專利名稱：發電機同期智能校驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統運行中的發電機同期智能校驗裝置。
背景技術：
隨著電網規模的日益擴大，電網的穩定運行問題越發突出，使得系統中的每一次并列操作顯得尤為重要，必須保證萬無一失，這就給同期并列裝置的可靠性提出了更高的要求。為此，必須采用新技術、新工藝來提高同期裝置本身的準確性和可靠性；同時有必要采用新的校驗方法來克服傳統的移相器校驗法中存在的導前時間測量準確性差、接線復雜、過程繁瑣等弊病，大大提高校驗工作的準確性、可靠性和簡便性。傳統上發電機同期裝置的檢測采用信號發生器輸出兩路正弦波來模擬發電機及電網電壓，通過示波器測量、目測波形的的方式實現，該方法效率低、準確性差。
發明內容本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種發電機同期智能校驗裝置，解決發電機同期裝置傳統校驗測量準確性差、接線復雜、過程繁瑣的技術難題。本實用新型的技術解決方案是本實用新型提供的發電機同期智能校驗裝置，包括前端信號處理模塊，用于將輸入的電壓量或電流量變換為數據采集處理模塊輸入量程內的電壓信號；數據采集處理模塊，用于對前端信號處理模塊送來的電壓信號進行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數據，將得到的有效值、角度和相位數據封裝成數據包后上傳到工控機；還用于接收工控機下發來的數據包，將下發來的數據包解封裝后送至放大輸出模塊；工控機，用于接收數據采集處理模塊上傳來的數據包，對所述數據包進行解封裝， 將解封裝后得到的數據存儲并實時顯示到監視器；還用于對顯示輸出的數據進行調整，將調整后的數據打包下發到數據采集處理模塊；放大輸出模塊，用于對數據采集處理模塊送來的模擬信號進行放大輸出。進一步地，所述數據采集處理模塊包括數據采集卡，用于對前端信號處理模塊送來的電壓信號進行采集，將模擬電壓信號轉換為數字電壓信號送至FPGA ；還用于將FPGA送來的解封裝后的數據轉換為模擬信號送至放大輸出模塊；FPGA，用于對數據采集卡送來的數字電壓信號進行處理，得到所需的有效值、角度和相位數據；還用于接收實時處理器送來的解封裝后的數據，將解封裝后的數據送至數據采集卡；實時處理器，用于將得到的有效值、角度和相位數據封裝成數據包上傳到工控機； 還用于接收工控機下發來的數據包，對所述數據包進行解封裝，將解封裝后得到的數據送至 FPGA。進一步地，所述工控機配置成發電機同期校驗和發電機狀態監測兩種模式，用戶通過所述工控機選擇當前所需模式，所述工控機將用戶選擇結果傳給所述數據采集處理模塊，所述數據采集處理模塊根據所述工控機傳來的選定模式在FPGA中裝入相應程序代碼。優選地，所述數據采集處理模塊由NI公司的CompactRIO可編程自動化控制器 (PAC)實現。所述工控機通過以太網與所述CompactRIO通信。本實用新型與現有技術相比具有如下優點(1)本實用新型通過將前端信號處理模塊、數據采集卡、FPGA、實時處理器、工控機和放大輸出模塊有效整合，開發出一種發電機同期智能校驗裝置，它以同期智能校驗為主功能，示波、錄波及發電機試驗等為輔助功能。同傳統校驗方法比較，具有接線簡化，攜帶方便、可現場測試，當場出結果，量測界面數字化、簡單明了、無須記錄換算；調試方便等優點。(2)作為一臺檢測裝置，本實用新型同時具有發電機同期裝置的檢測及發電機狀態監測的功能，成為一臺綜合測試儀。但由于此裝置的兩個功能是分開獨立運行的，因此在硬件上本實用新型采用一個共用的CompactRIO裝置，當進行其中一項功能(即發電機同期校驗或發電機狀態監測)時，則在上位機中選擇該功能，上位機通過以太網通知CompactRIO 裝置選擇的結果，后者根據上位機的指令選擇相應功能的程序代碼裝入FPGA，從而保證兩功能可以任意切換。該方法的實現節約了生產成本，使產品小型化、多功能化，滿足生產中的不同需求。(3)本實用新型采用相應的傳感器對相關的電測量進行采集，通過前端信號處理模塊處理之后送到高速數據采集卡，以作為后續存儲與分析的信號輸入；采用軟件校正無源變送器件，取消電子元件校正，提高整體可靠水平，軟件數字校正可以保證測量高精度。(4)本實用新型不僅能夠實現發電機同期裝置智能高精度校驗，而且可以應用在發電機各種電氣試驗上，具有顯著的市場應用空間。
圖1為根據本實用新型的發電機同期智能校驗裝置結構原理框圖。
具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型的實施例進行說明。本實用新型選擇國際上先進硬件一美國國家儀器(Ni)公司推出CompactRIO系列可編程自動化控制器(PAC)和國際上先進軟件一美國國家儀器(Ni)公司的Labview虛擬儀器技術的結合，利用虛擬儀器技術，使用高效且功能強大的軟件來自定義采集、分析、 存儲、共享和顯示功能，同時保證系統的靈活性，在自己的平臺上無縫地集成一套完整的應用方案。如圖1所示，根據本實用新型的發電機同期智能校驗裝置，包括(1)前端信號處理模塊前端信號處理模塊將輸入的高幅值電壓信號或電流信號線性變換為高速數據采集卡輸入量程內的電壓信號，采用線性變換，失真度低。本實施例的前端信號處理模塊采用的是美國TI公司的MSP430型號。[0028](2)數據采集處理模塊本實施例的數據采集處理模塊由NI公司的CompactRIO可編程自動化控制器 (PAC)實現。數據采集處理模塊執行的功能是A、對前端信號處理模塊送來的電壓信號進行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數據，將得到的有效值、角度和相位數據封裝成數據包后上傳到工控機。B、接收工控機下發來的數據包，將下發來的數據包解封裝后送至放大輸出模塊。具體地，數據采集處理模塊包括①數據采集卡，用于對前端信號處理模塊送來的電壓信號進行采集，將模擬電壓信號實時轉換為高分辨率的數字電壓信號送至FPGA ；還用于將FPGA送來的解封裝后的數據轉換為模擬信號送至放大輸出模塊。數據采集卡的采集速率不小于IOOHz。②FPGA，用于對數據采集卡送來的數字電壓信號進行處理，得到所需的有效值、角度和相位數據；還用于接收實時處理器送來的解封裝后的數據，將解封裝后的數據送至數據采集卡。FPGA大于IM門，本實施例FPGA采用的是xiIinx公司的xc2vl000型號。③實時處理器，用于將得到的有效值、角度和相位數據封裝成數據包通過以太網上傳到工控機；還用于接收工控機下發來的數據包，對所述數據包進行解封裝，將解封裝后得到的數據送至FPGA。實時處理器的頻率不小于400MHz。本實施例采用實時嵌入式處理器，選用的是 Freescale 公司的 MPC5200 型號。(3)工控機作為上位機，用于接收實時處理器上傳來的數據包，對所述數據包進行解封裝，將解封裝后得到的數據以文件的形式存儲到硬盤中(記錄發電機暫態和穩態錄波數據)，并將解封裝后的數據實時顯示到監視器上，以監視發電機的實時電氣量參數；還用于在需要對顯示輸出的數據進行調整的時候，用戶輸入相應數值，工控機將調整后的數據打包下發到實時處理器。將所述工控機配置成發電機同期校驗和發電機狀態監測兩種模式，用戶通過所述工控機選擇當前所需模式，所述工控機將用戶選擇結果通過以太網傳給CompactRIO， CompactRIO根據所述工控機傳來的選定模式在FPGA中裝入相應程序代碼。本實施例的工控機采用的是戴爾公司的OptiPlex 755型號。(4)放大輸出模塊用于對數據采集卡送來的模擬信號進行放大輸出，以驅動輸出信號對合閘線圈的控制。本實施例的放大輸出模塊采用的是美國APEX公司的PA92型號。本實用新型具有如下特點及技術指標.高標準的工業認證等級PAC及I/O模塊適應的環境溫度在-40°C-70°C之間。高性能的實時處理軟件帶有450個內置函數；工業級浮點處理器主頻可達到 400MHZ。高速并行的FPGA模塊能在芯片電路上運行LabVIEW程序，具有25 ns定時/觸發精度。可重新配置的I/O技術每周波采樣點最高可達2000點；開關量的動作時間僅為 80微妙。具有發電機同期智能校驗及示波錄波、電氣量測量及長時間記錄、發電機特性試驗等綜合功能。后臺處理軟件豐富，分析功能強大和直觀。本實用新型技術的原理及技術指標(如每周波最高采樣2000點)等達到國內領先水平，且應用范圍廣泛，因此可以創造很高經濟價值，批量生產間接經濟效益更為可觀。采用CompactRIO系列可編程自動化控制器輸出高采樣率數字信號，該信號經過高速數據采集卡采集及放大輸出模塊變換，得到兩路幅度、頻率可調整的交流電壓信號，模擬發電機并網時機端電壓及電網電壓，由于采樣率達到2000點/周，輸出電壓信號波形失真率非常低，可以忽略不計，同時合閘時間的測量也通過計算機完成，速度更快，使對發電機同期裝置的檢測更精確。由于很大一部分計算及測量工作都由計算機完成，解放了雙手，提高了生產效率， 節省了人力物力。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬本實用新型技術方案的保護范圍。
權利要求1.發電機同期智能校驗裝置，其特征在于，包括前端信號處理模塊，用于將輸入的電壓量或電流量變換為數據采集處理模塊輸入量程內的電壓信號；數據采集處理模塊，用于對前端信號處理模塊送來的電壓信號進行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數據，將得到的有效值、角度和相位數據封裝成數據包后上傳到工控機；還用于接收工控機下發來的數據包，將下發來的數據包解封裝后送至放大輸出模塊；工控機，用于接收數據采集處理模塊上傳來的數據包，對所述數據包進行解封裝，將解封裝后得到的數據存儲并實時顯示到監視器；還用于對顯示輸出的數據進行調整，將調整后的數據打包下發到數據采集處理模塊；放大輸出模塊，用于對數據采集處理模塊送來的模擬信號進行放大輸出。
2.根據權利要求1所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于，所述數據采集處理模塊包括數據采集卡，用于對前端信號處理模塊送來的電壓信號進行采集，將模擬電壓信號轉換為數字電壓信號送至FPGA ；還用于將FPGA送來的解封裝后的數據轉換為模擬信號送至放大輸出模塊；FPGA，用于對數據采集卡送來的數字電壓信號進行處理，得到所需的有效值、角度和相位數據；還用于接收實時處理器送來的解封裝后的數據，將解封裝后的數據送至數據采集卡；實時處理器，用于將得到的有效值、角度和相位數據封裝成數據包上傳到工控機；還用于接收工控機下發來的數據包，對所述數據包進行解封裝，將解封裝后得到的數據送至 FPGA0
3.根據權利要求2所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述工控機配置成發電機同期校驗和發電機狀態監測兩種模式，用戶通過所述工控機選擇當前所需模式，所述工控機將用戶選擇結果傳給所述數據采集處理模塊，所述數據采集處理模塊根據所述工控機傳來的選定模式在FPGA中裝入相應程序代碼。
4.根據權利要求2所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述數據采集處理模塊由NI公司的CompactRIO可編程自動化控制器實現。
5.根據權利要求4所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述工控機通過以太網與所述CompactRIO通信。
6.根據權利要求2所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于采用OT公司的 LabVIEff軟件作為軟件開發平臺。
7.根據權利要求1所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述工控機將解封裝后的數據以文件的形式存儲到硬盤中。
8.根據權利要求2所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述數據采集卡的采集速率不小于IOOHz。
9.根據權利要求2所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述實時處理器的頻率不小于400MHz。
10.根據權利要求2所述的發電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述FPGA采用的是xilinx公司的xc2vl000型號，所述實時處理器采用的是Freescale公司的MPC5200型號。
專利摘要發電機同期智能校驗裝置，包括前端信號處理模塊，用于將輸入的電壓量或電流量變換為數據采集處理模塊輸入量程內的電壓信號；數據采集處理模塊，用于對送來的電壓信號進行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數據，將得到的有效值、角度和相位數據封裝成數據包后上傳到工控機；還用于接收工控機下發來的數據包，將下發來的數據包解封裝后送至放大輸出模塊；工控機，用于接收上傳來的數據包，對所述數據包解封裝后存儲并實時顯示到監視器；還用于對顯示輸出的數據進行調整，將調整后的數據打包下發到數據采集處理模塊；放大輸出模塊，用于對送來的模擬信號進行放大輸出。解決了傳統校驗測量準確性差、接線復雜、過程繁瑣的技術難題。
文檔編號G01R31/34GK202049225SQ20112005809
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月8日 優先權日2011年3月8日
發明者宋偉新, 李鑒墨, 趙啟程, 邱軼清 申請人:豐滿發電廠