸入五,，以及5個(gè)直接可測(cè)輸出變
量，即有功功率A、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,、機(jī)端相角&和無功功率Q;輸 出為同步發(fā)電機(jī)的5個(gè)關(guān)鍵待測(cè)變量，分別為d軸電流分量^ 、 q軸電流分量^ 、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角3 ;逆軟儀表由逆運(yùn)算器、第一微分器、
第二微分器、第三微分器組成，其中，逆運(yùn)算器的第一個(gè)輸入端以及第一微分器 的輸入端接同步發(fā)電機(jī)的第一個(gè)輸出端，第二個(gè)輸入端接第一微分器的輸出端， 第三個(gè)輸入端以及第二微分器的輸入端接同步發(fā)電機(jī)的第二個(gè)輸出端，第四個(gè)輸 入端接第二微分器的輸出端，第五個(gè)輸入端以及第三微分器的輸入端接同步發(fā)電 機(jī)的第三個(gè)輸出端，第六個(gè)輸入端接第三微分器的輸出端，第七個(gè)輸入端接同步 發(fā)電機(jī)的第四個(gè)輸出端，第八個(gè)輸入端接同步發(fā)電機(jī)的第五個(gè)輸出端，第九個(gè)輸 入端接同步發(fā)電機(jī)的輸入端，逆運(yùn)算器的5個(gè)輸出即為逆軟儀表的5個(gè)輸出，分 別為d軸電流分量/,、 q軸電流分量/,、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和
功角萬。
逆軟儀表采用數(shù)字信號(hào)處理器即DSP控制器及其外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)；第一微分 器、第二微分器、第三微分器通過一階數(shù)值微分運(yùn)算實(shí)現(xiàn)；逆運(yùn)算器通過逆軟測(cè) 量運(yùn)算子程序?qū)崿F(xiàn)；有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,、機(jī)端相角A、無
功功率Q和勵(lì)磁輸入通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，并以中斷方式讀入
DSP控制器，DSP控制器對(duì)讀入的數(shù)字量進(jìn)行一階數(shù)值微分運(yùn)算，獲得有功功率 《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,的導(dǎo)數(shù)，即^、 /,、 //;然后，DSP控制器進(jìn)行逆
軟測(cè)量運(yùn)算，得到d軸電流分量^、 q軸電流分量/。、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角《的數(shù)值，并通過輸出顯示單元顯示輸出。 DSP控制器中包括主程序和兩個(gè)中斷服務(wù)程序；
DSP主程序先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示和故障診斷的循環(huán)；如果接收 到主程序結(jié)束命令，則結(jié)束主程序；在主程序數(shù)據(jù)顯示和故障診斷期間，按一定 時(shí)間間隔運(yùn)行逆軟測(cè)量中斷服務(wù)程序；同時(shí)，在主程序數(shù)據(jù)顯示和故障診斷期間， 如果出現(xiàn)命令或保護(hù)故障，則運(yùn)行異常中斷服務(wù)程序；
逆軟測(cè)量中斷服務(wù)程序的處理流程為首先對(duì)主程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，再通過 AD轉(zhuǎn)換器(51)采集有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,、機(jī)端相角A、無
功功率^和勵(lì)磁輸入￡/，接下來運(yùn)行一階數(shù)值微分運(yùn)算程序，獲得有功功率《、
機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,的導(dǎo)數(shù)，即^、 /,、 A，然后運(yùn)行逆軟測(cè)量運(yùn)算程序，
得到d軸電流分量4、 q軸電流分量人、q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功
角5的數(shù)值，并把運(yùn)算結(jié)果輸出到顯示單元的存儲(chǔ)器中，最后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)并返回主 程序。
可在線實(shí)時(shí)測(cè)量同步發(fā)電機(jī)中一'些關(guān)鍵待測(cè)變量的逆軟儀表的實(shí)現(xiàn)方法是 首先，確定同步發(fā)電機(jī)中在線直接可測(cè)的變量(包括同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁輸入五,、
有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,、電壓相角&和無功功率Q)和關(guān)鍵待 測(cè)變量(包括同步發(fā)電機(jī)的d軸電流分量/, 、 q軸電流分量/, 、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、
d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角5);然后，基于同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型建立內(nèi)含傳感器
的數(shù)學(xué)模型(該內(nèi)含傳感器是一個(gè)假想的傳感器，其輸入量與輸出量之間滿足同 步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型所確定的變量約束關(guān)系)；接著，建立內(nèi)含傳感器的逆模型(即 內(nèi)含傳感器逆)；最后，基于內(nèi)含傳感器逆實(shí)現(xiàn)逆軟儀表，并將逆軟儀表串接在 同步發(fā)電機(jī)之后，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵待測(cè)變量的在線實(shí)時(shí)測(cè)量。
有益效果本發(fā)明的原理是通過構(gòu)造同步發(fā)電機(jī)的逆軟儀表，并將其串接在 同步發(fā)電機(jī)之后，實(shí)現(xiàn)對(duì)難以用傳感器在線實(shí)時(shí)測(cè)量的關(guān)鍵待測(cè)變量(包括d 軸電流分量、q軸電流分量/,、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角5)
的在線實(shí)時(shí)測(cè)量。它基于同步發(fā)電機(jī)的嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得 到逆軟儀表，所設(shè)計(jì)的逆軟儀表具有較高的精度和很好的實(shí)用價(jià)值。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
a. 所設(shè)計(jì)的逆軟儀表基于同步發(fā)電機(jī)較復(fù)雜的實(shí)用4階模型進(jìn)行嚴(yán)格推導(dǎo) 后獲得，可充分反映實(shí)際同步發(fā)電機(jī)的非線性和動(dòng)態(tài)特征，具有較高的精度。
b. 所設(shè)計(jì)的逆軟儀表所需的輸入信號(hào)均為實(shí)際工程中容易獲得的本地直接 可測(cè)變量，逆軟儀表本身通過附加的軟硬件實(shí)現(xiàn)，不需要對(duì)同步發(fā)電機(jī)本體進(jìn)行 任何改動(dòng)，實(shí)現(xiàn)費(fèi)用低，安全可靠，易于工程實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明可用于同步發(fā)電機(jī)中關(guān)鍵待測(cè)變量的在線實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)提高電力系統(tǒng) 的監(jiān)控水平、設(shè)計(jì)高性能的控制器具有重要意義，應(yīng)用前景十分廣闊。


圖1是同步發(fā)電機(jī)1的輸入變量、直接可測(cè)的輸出量及關(guān)鍵待測(cè)變量示意圖。 該同步發(fā)電機(jī)1的輸入變量是勵(lì)磁輸入五,；直接可測(cè)的輸出量包括有功功率《、
機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流々、電壓相角^和無功功率0;關(guān)鍵待測(cè)變量包括d軸
電流分量A、 q軸電流分量/g、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角5。
圖2是同步發(fā)電機(jī)1的內(nèi)含傳感器2的示意圖。內(nèi)含傳感器2的輸入量包括 關(guān)鍵待測(cè)變量A、 /9、《、《、3，關(guān)鍵待測(cè)變量々、/,的導(dǎo)數(shù)4、 /g，及勵(lì)
磁輸入五f,輸出量包括《、/,、 /,、 A、 G,，直接可測(cè)變量《、/,、 /,的導(dǎo)數(shù) 《、/,、 A。
圖3是由內(nèi)含傳感器2與內(nèi)含傳感器逆3組成的軟測(cè)量原理圖。內(nèi)含傳感器 逆3的輸入是f 、 /,、 /,、 A、 0、 ^、 /,、 /,及￡,，輸出是A、 /,、《、《、
^、 4及/ 。
圖4是逆軟儀表4的具體結(jié)構(gòu)圖及逆軟儀表4與同步發(fā)電機(jī)1的串接關(guān)系。 其中有逆運(yùn)算器41、第一微分器421、第二微分器422、第三微分器423。
圖5是采用DSP控制器5作為逆軟儀表4的本發(fā)明裝置組成示意圖。其中有 無功功率傳感器6、電壓相角傳感器7、勵(lì)磁電流傳感器8、機(jī)端電流傳感器9、 有功功率傳感器IO、勵(lì)磁輸入傳感器ll， AD轉(zhuǎn)換器51和輸出顯示單元52。
圖6是采用DSP控制器5作為逆軟儀表4實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)流程框圖。
具體實(shí)施例方式
首先確定直接可測(cè)的輸出量與關(guān)鍵待測(cè)變量；然后建立同步發(fā)電機(jī)內(nèi)含傳感 器的模型；接著建立內(nèi)含傳感器的逆模型(即內(nèi)含傳感器逆)；最后，基于內(nèi)含 傳感器逆實(shí)現(xiàn)逆軟儀表，并將逆軟儀表串接在同步發(fā)電機(jī)之后，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵待測(cè) 變量(d軸電流分量^、 q軸電流分量/,、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和
功角^)的在線實(shí)時(shí)測(cè)量。
逆軟儀表的具體實(shí)施分為以下4步
1確定同步發(fā)電機(jī)直接可測(cè)的輸出變量與關(guān)鍵待測(cè)變量。 同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型(實(shí)用4階模型)為
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，叫為同步發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，//為同步發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，《,。為同 步發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率，A^為同步發(fā)電機(jī)的d軸暫態(tài)電抗， 為同步發(fā)電機(jī)的q 軸暫態(tài)電抗，D為同步發(fā)電機(jī)的阻尼系數(shù)，《。為同步發(fā)電機(jī)的d軸勵(lì)磁繞組暫 態(tài)時(shí)間常數(shù)，^為同步發(fā)電機(jī)的d軸同步電抗，7;。為同步發(fā)電機(jī)的q軸勵(lì)磁繞 組暫態(tài)時(shí)間常數(shù)， 為同步發(fā)電機(jī)的《軸同步電抗，/"。為同步發(fā)電機(jī)的電樞電阻， Xw為同步發(fā)電機(jī)的d軸電樞反應(yīng)電抗。同步發(fā)電機(jī)的輸入變量是勵(lì)磁輸入五,。同時(shí)可確定同步發(fā)電機(jī)直接可測(cè)的 輸出量包括有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,.、機(jī)端相角&和無功功率Q ; 關(guān)鍵待測(cè)變量包括d軸電流分量^、 q軸電流分量厶、q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸 暫態(tài)電勢(shì)《和功角《(如圖l所示)。
2建立同步發(fā)電機(jī)內(nèi)含傳感器的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)式(1-1) (1-9)所示 的同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)(具體推導(dǎo)過程省略)，可以得 到其內(nèi)含傳感器為(如圖2所示)
& = <5 — arctan
w廣"
G,=五《—五d々— 々—
-《-"力/J
"^0 、0 X。rf 々0
(2-1) (2-2)
(2-3)
(2-4) (2-5)
(2-6)
(2-7) (2-8)
其中，A、 /,、 /,、 4、厶分別表示《、/,、 /,、 /rf、 /9對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，其余
符號(hào)的意義與式(1-1) (1-9)中的相同。
需要說明的是，這一步僅為以下的逆軟儀表的構(gòu)造提供方法上的根據(jù)，在本 發(fā)明的具體實(shí)施中，這一步可跳過。
3建立內(nèi)含傳感器的逆模型(即內(nèi)含傳感器逆)。根據(jù)反函數(shù)存在定理， 可以證明式(2-1) (2-8)所表示的內(nèi)含傳感器是可逆的(詳細(xì)證明過程省略)， 且內(nèi)含傳感器的逆模型(即內(nèi)含傳感器逆)可用如下的非線性函數(shù)表示<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，變量a，b，c，p。，p1， p2，p3僅是為了上述表達(dá)式的描述簡潔而引 入的中間變量，它們分別為
<formula>formula see original document page 10</formula>—0廣x )/,/,+
(0+V,2)"+2r。/,/,)
w,2
將內(nèi)含傳感器逆串接在內(nèi)含傳感器之后，如圖3所示。 4逆軟儀表的實(shí)現(xiàn)。
在式(3-1) (3-7)所示內(nèi)含傳感器逆的基礎(chǔ)上可建立逆軟儀表。對(duì)于內(nèi) 含傳感器逆的輸入《、/,、 /,、 A、 0、》、/,、 /,及￡,，其中的《、/,、 /,、
A、 Q及五,均為直接可測(cè)變量，而《、/,、 /,可由《、/,、 /y求導(dǎo)獲得；對(duì)于
內(nèi)含傳感器的輸出^、 /9、《、《、5、 A及A，其中的L、 /,、《、《、5
為同步發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵待測(cè)變量，/,、 /9則并非關(guān)鍵待測(cè)變量，因此在逆軟儀表
中不需要實(shí)現(xiàn)^、 /,的軟測(cè)量。
具體的，逆軟儀表的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖4所示，它由l個(gè)用于實(shí)現(xiàn)式(3-1) (3-5)所述的逆運(yùn)算的逆運(yùn)算器和3個(gè)微分器組成。
將逆軟儀表串接在同步發(fā)電機(jī)之后(如圖4所示)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵待測(cè)變 量(d軸電流分量A、 q軸電流分量々、q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功
角3)的在線實(shí)時(shí)測(cè)量。
圖5給出了本發(fā)明的一種具體實(shí)施例的示意圖。這里，逆軟儀表采用數(shù)字信 號(hào)處理器即DSP控制器及其外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)，具體地，第一微分器、第二微分器、 第三微分器通過一階數(shù)值微分運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，逆運(yùn)算器通過逆軟測(cè)量運(yùn)算子程序?qū)?現(xiàn)。這里的一階數(shù)值微分運(yùn)算算法是取變量前后兩個(gè)采樣值之差，然后再除以采 樣時(shí)間間隔；逆軟測(cè)量運(yùn)算即為式(3-1) (3-7)所示的內(nèi)含傳感器逆運(yùn)算。
首先，有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,、機(jī)端相角A、無功功率2,和
勵(lì)磁輸入通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，并以中斷方式讀入DSP控制器； 然后，DSP控制器對(duì)讀入的數(shù)字量進(jìn)行一階數(shù)值微分運(yùn)算，獲得有功功率《、機(jī) 端電流/,、勵(lì)磁電流/,的導(dǎo)數(shù)，即/;、 /,、 //;接著，DSP控制器進(jìn)行逆軟測(cè)量 運(yùn)算，得到d軸電流分量^、 q軸電流分量/g、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角5的數(shù)值；最后通過輸出顯示單元，對(duì)逆軟測(cè)量運(yùn)算得到的數(shù)值進(jìn)行 顯示輸出。
DSP程序包括主程序和兩個(gè)中斷服務(wù)程序(逆軟測(cè)量中斷服務(wù)程序和異常中 斷服務(wù)程序)。DSP主程序先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示和故障診斷的循環(huán)。 如果接收到主程序結(jié)束命令，則結(jié)束主程序。在主程序數(shù)據(jù)顯示和故障診斷期間， 按一定時(shí)間間隔運(yùn)行逆軟測(cè)量中斷服務(wù)程序，同時(shí)如果出現(xiàn)命令或保護(hù)故障，則 運(yùn)行異常中斷服務(wù)程序。逆軟測(cè)量中斷服務(wù)程序的處理流程為.*首先對(duì)主程序進(jìn) 行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，再通過AD轉(zhuǎn)換器采集有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,、機(jī)
端相角A、無功功率G和勵(lì)磁輸入五,，接下來運(yùn)行一階數(shù)值微分運(yùn)算程序，獲
得有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流的導(dǎo)數(shù)，即《、/,、 /,，然后運(yùn)行逆
軟測(cè)量運(yùn)算程序，得到d軸電流分量A、 q軸電流分量厶、q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d
軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角^的數(shù)值，并把運(yùn)算結(jié)果輸出到顯示單元的存儲(chǔ)器中，最
后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)并返回主程序。具體的系統(tǒng)程序框圖如圖6所示。 根據(jù)以上所述，便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種同步發(fā)電機(jī)的逆軟儀表，其特征在于該逆軟儀表(4)的輸入為同步發(fā)電機(jī)(1)的1個(gè)直接可測(cè)輸入變量，即勵(lì)磁輸入Ef，以及5個(gè)直接可測(cè)輸出變量，即有功功率Pt、機(jī)端電流It、勵(lì)磁電流If、機(jī)端相角θU和無功功率Qt；輸出為同步發(fā)電機(jī)(1)的5個(gè)關(guān)鍵待測(cè)變量，分別為d軸電流分量Id、q軸電流分量Iq、q軸暫態(tài)電勢(shì)E′q、d軸暫態(tài)電勢(shì)E′d和功角δ；逆軟儀表(4)由逆運(yùn)算器(41)、第一微分器(421)、第二微分器(422)、第三微分器(423)組成，其中，逆運(yùn)算器(41)的第一個(gè)輸入端(B1)以及第一微分器(421)的輸入端接同步發(fā)電機(jī)(1)的第一個(gè)輸出端(A1)，第二個(gè)輸入端(B2)接第一微分器(421)的輸出端，第三個(gè)輸入端(B3)以及第二微分器(422)的輸入端接同步發(fā)電機(jī)(1)的第二個(gè)輸出端(A2)，第四個(gè)輸入端(B4)接第二微分器(422)的輸出端，第五個(gè)輸入端(B5)以及第三微分器(423)的輸入端接同步發(fā)電機(jī)(1)的第三個(gè)輸出端(A3)，第六個(gè)輸入端(B6)接第三微分器(423)的輸出端，第七個(gè)輸入端(B7)接同步發(fā)電機(jī)(1)的第四個(gè)輸出端(A4)，第八個(gè)輸入端(B8)接同步發(fā)電機(jī)(1)的第五個(gè)輸出端(A5)，第九個(gè)輸入端(B9)接同步發(fā)電機(jī)(1)的輸入端(A6)，逆運(yùn)算器(41)的5個(gè)輸出即為逆軟儀表(4)的5個(gè)輸出，分別為d軸電流分量Id(B10)、q軸電流分量Iq(B11)、q軸暫態(tài)電勢(shì)E′q(B12)、d軸暫態(tài)電勢(shì)E′d(B13)和功角δ(B14)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步發(fā)電機(jī)的逆軟儀表，其特征在于逆軟儀表 (4)采用數(shù)字信號(hào)處理器即DSP控制器(5)及其外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)；第一微分器(421)、第二微分器(422)、第三微分器(423)通過一階數(shù)值微分運(yùn)算實(shí)現(xiàn)；逆運(yùn)算器(41) 通過逆軟測(cè)量運(yùn)算子程序?qū)崿F(xiàn)；有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流々、機(jī)端相角 &、無功功率G和勵(lì)磁輸入五/通過AD轉(zhuǎn)換器(51)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，并以 中斷方式讀入DSP控制器(5)， DSP控制器(5)對(duì)讀入的數(shù)字量進(jìn)行一階數(shù)值微 分運(yùn)算，獲得有功功率《、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,的導(dǎo)數(shù)，即《、/,、 //;然后， DSP控制器(5)進(jìn)行逆軟測(cè)量運(yùn)算，得到d軸電流分量^、 q軸電流分量厶、q軸 暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角3的數(shù)值，并通過輸出顯示單元(52)顯示輸 出。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同步發(fā)電機(jī)的逆軟儀表，其特征在于DSP控制 器(5)中包括主程序和兩個(gè)中斷服務(wù)程序；DSP主程序先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示和故障診斷的循環(huán)；如果接收到 主程序結(jié)束命令，則結(jié)束主程序；在主程序數(shù)據(jù)顯示和故障診斷期間，按一定時(shí)間 間隔運(yùn)行逆軟測(cè)量中斷服務(wù)程序；同時(shí)，在主程序數(shù)據(jù)顯示和故障診斷期間，如果 出現(xiàn)命令或保護(hù)故障，則運(yùn)行異常中斷服務(wù)程序；逆軟測(cè)量中斷服務(wù)程序的處理流程為首先對(duì)主程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，再通過AD 轉(zhuǎn)換器(51)采集有功功率"、機(jī)端電流/,、勵(lì)磁電流/,、機(jī)端相角A、無功功率Q,和勵(lì)磁輸入^，接下來運(yùn)行一階數(shù)值微分運(yùn)算程序，獲得有功功率《、機(jī)端電 流/,、勵(lì)磁電流/,的導(dǎo)數(shù)，即《、/,、 /,，然后運(yùn)行逆軟測(cè)量運(yùn)算程序，得到d軸 電流分量^、 q軸電流分量/,、 q軸暫態(tài)電勢(shì)《、d軸暫態(tài)電勢(shì)《和功角3的數(shù)值， 并把運(yùn)算結(jié)果輸出到顯示單元(52)的存儲(chǔ)器中，最后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)并返回主程序。
全文摘要
同步發(fā)電機(jī)的逆軟儀表是一種可在線實(shí)時(shí)測(cè)量同步發(fā)電機(jī)中關(guān)鍵待測(cè)變量的逆軟儀表，適用于電力系統(tǒng)的高性能監(jiān)控系統(tǒng)和控制器設(shè)計(jì)，該裝置由逆運(yùn)算器(41)、第一微分器(421)、第二微分器(422)、第三微分器(423)組成；逆運(yùn)算器(41)的輸入端(B1～B9)分別接同步發(fā)電機(jī)(1)的第一輸出端(A1)、第一微分器(421)的輸出端、同步發(fā)電機(jī)(1)的第二輸出端(A2)、第二微分器(422)的輸出端、同步發(fā)電機(jī)(1)的第三輸出端(A3)、第三微分器(423)的輸出端、同步發(fā)電機(jī)(1)的第四、五、六輸出端(A4、A5、A6)；逆運(yùn)算器(41)的輸出(B10、B11、B12、B13、B14)分別為待測(cè)的同步發(fā)電機(jī)(1)的d軸電流分量、q軸電流分量、q軸暫態(tài)電勢(shì)、d軸暫態(tài)電勢(shì)和功角。
文檔編號(hào)G01R31/34GK101303395SQ20081012429
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者張凱鋒, 戴先中 申請(qǐng)人:東南大學(xué)