基于PCC的数字式转速继电器研究

摘要

发电机转速继电器作为水电机组保护装置的重要组成部分，其保护动作的可靠性、准确性和快速性关系到整个水电厂乃至电网的安全、稳定运行。目前水电机组使用的转速继电器主要以单片机或PLC为核心控制元件。以单片机为核心控制元件的转速继电器一般为小批量生产，元器件的检验、筛查选择等方面及生产工艺的加工处理都受到约束，可靠性较低，在运行过程中单片机可能会出现死机等现象；以PLC为核心控制元件的转速继电器虽然可靠性有所提高了，但是其测速精度较差、响应速度较慢。针对上述情况，本文采用PCC为核心控制元件，利用其独有的时间处理单元和良好的通用性，研制了一种新型数字式转速继电器。 首先，根据电厂对转速继电器提出的具体要求，选定测速精度与可靠性高、集现场显示与操作功能于一体的紧凑型Power Panel 15控制器作为转速继电器的核心控制元件。对转速继电器的硬件结构进行了详细设计，测速部分采用齿盘测速与残压测速双冗余方案，既可以克服残压测速在低转速区测速不准确的问题，又能降低齿盘测速因安装工艺等造成的误差，并能利用齿盘测速回路实现蠕动监测功能，保证了测速的精度和可靠性。在残压测速回路中采用施密特触发器，利用其滞回特性来避免噪声误触发电路，提高了转速继电器动作的准确性和可靠性。 其次，对转速继电器的软件进行了设计，以实现转速测量以及蠕动监测、容错及故障诊断等功能。为提高齿盘测速抗干扰性能，对其采集信号采用滑动平均法和卡尔曼滤波法进行处理，并通过仿真对比分析了二者对转速测量精度的影响。 最后，对所设计转速继电器进行了实验测试，测试结果表明所设计的转速继电器既能作转速变送器使用，又能够实现蠕动监测、容错及故障诊断等功能，测速精度与可靠性高，整体性能优越。

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