一種基于輸出脈沖頻率的水輪過速控制方法技術

本發明專利技術公開了一種基于輸出脈沖頻率的水輪過速控制方法，具體包含如下步驟：在水輪周邊等間距設置m個感光孔；轉速為n的水輪發電機，每分鐘有mn個脈沖輸出光線通過周期內轉動感光孔產生輸出脈沖fp，進而測得輸出脈沖fb；根據n=fp/m得出水輪轉速n；預設水輪轉速正常閾值；根據步驟三計算出的水輪轉速n與預設正常閾值進行對比分析；若水輪轉速n高于正常閾值，則通過報警單元發出警報，同時通過轉速顯示單元實時顯示轉速。本發明專利技術方法簡單、測量精度高、抗干擾能力強；能夠精確地測量水輪發電機的轉速；通過精確地測量轉速，有效地避免了過速帶來的危害。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種監控系統，尤其涉及，屬于監控領域。
技術介紹
轉速數據是水輪發電機組運行狀況的重要標志之一。準確地測量機組的轉速并根據轉速的變化及時地進行各種必要的控制操作，以保證水輪發電機組正常、安全運行，是該監控裝置應完成的功能。 目前，國內水電站使用的大多是永磁發電機加電壓繼電器式、機械式等舊式轉速信號器，存在結構復雜、測量精度低、工作可靠性差等缺點。 在水輪發電機組控制系統中，過速保護系統作為機組控制系統的重要組成部分，主要用于防止機組出現飛翼事故照成重大的損害，當機組出現事故停機或者甩負荷時，如果出現調速器故障拒動或者導葉關閉速度過慢等情況，就需要開啟事故匹配壓閥直接關閉導葉。國內外水電站曾多次出現機組過速、飛翼照成的重大事故，因此提高水電機組過速保護系統的可靠性。實時檢測水輪發電機組的速度尤其重要。 例如申請號為“201220703479.1”的一種水輪發電機組機械過速保護裝置，包括轉速檢測器、配重、轉速脫扣器、抱箍，轉速檢測器通過抱箍固定安裝在機組主軸上隨機組主軸轉動，且在轉速檢測器的圓周對稱位置安裝配重保持平衡；轉速脫扣器安裝在機組主軸旁且與轉速檢測器留有間距；機組事故配壓閥連接轉速脫扣器，且在接收到電信號、液壓信號或者電信號和液壓信號后均會啟動關機操作程序。該技術的有益效果是反應靈敏，只要轉速脫扣器輸出電信號、或者液壓信號、或者電信號和液壓信號兩種信號都能驅動事故配壓閥關機，從而啟動關機操作程序，防止機組事故的發生。該技術雖然解決了水輪發電組轉速測量，通過轉速測量有效地進行過速保護，但是在測速精度方面有待進一步提升。 又如申請號為“201310276592.5”一種水輪發電機過速保護電路及其控制方法，該水輪發電機過速保護電路包括安裝于水輪發電機上的η臺轉速測量儀、過速檢測裝置和過速執行裝置，η臺轉速測量儀與過速檢測裝置相連，過速檢測裝置與過速執行裝置相連，過速檢測裝置接收η臺轉速測量儀的檢測信號，當有m臺轉速測量儀檢測到水輪發電機轉速超速時，過速檢測裝置向過速執行裝置輸出過速信號，調節水輪發電機轉速，η為大于2的正整數，m為大于2且小于η的正整數。該專利技術避免過速執行裝置單一的根據機組轉速是否大于115%*Ne而運動，避免轉速信號異常造成過速保護誤動或拒動。同時，通過設立主配據動條件，避免主配拒動信號不正確而導致過速保護誤動。該專利技術雖然解決了水輪發電組轉速測量，通過轉速測量有效地進行過速保護，但是在測速精度方面有待進一步提升。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對
技術介紹
的不足提供了，其結構簡單、測量精度高、抗干擾能力強且能夠精確地測量水輪發電機的轉速。 本專利技術為解決上述技術問題采用以下技術方案:，具體包含如下步驟:步驟一，在水輪的轉盤上等間距設置m個感光孔；采用光源垂直照射至轉盤上；步驟二，預設水輪轉速正常閾值；步驟三，采用光電式脈沖編碼器采集通過感光孔輸出的光信號，并對該光信號進行脈沖整形得到輸出脈沖信號；步驟四，根據n=fp/m計算得出水輪轉速,其中，η為轉速，fp為輸出脈沖；步驟五，根據步驟四計算出的水輪轉速η與預設水輪轉速正常閾值進行對比分析；若水輪轉速η高于正常閾值，則發出警報，進而調節水輪轉速至正常速度，同時實時顯示實際轉速。 作為本專利技術的進一步優選方案，所述m 為 60。 作為本專利技術的進一步優選方案，在步驟五中，采用聲光報警單元發出警報。 作為本專利技術的進一步優選方案，所述水輪轉速正常閾值為3000rpm。 作為本專利技術的進一步優選方案，在步驟五中，采用數碼管實時顯示實際轉速。 本專利技術采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:1、方法簡單、測量精度高、抗干擾能力強；2、能夠精確地測量水輪發電機的轉速；3、通過精確地測量轉速，有效地避免了過速帶來的危害；4、簡化了硬件電路，降低了產品成本，縮短了設計周期，提高了系統的可靠性和靈活性。 【附圖說明】 圖1是本專利技術的流程圖。 【具體實施方式】 下面結合附圖對本專利技術的技術方案做進一步的詳細說明:如圖1所示，，具體包含如下步驟:步驟一，在水輪的轉盤上等間距設置m個感光孔；采用光源垂直照射至轉盤上；步驟二，預設水輪轉速正常閾值；步驟三，采用光電式脈沖編碼器采集通過感光孔輸出的光信號，并對該光信號進行脈沖整形得到輸出脈沖信號；步驟四，根據n=fp/m計算得出水輪轉速,其中，η為轉速，fp為輸出脈沖；步驟五，根據步驟四計算出的水輪轉速η與預設水輪轉速正常閾值進行對比分析；若水輪轉速η高于正常閾值，則發出警報，進而調節水輪轉速至正常速度，同時實時顯示實際轉速。 其中，η為轉速，fp為輸出脈沖，m為感光孔數量；其中，所述m為60，所述微控制模塊為FLEX10K系列CPLD芯片，所述水輪轉速正常閾值為3000rpm,所述轉速顯示單元為數碼管。 本專利技術的轉速傳感器采用光電式脈沖編碼器，與待測發電機主軸同軸相連。傳感器上均勻分布有60個感光孔，使轉速為η的水輪發電機，每分鐘有60η個脈沖輸出，即每秒有η個脈沖，故可以通過對傳感器的輸出脈沖頻率fp的測量得到水輪發電機的轉速值η。 工作時,首先光源發射器將光信號垂直照射到轉盤上，通過感光孔輸出光信號，光電傳感器將光信號轉換成電信號輸出脈沖fp,進而通過脈沖整形放大電路傳輸至微控制器模塊計算，進而微控制器根據n=fp/m得出水輪轉速；其中，η為轉速，fp為輸出脈沖，m為感光孔數量；通過公式可計算出水輪轉速，微控制模塊根據計算出的水輪轉速判斷分析當前轉速是否在正常范圍內，若超過正常轉速，則驅動報警單元發出警報。 本專利技術所涉及的控制系統是采用CPLD(ComplexProgrammable Logic Device)及少量的接口器件構成的，系統的功能結構描述采用VHDL(Very Highspeed IntegratedCircuit Hardware Descript1nLanguage)。由于采用的CPLD芯片能夠高密度、高速度、高性能地實現復雜數字系統的設計，使硬件設計大大簡化。具有設計硬件結構簡單、測量精度聞、抗干擾能力強等特點。 FLEX10K系列器件是嵌入式PLD產品，每個FLEX10K器件包含一個嵌入式陣列和一個邏輯陣列。嵌入式陣列由一些嵌入式陣列塊組成，用于實現各種復雜的邏輯功能。邏輯陣列由邏輯陣列塊組成，用于實現通用邏輯。FLEX10K器件采用可重構的CN0SSRAM單元，其結構集成了實現通用多功能門陣列所需的全部特征，器件容量可達I萬?25萬門。具有功耗低、互連方式靈活、支持多電壓I/O接口等特點，能夠高密度、高速度、高性能地將整個系統集成于單個器件中。 由于水輪發電機組的轉速過低或過高都會影響發電系統正常、安全地工作，因此需相應的驅動報警電路和控制電路來保障其工作速度在允許的范圍內。轉速的設定值可根據實際機組的需要從CPLD的I/O功能引腳預置輸入，應用VHDL語言描述，將CPLD測得的轉速值與預置值比較，超限即送出信號到控制繼電器組，使相應的繼電器動作，驅動相應的報警電路和控制電路工作。 本
技術人員可以理解的是，可以用計算機程序指令來實現這些結構圖和/或框圖和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于輸出脈沖頻率的水輪過速控制方法，其特征在于：具體包含如下步驟：步驟一，在水輪的轉盤上等間距設置m個感光孔；采用光源垂直照射至轉盤上；步驟二，預設水輪轉速正常閾值；步驟三，采用光電式脈沖編碼器采集通過感光孔輸出的光信號，并對該光信號進行脈沖整形得到輸出脈沖信號；步驟四，根據n=fp/m計算得出水輪轉速，其中，n為轉速，?fp為輸出脈沖；步驟五，根據步驟四計算出的水輪轉速n與預設水輪轉速正常閾值進行對比分析；若水輪轉速n高于正常閾值，則發出警報，進而調節水輪轉速至正常速度，同時實時顯示實際轉速。

【技術特征摘要】
1.一種基于輸出脈沖頻率的水輪過速控制方法，其特征在于:具體包含如下步驟: 步驟一，在水輪的轉盤上等間距設置m個感光孔；采用光源垂直照射至轉盤上； 步驟二，預設水輪轉速正常閾值； 步驟三，采用光電式脈沖編碼器采集通過感光孔輸出的光信號，并對該光信號進行脈沖整形得到輸出脈沖信號； 步驟四，根據n=fp/m計算得出水輪轉速,其中，η為轉速，fp為輸出脈沖； 步驟五，根據步驟四計算出的水輪轉速η與預設水輪轉速正常閾值進行對比分析；若水輪轉速η高于正常閾值，則發出警報，進而...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱杰，
申請(專利權)人：無錫科思電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32