水轮发电机转速信号处理装置的制作方法

1.本发明涉及水电站监测技术领域，具体而言，涉及一种水轮发电机转速信号处理装置。

背景技术：

2.转速是水轮发电机至关重要的信号，在开机、停机、正常运行、事故停机等各种运行工况下，是重要的判断条件。根据相关规范要求，水轮发电机电气过速应实现水力机械事故保护和紧急事故停机。
3.当前常用的水轮发电机转速信号装置主要存在以下不足：仅实现转速信号的判别，即仅仅通过模拟信号进行判别，无法实现配合主配压阀拒动且导叶空载开度以上等情况进行联合判别，判别条件单一，安全可靠性差。

技术实现要素：

4.本发明的目的包括，例如，提供了一种水轮发电机转速信号处理装置，其能够结合开关信号和模拟信号实现对水轮发电机实现运行监测和事故停机，有效保证了水轮发电机的安全运行。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种水轮发电机转速信号处理装置，包括：
7.用于获取开关信号的开关量信号输入模块；
8.用于获取转速模拟信号的模拟量信号输入模块；
9.与所述开关量信号输入模块和所述模拟量信号输入模块均通信连接的信号处理模块，所述信号处理模块用于依据所述开关信号和所述转速模拟信号实现运行监测，并依据所述开关信号和所述模拟信号实现事故停机。
10.在可选的实施方式中，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括电压互感信号输入模块，所述电压互感信号输入模块与所述信号处理模块通信连接，用于获取机端电压互感器信号，并采用信号滤波和隔离措施。
11.在可选的实施方式中，所述开关信号包括用于表征水轮发电机是否满足主配压阀拒动的拒动开关量信号和用于表征所述水轮发电机是否满足导叶空载开度以上的开度开关量信号，所述开关量信号输入模块用于获取所述拒动开关量信号和所述开度开关量信号，并采用信号滤波和隔离措施。
12.在可选的实施方式中，所述模拟信号包括用于表征所述水轮发电机的齿盘转速的转速信号，所述模拟量信号输入模块用于获取所述转速信号，并采用信号滤波和隔离措施。
13.在可选的实施方式中，所述信号处理模块用于依据所述转速信号、所述电压互感信号、所述拒动开关量信号以及所述开度开关量信号生成转速模拟量信号、转速开关量信号、电气过速开关量信号以及综合开关量信号，其中，所述综合开关量信号用于表征所述水轮发电机的转速大于或等于预设转速、主配压阀拒动且导叶空载开度以上。
14.在可选的实施方式中，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括与所述信号处理模块通信连接的模拟量信号输出模块，所述模拟量信号输出模块用于输出所述转速模拟信号，以实现运行监测。
15.在可选的实施方式中，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括与所述信号处理模块通信连接的开关量信号输出模块，所述开关量信号输出模块用于输出转速开关量信号，以实现运行监测；且所述开关量信号输出模块还用于输出所述电气过速开关量信号以及所述综合开关量信号，以实现事故停机。
16.在可选的实施方式中，所述综合开关量信号用于表征所述水轮发电机的转速大于或等于110％额定转速、主配压阀拒动且导叶空载开度以上。
17.在可选的实施方式中，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括通信模块，所述通信模块具备与所述信号处理模块通信连接的通信接口，用于将所述转速信号上传给水电站监控系统。
18.在可选的实施方式中，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括与所述信号处理模块、所述开关量信号输入模块、所述模拟量信号输入模块所述电压互感信号输入模块、所述开关量信号输出模块、所述模拟量信号输出模块以及所述通信模块电连接的电源模块，所述电源模块用于实现供电。
19.本发明实施例的有益效果包括，例如：
20.本发明实施例提供的水轮发电机转速信号处理装置，通过开关量信号输入模块获取有关水轮发电机的开关信号，同时通过模拟量信号输入模块获取有关水轮发电机的转速模拟信号，通过信号处理模块依据开关信号和转速模拟信号实现运行监测，实时监测水轮发电机的实际转速和状态，同时信号处理模块还可以依据开关信号和转速模拟信号实现事故停机，相较于现有技术，本发明增加了开关信号作为运行监测和事故停机的参考因素，使得监测和停机更加规范，扩大了判断范围，丰富了判别条件，提升了水轮发电机的安全可靠性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明提供的水轮发电机转速信号处理装置的结构框图。
23.图标：100-水轮发电机转速信号处理装置；110-开关量信号输入模块；120-模拟量信号输入模块；130-信号处理模块；140-电压互感信号输入模块；150-开关量信号输出模块；160-模拟量信号输出模块；170-通信模块；180-电源模块。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
28.具体实施例
29.参见图1，本实施例提供了一种水轮发电机转速信号处理装置100，可用于水轮发电机转速信号测量及输出，能够通过对多个信号进行判别，不仅能够实现转速信号的判别，还能够实现多种停机条件的联合判别，极大地提升了水轮发电机运行的安全可靠性。
30.本实施例提供的水轮发电机转速信号处理装置100，包括开关量信号输入模块110、模拟量信号输入模块120、信号处理模块130、电压互感信号输入模块140、开关量信号输出模块150、模拟量信号输出模块160以及通信模块170，其中，开关量信号输入模块110用于获取开关信号，模拟量信号输入模块120用于获取转速模拟信号；信号处理模块130与开关量信号输入模块110和模拟量信号输入模块120均通信连接，且信号处理模块130用于依据开关信号和转速模拟信号实现运行监测，并依据开关信号和模拟信号实现事故停机。电压互感信号输入模块140与信号处理模块130通信连接，电压互感信号输入模块140用于获取机端电压互感器信号，开关量信号输出模块150与模拟量信号输出模块160均与所述信号处理模块130通信连接，同时通信模块170与信号处理模块130通信连接。
31.在本实施例中，水轮发电机转速信号处理装置100还包括与信号处理模块130、开关量信号输入模块110、模拟量信号输入模块120电压互感信号输入模块140、开关量信号输出模块150、模拟量信号输出模块160以及通信模块170电连接的电源模块180，该电源模块180采用ac/dc220v交直流双路电源输入，将ac/dc220v转换为dc12v，为各个模块供电。
32.在本实施例中，开关信号包括用于表征水轮发电机是否满足主配压阀拒动的拒动开关量信号和用于表征水轮发电机是否满足导叶空载开度以上的开度开关量信号，开关量信号输入模块110用于获取拒动开关量信号和开度开关量信号，并采用信号滤波和隔离措施。具体地，开关量信号输入模块110与水轮发电机通信连接，用于获取主配压阀拒动信号、导叶空载开度以上信号，并采用信号滤波和隔离措施，保证信号的准确性及外部故障的隔离。
33.在本实施例中，模拟信号包括用于表征水轮发电机的齿盘转速的转速信号，模拟量信号输入模块120用于获取转速信号，并采用信号滤波和隔离措施。具体地，模拟量信号输入模块120与设置在水轮发电机上的测速传感器通信连接，用于采集齿盘测速传感器信号，并采用信号滤波和隔离措施，保证信号的准确性及外部故障的隔离。
34.在本实施例中，电压互感信号输入模块140，用于采集机端电压互感器信号，并采用信号滤波和隔离措施，保证信号的准确性及外部故障的隔离。
35.在本实施例中，信号处理模块130用于依据转速信号、电压互感信号、拒动开关量信号以及开度开关量信号生成转速模拟量信号、转速开关量信号、电气过速开关量信号以
及综合开关量信号，其中，综合开关量信号用于表征水轮发电机的转速大于或等于预设转速、主配压阀拒动且导叶空载开度以上。具体地，信号处理器接收到转速信号、电压互感信号、拒动开关量信号以及开度开关量信号后进行判别，并生成转速模拟量信号、转速开关量信号、电气过速开关量信号以及综合开关量信号，其中转速模拟信号由模拟量信号输出模块160输出，转速开关量信号、电气过速开关量信号以及综合开关量信号均有开关量信号输出模块150输出。
36.在本实施例中，模拟量信号输出模块160用于输出转速模拟信号，以实现运行监测。具体地，可以向水电监控系统输出转速模拟信号，以便于实时监控水轮发电机的转速。
37.在本实施例中，开关量信号输出模块150用于输出转速开关量信号，以实现运行监测；且所述开关量信号输出模块150还用于输出电气过速开关量信号以及综合开关量信号，以实现事故停机。具体地，综合开关量信号用于表征水轮发电机的转速大于或等于110％额定转速、主配压阀拒动且导叶空载开度以上。本实施例中的开关量信号输出模块150能够实现转速信号开关量输出，用于运行监测；同时能够实现电气过速开关量信号输出、电气大于或等于110％转速同时主配压阀拒动且导叶空载开度以上开关量信号输出，用于事故停机。
38.需要说明的是，此处电气过速开关量信号，可以是用于表征电气大于150％转速时的开关量信号，表明了此时转速较高，需要进行停机处理。同时，当电气大于或等于110％转速同时主配压阀拒动且导叶空载开度以上时，也说明此时发生异常，需要进行停机处理。
39.在本实施例中，通信模块170具备与信号处理模块130通信连接的通信接口，用于将转速信号上传给水电站监控系统。具体地，通信接口可以是以太网、rs485、wifi通信接口，用于将转速信号上传给水电站监控系统。
40.本实施例提供的水轮发电机转速信号处理装置100，通过开关量信号输入模块110获取有关水轮发电机的开关信号，同时通过模拟量信号输入模块120获取有关水轮发电机的转速模拟信号，通过信号处理模块130依据开关信号和转速模拟信号实现运行监测，实时监测水轮发电机的实际转速和状态，同时信号处理模块130还可以依据开关信号和转速模拟信号实现事故停机，相较于现有技术，本发明增加了开关信号作为运行监测和事故停机的参考因素，使得监测和停机更加规范，扩大了判断范围，丰富了判别条件，提升了水轮发电机的安全可靠性。
41.综上所述，本技术提出一种水轮发电机转速信号处理装置100，用于水轮发电机转速信号测量及输出。本装置采集齿盘测速传感器信号、机端电压互感器信号、主配压阀拒动信号、导叶空载开度以上信号等多种信号，实现转速信号模拟量及开关量输出，用于运行监测；实现电气过速开关量信号输出、电气大于或等于110％转速同时主配压阀拒动且导叶空载开度以上开关量信号输出，用于事故停机。本装置具有以太网、rs485、wifi等多种通讯接口，可直接与电站监控系统后台通讯，将转速信息及时上报。相较于当前常用的水轮发电机转速信号装置，本装置实现电气大于或等于110％转速同时主配压阀拒动且导叶空载开度以上的联合判别，更有利于水电站的安全稳定运行。
42.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，包括：用于获取开关信号的开关量信号输入模块；用于获取转速模拟信号的模拟量信号输入模块；与所述开关量信号输入模块和所述模拟量信号输入模块均通信连接的信号处理模块，所述信号处理模块用于依据所述开关信号和所述转速模拟信号实现运行监测以及事故停机。2.根据权利要求1所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括电压互感信号输入模块，所述电压互感信号输入模块与所述信号处理模块通信连接，所述电压互感信号输入模块用于获取机端电压互感器信号，并采用信号滤波和隔离措施，所述信号处理模块还用于依据经过滤波和隔离后的所述机端电压互感器信号实现运行监测以及事故停机。3.根据权利要求2所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述开关信号包括用于表征水轮发电机是否满足主配压阀拒动的拒动开关量信号和用于表征所述水轮发电机是否满足导叶空载开度以上的开度开关量信号，所述开关量信号输入模块用于获取所述拒动开关量信号和所述开度开关量信号，并采用信号滤波和隔离措施。4.根据权利要求3所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述转速模拟信号包括用于表征所述水轮发电机的齿盘转速的转速信号，所述模拟量信号输入模块用于获取所述转速信号，并采用信号滤波和隔离措施。5.根据权利要求4所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述信号处理模块用于依据所述转速信号、所述电压互感信号、所述拒动开关量信号以及所述开度开关量信号生成转速模拟量信号、转速开关量信号、电气过速开关量信号以及综合开关量信号，其中，所述综合开关量信号用于表征所述水轮发电机是否满足转速大于或等于预设转速、主配压阀拒动且导叶空载开度以上。6.根据权利要求5所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括与所述信号处理模块通信连接的模拟量信号输出模块，所述模拟量信号输出模块用于输出所述转速模拟信号，以实现运行监测。7.根据权利要求5所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括与所述信号处理模块通信连接的开关量信号输出模块，所述开关量信号输出模块用于输出转速开关量信号，以实现运行监测；且所述开关量信号输出模块还用于输出所述电气过速开关量信号以及所述综合开关量信号，以实现事故停机。8.根据权利要求5-7任一项所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述综合开关量信号用于表征所述水轮发电机是否满足转速大于或等于110％额定转速、主配压阀拒动且导叶空载开度以上。9.根据权利要求2所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括通信模块，所述通信模块具备与所述信号处理模块通信连接的通信接口，用于将所述转速信号上传给水电站监控系统。10.根据权利要求9所述的水轮发电机转速信号处理装置，其特征在于，所述水轮发电机转速信号处理装置还包括与所述信号处理模块、所述开关量信号输入模块、所述模拟量信号输入模块、所述电压互感信号输入模块以及所述通信模块电连接的电源模块，所述电
源模块用于实现供电。

技术总结

本发明的实施例提供了一种水轮发电机转速信号处理装置，涉及水电站监测技术领域，该水轮发电机转速信号处理装置包括开关量信号输入模块、模拟量信号输入模块和信号处理模块，通过开关量信号输入模块获取有关水轮发电机的开关信号，同时通过模拟量信号输入模块获取有关水轮发电机的转速模拟信号，通过信号处理模块依据开关信号和转速模拟信号实现运行监测，实时监测水轮发电机的实际转速和状态，同时信号处理模块还可以依据开关信号和转速模拟信号实现事故停机，相较于现有技术，本发明增加了开关信号作为运行监测和事故停机的参考因素，使得监测和停机更加规范，扩大了判断范围，丰富了判别条件，提升了水轮发电机的安全可靠性。安全可靠性。安全可靠性。