專利名稱：發(fā)電機同期智能校驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行中的發(fā)電機同期智能校驗裝置。
背景技術：
隨著電網規(guī)模的日益擴大，電網的穩(wěn)定運行問題越發(fā)突出，使得系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)上發(fā)電機同期裝置的檢測采用信號發(fā)生器輸出兩路正弦波來模擬發(fā)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(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種發(fā)電機同期智能校驗 裝置，解決發(fā)電機同期裝置傳統(tǒng)校驗測量準確性差、接線復雜、過程繁瑣的技術難題。本發(fā)明的技術解決方案是本發(fā)明提供的發(fā)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(fā)來的數據包，將下發(fā)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(jiān)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(fā)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(fā)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
進一步地，所述工控機配置成發(fā)電機同期校驗和發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)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(yōu)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。本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點
(1)本發(fā)明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(fā)出一種發(fā)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(fā)電機試驗等為輔助功能。同傳統(tǒng)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(yōu)點。(2)作為一臺檢測裝置，本發(fā)明同時具有發(fā)電機同期裝置的檢測及發(fā)電機狀態(tài)監(jiān) 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 上本發(fā)明采用一個共用的CompactRIO裝置，當進行其中一項功能(即發(fā)電機同期校驗或發(fā) 電機狀態(tài)監(jiān)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(jié)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)本發(fā)明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(xù)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)本發(fā)明不僅能夠實現發(fā)電機同期裝置智能高精度校驗，而且可以應用在發(fā)電 機各種電氣試驗上，具有顯著的市場應用空間。


圖1為根據本發(fā)明的發(fā)電機同期智能校驗裝置結構原理框圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。本發(fā)明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(tǒng)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，根據本發(fā)明的發(fā)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。(2)數據采集處理模塊
5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(zhí)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(fā)來的數據包，將下發(fā)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(fā)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(fā)電機暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)錄波數據)，并將解封 裝后的數據實時顯示到監(jiān)視器上，以監(jiān)視發(fā)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(fā)到實時 處理器。將所述工控機配置成發(fā)電機同期校驗和發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)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。本發(fā)明具有如下特點及技術指標
.高標準的工業(yè)認證等級PAC及I/O模塊適應的環(huán)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(yè)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(fā)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(fā)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(fā)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。本發(fā)明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(chuàng)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(fā)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(fā)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(jié)省了人力物力。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依 據本發(fā)明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，均仍屬本發(fā)明 技術方案的保護范圍。
權利要求
1.發(fā)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(fā)來的數據包，將下發(fā)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(jiān)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)電機同期智能校驗裝置，其特征在于所述工控機配置成 發(fā)電機同期校驗和發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)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(fā)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(PAC)實現。
5.根據權利要求4所述的發(fā)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(fā)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(fā)平臺。
7.根據權利要求1所述的發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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。
全文摘要
發(fā)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(fā)來的數據包，將下發(fā)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(jiān)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(fā)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(tǒng)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G01R31/34GK102135602SQ20111005430
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權日2011年3月8日
發(fā)明者宋偉新, 李鑒墨, 趙啟程, 邱軼清 申請人:豐滿發(fā)電廠