專利名稱：發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)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(wàn)無(wú)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(shù)、新工藝來(lái)提高同期裝置本身的準(zhǔn)確性和可靠性；同時(shí)有必要采用新的校驗(yàn)方法來(lái)克服傳統(tǒng)的移相器校驗(yàn)法中存在的導(dǎo)前時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確性差、接線復(fù)雜、過(guò)程繁瑣等弊病，大大提高校驗(yàn)工作的準(zhǔn)確性、可靠性和簡(jiǎn)便性。傳統(tǒng)上發(fā)電機(jī)同期裝置的檢測(cè)采用信號(hào)發(fā)生器輸出兩路正弦波來(lái)模擬發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)電壓，通過(guò)示波器測(cè)量、目測(cè)波形的的方式實(shí)現(xiàn)，該方法效率低、準(zhǔn)確性差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，解決發(fā)電機(jī)同期裝置傳統(tǒng)校驗(yàn)測(cè)量準(zhǔn)確性差、接線復(fù)雜、過(guò)程繁瑣的技術(shù)難題。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，包括前端信號(hào)處理模塊，用于將輸入的電壓量或電流量變換為數(shù)據(jù)采集處理模塊輸入量程內(nèi)的電壓信號(hào)；數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于對(duì)前端信號(hào)處理模塊送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)，將得到的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后上傳到工控機(jī)；還用于接收工控機(jī)下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，將下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包解封裝后送至放大輸出模塊；工控機(jī)，用于接收數(shù)據(jù)采集處理模塊上傳來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝， 將解封裝后得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示到監(jiān)視器；還用于對(duì)顯示輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，將調(diào)整后的數(shù)據(jù)打包下發(fā)到數(shù)據(jù)采集處理模塊；放大輸出模塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集處理模塊送來(lái)的模擬信號(hào)進(jìn)行放大輸出。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集卡，用于對(duì)前端信號(hào)處理模塊送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)送至FPGA ；還用于將FPGA送來(lái)的解封裝后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送至放大輸出模塊；FPGA，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集卡送來(lái)的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理，得到所需的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)；還用于接收實(shí)時(shí)處理器送來(lái)的解封裝后的數(shù)據(jù)，將解封裝后的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)采集卡；實(shí)時(shí)處理器，用于將得到的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包上傳到工控機(jī)； 還用于接收工控機(jī)下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，將解封裝后得到的數(shù)據(jù)送至 FPGA。進(jìn)一步地，所述工控機(jī)配置成發(fā)電機(jī)同期校驗(yàn)和發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)兩種模式，用戶通過(guò)所述工控機(jī)選擇當(dāng)前所需模式，所述工控機(jī)將用戶選擇結(jié)果傳給所述數(shù)據(jù)采集處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊根據(jù)所述工控機(jī)傳來(lái)的選定模式在FPGA中裝入相應(yīng)程序代碼。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊由NI公司的CompactRIO可編程自動(dòng)化控制器 (PAC)實(shí)現(xiàn)。所述工控機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與所述CompactRIO通信。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型通過(guò)將前端信號(hào)處理模塊、數(shù)據(jù)采集卡、FPGA、實(shí)時(shí)處理器、工控機(jī)和放大輸出模塊有效整合，開發(fā)出一種發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，它以同期智能校驗(yàn)為主功能，示波、錄波及發(fā)電機(jī)試驗(yàn)等為輔助功能。同傳統(tǒng)校驗(yàn)方法比較，具有接線簡(jiǎn)化，攜帶方便、可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，當(dāng)場(chǎng)出結(jié)果，量測(cè)界面數(shù)字化、簡(jiǎn)單明了、無(wú)須記錄換算；調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。(2)作為一臺(tái)檢測(cè)裝置，本實(shí)用新型同時(shí)具有發(fā)電機(jī)同期裝置的檢測(cè)及發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能，成為一臺(tái)綜合測(cè)試儀。但由于此裝置的兩個(gè)功能是分開獨(dú)立運(yùn)行的，因此在硬件上本實(shí)用新型采用一個(gè)共用的CompactRIO裝置，當(dāng)進(jìn)行其中一項(xiàng)功能(即發(fā)電機(jī)同期校驗(yàn)或發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè))時(shí)，則在上位機(jī)中選擇該功能，上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)通知CompactRIO 裝置選擇的結(jié)果，后者根據(jù)上位機(jī)的指令選擇相應(yīng)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(shí)現(xiàn)節(jié)約了生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品小型化、多功能化，滿足生產(chǎn)中的不同需求。(3)本實(shí)用新型采用相應(yīng)的傳感器對(duì)相關(guān)的電測(cè)量進(jìn)行采集，通過(guò)前端信號(hào)處理模塊處理之后送到高速數(shù)據(jù)采集卡，以作為后續(xù)存儲(chǔ)與分析的信號(hào)輸入；采用軟件校正無(wú)源變送器件，取消電子元件校正，提高整體可靠水平，軟件數(shù)字校正可以保證測(cè)量高精度。(4)本實(shí)用新型不僅能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機(jī)同期裝置智能高精度校驗(yàn)，而且可以應(yīng)用在發(fā)電機(jī)各種電氣試驗(yàn)上，具有顯著的市場(chǎng)應(yīng)用空間。

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)用新型選擇國(guó)際上先進(jìn)硬件一美國(guó)國(guó)家儀器(Ni)公司推出CompactRIO系列可編程自動(dòng)化控制器(PAC)和國(guó)際上先進(jìn)軟件一美國(guó)國(guó)家儀器(Ni)公司的Labview虛擬儀器技術(shù)的結(jié)合，利用虛擬儀器技術(shù)，使用高效且功能強(qiáng)大的軟件來(lái)自定義采集、分析、 存儲(chǔ)、共享和顯示功能，同時(shí)保證系統(tǒng)的靈活性，在自己的平臺(tái)上無(wú)縫地集成一套完整的應(yīng)用方案。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，包括(1)前端信號(hào)處理模塊前端信號(hào)處理模塊將輸入的高幅值電壓信號(hào)或電流信號(hào)線性變換為高速數(shù)據(jù)采集卡輸入量程內(nèi)的電壓信號(hào)，采用線性變換，失真度低。本實(shí)施例的前端信號(hào)處理模塊采用的是美國(guó)TI公司的MSP430型號(hào)。[0028](2)數(shù)據(jù)采集處理模塊本實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集處理模塊由NI公司的CompactRIO可編程自動(dòng)化控制器 (PAC)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集處理模塊執(zhí)行的功能是A、對(duì)前端信號(hào)處理模塊送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)，將得到的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后上傳到工控機(jī)。B、接收工控機(jī)下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，將下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包解封裝后送至放大輸出模塊。具體地，數(shù)據(jù)采集處理模塊包括①數(shù)據(jù)采集卡，用于對(duì)前端信號(hào)處理模塊送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，將模擬電壓信號(hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為高分辨率的數(shù)字電壓信號(hào)送至FPGA ；還用于將FPGA送來(lái)的解封裝后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送至放大輸出模塊。數(shù)據(jù)采集卡的采集速率不小于IOOHz。②FPGA，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集卡送來(lái)的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理，得到所需的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)；還用于接收實(shí)時(shí)處理器送來(lái)的解封裝后的數(shù)據(jù)，將解封裝后的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)采集卡。FPGA大于IM門，本實(shí)施例FPGA采用的是xiIinx公司的xc2vl000型號(hào)。③實(shí)時(shí)處理器，用于將得到的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包通過(guò)以太網(wǎng)上傳到工控機(jī)；還用于接收工控機(jī)下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，將解封裝后得到的數(shù)據(jù)送至FPGA。實(shí)時(shí)處理器的頻率不小于400MHz。本實(shí)施例采用實(shí)時(shí)嵌入式處理器，選用的是 Freescale 公司的 MPC5200 型號(hào)。(3)工控機(jī)作為上位機(jī)，用于接收實(shí)時(shí)處理器上傳來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，將解封裝后得到的數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)到硬盤中(記錄發(fā)電機(jī)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)錄波數(shù)據(jù))，并將解封裝后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示到監(jiān)視器上，以監(jiān)視發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)電氣量參數(shù)；還用于在需要對(duì)顯示輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候，用戶輸入相應(yīng)數(shù)值，工控機(jī)將調(diào)整后的數(shù)據(jù)打包下發(fā)到實(shí)時(shí)處理器。將所述工控機(jī)配置成發(fā)電機(jī)同期校驗(yàn)和發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)兩種模式，用戶通過(guò)所述工控機(jī)選擇當(dāng)前所需模式，所述工控機(jī)將用戶選擇結(jié)果通過(guò)以太網(wǎng)傳給CompactRIO， CompactRIO根據(jù)所述工控機(jī)傳來(lái)的選定模式在FPGA中裝入相應(yīng)程序代碼。本實(shí)施例的工控機(jī)采用的是戴爾公司的OptiPlex 755型號(hào)。(4)放大輸出模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)采集卡送來(lái)的模擬信號(hào)進(jìn)行放大輸出，以驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)對(duì)合閘線圈的控制。本實(shí)施例的放大輸出模塊采用的是美國(guó)APEX公司的PA92型號(hào)。本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo).高標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)認(rèn)證等級(jí)PAC及I/O模塊適應(yīng)的環(huán)境溫度在-40°C-70°C之間。高性能的實(shí)時(shí)處理軟件帶有450個(gè)內(nèi)置函數(shù)；工業(yè)級(jí)浮點(diǎn)處理器主頻可達(dá)到 400MHZ。高速并行的FPGA模塊能在芯片電路上運(yùn)行LabVIEW程序，具有25 ns定時(shí)/觸發(fā)精度?？芍匦屡渲玫腎/O技術(shù)每周波采樣點(diǎn)最高可達(dá)2000點(diǎn)；開關(guān)量的動(dòng)作時(shí)間僅為 80微妙。具有發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)及示波錄波、電氣量測(cè)量及長(zhǎng)時(shí)間記錄、發(fā)電機(jī)特性試驗(yàn)等綜合功能。后臺(tái)處理軟件豐富，分析功能強(qiáng)大和直觀。本實(shí)用新型技術(shù)的原理及技術(shù)指標(biāo)(如每周波最高采樣2000點(diǎn))等達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，且應(yīng)用范圍廣泛，因此可以創(chuàng)造很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，批量生產(chǎn)間接經(jīng)濟(jì)效益更為可觀。采用CompactRIO系列可編程自動(dòng)化控制器輸出高采樣率數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)高速數(shù)據(jù)采集卡采集及放大輸出模塊變換，得到兩路幅度、頻率可調(diào)整的交流電壓信號(hào)，模擬發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)機(jī)端電壓及電網(wǎng)電壓，由于采樣率達(dá)到2000點(diǎn)/周，輸出電壓信號(hào)波形失真率非常低，可以忽略不計(jì)，同時(shí)合閘時(shí)間的測(cè)量也通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，速度更快，使對(duì)發(fā)電機(jī)同期裝置的檢測(cè)更精確。由于很大一部分計(jì)算及測(cè)量工作都由計(jì)算機(jī)完成，解放了雙手，提高了生產(chǎn)效率， 節(jié)省了人力物力。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾， 均仍屬本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于，包括前端信號(hào)處理模塊，用于將輸入的電壓量或電流量變換為數(shù)據(jù)采集處理模塊輸入量程內(nèi)的電壓信號(hào)；數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于對(duì)前端信號(hào)處理模塊送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)，將得到的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后上傳到工控機(jī)；還用于接收工控機(jī)下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，將下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包解封裝后送至放大輸出模塊；工控機(jī)，用于接收數(shù)據(jù)采集處理模塊上傳來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，將解封裝后得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示到監(jiān)視器；還用于對(duì)顯示輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，將調(diào)整后的數(shù)據(jù)打包下發(fā)到數(shù)據(jù)采集處理模塊；放大輸出模塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集處理模塊送來(lái)的模擬信號(hào)進(jìn)行放大輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集卡，用于對(duì)前端信號(hào)處理模塊送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)送至FPGA ；還用于將FPGA送來(lái)的解封裝后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送至放大輸出模塊；FPGA，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集卡送來(lái)的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理，得到所需的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)；還用于接收實(shí)時(shí)處理器送來(lái)的解封裝后的數(shù)據(jù)，將解封裝后的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)采集卡；實(shí)時(shí)處理器，用于將得到的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包上傳到工控機(jī)；還用于接收工控機(jī)下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，將解封裝后得到的數(shù)據(jù)送至 FPGA0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于所述工控機(jī)配置成發(fā)電機(jī)同期校驗(yàn)和發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)兩種模式，用戶通過(guò)所述工控機(jī)選擇當(dāng)前所需模式，所述工控機(jī)將用戶選擇結(jié)果傳給所述數(shù)據(jù)采集處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊根據(jù)所述工控機(jī)傳來(lái)的選定模式在FPGA中裝入相應(yīng)程序代碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集處理模塊由NI公司的CompactRIO可編程自動(dòng)化控制器實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于所述工控機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與所述CompactRIO通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)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(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于所述工控機(jī)將解封裝后的數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)到硬盤中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡的采集速率不小于IOOHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于所述實(shí)時(shí)處理器的頻率不小于400MHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，其特征在于所述FPGA采用的是xilinx公司的xc2vl000型號(hào)，所述實(shí)時(shí)處理器采用的是Freescale公司的MPC5200型號(hào)。
專利摘要發(fā)電機(jī)同期智能校驗(yàn)裝置，包括前端信號(hào)處理模塊，用于將輸入的電壓量或電流量變換為數(shù)據(jù)采集處理模塊輸入量程內(nèi)的電壓信號(hào)；數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于對(duì)送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，處理得到所需的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)，將得到的有效值、角度和相位數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后上傳到工控機(jī)；還用于接收工控機(jī)下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，將下發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包解封裝后送至放大輸出模塊；工控機(jī)，用于接收上傳來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)所述數(shù)據(jù)包解封裝后存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示到監(jiān)視器；還用于對(duì)顯示輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，將調(diào)整后的數(shù)據(jù)打包下發(fā)到數(shù)據(jù)采集處理模塊；放大輸出模塊，用于對(duì)送來(lái)的模擬信號(hào)進(jìn)行放大輸出。解決了傳統(tǒng)校驗(yàn)測(cè)量準(zhǔn)確性差、接線復(fù)雜、過(guò)程繁瑣的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)G01R31/34GK202049225SQ20112005809
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:豐滿發(fā)電廠