电气系统振荡检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电气系统振荡检测方法，用于三相电电气系统的振荡检测，该方法包括以下步骤：从三相电中检出三相电流信号；将所述三相电流信号分别转换为电压信号并进行半波整流；叠加整流后的三相电压信号；以及依据叠加后的信号的频率和幅值判断电气系统是否出现振荡，其中当叠加后的信号具有不同的第一幅值及第二幅值且第二幅值与第一幅值之比低于一预设比例，并且叠加后的信号频率介于一预设频率范围时，判定电气系统出现振荡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电气系统的振荡检测和保护技术，尤其涉及一种电气系统振荡检测方法及其装置。
技术介绍
对电气系统，目前一般都设置了过流、过载、过压、欠压等保护措施。但是目前没有专门针对电气系统振荡进行保护的器件及措施。由于电气系统发生振荡时尽管瞬时电流有可能较大，但其大小又往往正好不能使过流继电器动作。由于大电流是间歇性的，也往往不能使过载继电器动作。但巨大的、反复的冲击电流及浪涌电压可引发烧毁电气设备、冲击供电系统、冲击相邻用电设备等电气事故，冲击电流产生的冲击力矩又可引发诸如马达断轴、变速箱齿轮断齿、行车吊钩坠落、大梁变形断裂等一系列机械事故。冲击电流产生的强大的高次谐波又可严重干扰周边的控制设备，使其发生误动作、跳电等故障。由于电气系统发生振荡时，上述过流、过载、过压、欠压等方法并无法对设备进行保护。因此只能依赖维护人员巡视时发现问题后，再采取措施，这往往会导致解决问题不及时而造成严重后果。随着现代科学技术的发展，电气传动可调速自动控制系统，广泛被应用在冶金、机械、石油、化工、运输、国防等部门中的各种生产机械上，因此，及时开发振荡保护装置支持促进新技术应用有特别重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电气系统振荡检测方法和装置。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种电气系统振荡检测方法，用于三相电电气系统的振荡检测，该方法包括以下步骤从三相电中检出三相电流信号；将所述三相电流信号分别转换为电压信号并进行半波整流；叠加整流后的三相电压信号；以及依据叠加后的信号的频率和幅值判断电气系统是否出现振荡，其中当叠加后的信号具有不同的第一幅值及第二幅值且第二幅值与第一幅值之比低于一预设比例，并且叠加后的信号频率介于一预设频率范围时，判定电气系统出现振荡。在本专利技术的一实施例中，所述预设比例介于30%-60%之间。在本专利技术的一实施例中，，所述预设频率范围介于15-25Hz之间。在本专利技术的一实施例中，判断所述第二幅值与第一幅值之比低于一预设比例的方法是使叠加后的信号与一基准电压比较，分别产生幅值为正的第一信号和幅值为负的第二信号；以及比较第一信号的平均值与第二信号的平均值，并判断二者之比是否低于该预设比例。在本专利技术的一实施例中，判断所述叠加后的信号频率介于一预设频率范围的方法是依据叠加后的信号获得一选频信号，其中该叠加后的信号越接近一基准频率，该选频信号越强；以及比较该选频信号的平均值与一设定值，若该平均值大于该设定值，则所述叠加后的信号频率介于该预设频率范围。本专利技术另提供一种电气系统振荡检测装置，用于三相电电气系统的振荡检测，该装置包括检测元件，从三相电中检出三相电流信号；信号转换电路，将所述三相电流信号分别转换为电压信号；整流电流，对所述各电压信号进行半波整流；叠加电路，叠加整流后的三相电压信号；以及检测电路，依据叠加后的信号的频率和幅值判断电气系统是否出现振荡，其中当叠加后的信号具有不同的第一幅值及第二幅值且第二幅值与第一幅值之比低于一预设比例，并且叠加后的信号频率介于一预设频率范围时，判定电气系统出现振荡。在本专利技术的一实施例中，所述预设比例介于30%-60%之间。在本专利技术的一实施例中，所述预设频率范围介于15-25Hz之间。在本专利技术的一实施例中，所述检测电路包括用以判断所述第二幅值与第一幅值之比低于一预设比例的幅值检测单元，其包括比较电路，使叠加后的信号与一基准电压比较，分别产生幅值为正的第一信号和幅值为负的第二信号；积分电路，对第一信号和第二信号进行积分，以产生第一信号的平均值与第二信号的平均值；以及运算电路，比较第一信号的平均值与第二信号的平均值，并判断二者之比是否低于该预设比例。在本专利技术的一实施例中，所述检测电路包括用以判断所述叠加后的信号频率介于一预设频率范围的频率检测单元，其包括选频电路，依据叠加后的信号获得一选频信号，其中该叠加后的信号越接近一基准频率，该选频信号越强；积分电路，对选频信号进行积分，以产生选频信号的平均值；以及运算电路，比较该选频信号的平均值与一设定值，若该平均值大于该设定值，则所述叠加后的信号频率介于该预设频率范围。采用本专利技术的振荡保护方法和装置，可判别电气系统是否发生振荡。由此可以及时处理、消除故障，避免只靠维护人员巡视不能及时发现故障，事故进一步扩大，造成严重的损失。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明，其中图1是设备发生振荡时的电流波形。图2是设备发生振荡时的各相电流波形。图3是设备系统消除振荡故障后的电流波形。图4是根据本专利技术实施例的振荡检测装置示意图。图5是三相电流平衡时信号叠加电路输出U信号波形。图6是三相电流不平衡时信号叠加电路输出U信号波形。图7是三相电流存在振荡时信号叠加电路输出U信号波形。图8是根据本专利技术实施例的检测电路示意图。图9是根据本专利技术实施例的振荡检测方法流程图。具体实施例方式本专利技术所涉及的电气系统包含但不限于各种可调速的电气系统，如可控硅调压系统、VVVF系统、VS调速系统等。此外，绕线式电动机在很多情况下也使用了测速发电机实现速度反馈控制系统。以上系统在某些情况下，有可能发生振荡。6图1是设备发生振荡时的电流波形。图2是设备发生振荡时的各相电流波 形。用录波仪记录某可调速系统发生振荡时的三相工作电流，如图1和图2所 示，可发现电流在两个不同的幅值间发生高频率大幅度跳动，其低幅值约为高 幅值的30%，其振荡频率约为20Hz。图3是设备系统消除振荡故障后的电流波形。在振荡消除后，电流波形恢 复平稳的单一幅值。经过更多的系统振荡分析发现不同的电气系统，尽管其振荡时的频率以 及两个幅值之间的比例稍有不同，但是这些系统发生振荡时电流两个幅值间发 生高频率大幅度跳动，其低幅值一般为高幅值的30% 60%，其振荡频率在一 般15-25Hz左右。根据电气系统的振荡特性，本专利技术提出一种利用了幅值与频率变动判别方 法的振荡检测方法和装置如下。首先参照图4所示，本专利技术的振荡检测装置的一实施例包括一组检测元件 CT1-CT3， 一组信号转换电路101-103， 一组整流电路111-113，信号叠加电路 120、检测电路130。振荡检测装置可选地包括作为检测结果输出驱动的放大电 路140。另外的整流电路104和稳压电路105为上述电路提供电力。各检测元件CT1-CT3例如是变流器，用以从三相电中检出三相电流信号。 变流器三相穿心式，其一次侧电流即为电机主回路侧电流互感器的二次电流。变流器CT1-CT3检测出三相电流信号后，由信号转换电路101-103分别将 其变换成电压信号，并在整流电路111-113进行半波整流，然后由信号叠加电 路120将整流过的电压信号叠加，叠加后的信号送往检测电路140，进行幅值 检测和频率检测。图5-7示出整流且叠加后的信号波形。图5是三相电流平衡时信号叠加电路输出U信号波形。如图5所示，当设 备一次回路三相电流平衡时，每相电流的幅值相等，U信号将近似为条直线。图6是三相电流不平衡时信号叠加电路输出U信号波形。如图6所示，当 设备一次回路三相电流不平衡时，每相电流的幅值不相等，振荡保护装置的信 号叠加电路输出U信号每周期将产生一个缺口，如缺口较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气系统振荡检测方法，用于三相电电气系统的振荡检测，该方法包括：　从三相电中检出三相电流信号；　将所述三相电流信号分别转换为电压信号并进行半波整流；　叠加整流后的三相电压信号；　依据叠加后的信号的频率和幅值判断电 气系统是否出现振荡，其中当叠加后的信号具有不同的第一幅值及第二幅值且第二幅值与第一幅值之比低于一预设比例，并且叠加后的信号频率介于一预设频率范围时，判定电气系统出现振荡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：项明福，程卫锋，杨锋，
申请(专利权)人：上海申联电气有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]