專利名稱：發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)水電廠計(jì)算 機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化程度已達(dá)到較高的水平。遠(yuǎn)方控制、流程控制、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化等重要功能已形成，但是監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能還是基于監(jiān)視控制，以控制為主的監(jiān)控系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定上的要求，在電測(cè)量及非電測(cè)量數(shù)據(jù)采集方面仍需進(jìn)一步完善，比如數(shù)據(jù)采集的速率不夠、實(shí)時(shí)性較低、缺少一些重要數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)記錄功能等。數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性是現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)一個(gè)非常重要的指標(biāo)，在電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過程要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是非常高的，采樣速率也非常高，并且要求能夠記錄暫態(tài)過程的大部分過程，只有這樣才能對(duì)設(shè)備的故障及不正常狀態(tài)的分析提供重要依據(jù)，為解決電氣設(shè)備存在的問題提供手段。在國(guó)內(nèi)的發(fā)電機(jī)故障錄波器大多是由單板機(jī)和自行開發(fā)的軟件組成，即只能設(shè)計(jì)專用裝置實(shí)現(xiàn)故障錄波，這類裝置存在的問題是硬件插件多，發(fā)生故障的幾率較高，而且通用性、可靠性和可維護(hù)性都沒有標(biāo)準(zhǔn)化的可編程自動(dòng)化控制器好，但若采用通常的可編程自動(dòng)化控制器，其速度都不能滿足發(fā)電機(jī)故障錄波需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)采集速率高、實(shí)時(shí)性好、工作可靠、測(cè)量功能強(qiáng)的發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置。為解決上述問題的技術(shù)方案是，本實(shí)用新型提供一種發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置，其特征在于包括一個(gè)或多個(gè)前端信號(hào)模塊，與前端信號(hào)模塊相連的高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，與高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置通過以太網(wǎng)相連接的存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器，所述前端信號(hào)模塊，用于接收和處理相應(yīng)傳感器采集的發(fā)電機(jī)電氣量測(cè)量信號(hào)，并送到對(duì)應(yīng)的高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，以作為后續(xù)存儲(chǔ)和分析的信號(hào)；所述高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置包括與前端信號(hào)模塊相連的模擬數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡，與模擬數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡相連的FPGA模塊，與FPGA模塊相連的實(shí)時(shí)處理器，所述實(shí)時(shí)處理器與存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器通過以太網(wǎng)連接；所述存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器用于監(jiān)視、存儲(chǔ)各前端信號(hào)模塊采集的發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)電氣量參數(shù)信號(hào)，并存儲(chǔ)和/或顯示發(fā)電機(jī)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)錄波數(shù)據(jù)。為提高錄波裝置的可靠性和測(cè)量功能，本實(shí)用新型是選擇美國(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)和美國(guó)國(guó)家儀器的Labview虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研制的，本系統(tǒng)能與各種軟硬件連接，提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，并將分析結(jié)果進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)控制。利用虛擬儀器技術(shù)，可以使用高效且功能強(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)還保證了系統(tǒng)的靈活性，從而可在發(fā)電機(jī)電氣量測(cè)量及故障錄波的控制平臺(tái)上無(wú)縫地集成一套完整的應(yīng)用方案。[0007]本裝置克服了采用其它可編程自動(dòng)化控制器速度不能滿路發(fā)電機(jī)故障錄波需要的問題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、速度快、實(shí)時(shí)性高、工作可靠、測(cè)量功能和數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、易于配置針對(duì)發(fā)電機(jī)的各種傳感器，使用靈活方便的優(yōu)點(diǎn)。

圖I、本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參見圖1，針對(duì)在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)置的每一電氣量測(cè)量和故障傳感器，本系統(tǒng)都設(shè)置了一套對(duì)應(yīng)的前端信號(hào)模塊和高速數(shù)據(jù)采集和故障分析裝置，各數(shù)據(jù)采集和故障分析裝置再通過以太網(wǎng)連接到總的工業(yè)控制服務(wù)器。本系統(tǒng)包含可分別針對(duì)多種電氣量測(cè)量和故障傳感器的前端信號(hào)模塊和對(duì)應(yīng)的高速數(shù)據(jù)采集和故障分析裝置，例如對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)電壓的模似量傳感器，本系統(tǒng)設(shè)置有NI的9215的模擬量前端信號(hào)模塊，用于接收和處理該傳感器采集的模擬量信號(hào)，并通過PCI總線送到對(duì)應(yīng)的高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，以作為后續(xù)存儲(chǔ)與分析的信號(hào)；對(duì)于測(cè)量開關(guān)量的開關(guān)量傳感器，本系統(tǒng)設(shè)置有NI的9403的數(shù)字量前端信號(hào)模塊，用于接收和處理該傳感器采集的開關(guān)量信號(hào)，并送到對(duì)應(yīng)的高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，以作為后續(xù)存儲(chǔ)與分析的信號(hào)；分別設(shè)置了與各前端信號(hào)模塊對(duì)應(yīng)的高速數(shù)據(jù)采集及發(fā)電機(jī)故障分析裝置，對(duì)于模擬量前端信號(hào)模塊，該裝置設(shè)有模擬數(shù)據(jù)采集卡，采用16位100K同步模擬量采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量前端信號(hào)模塊發(fā)送信號(hào)的采集，每周波采樣點(diǎn)可達(dá)2000點(diǎn)，模擬量前端信號(hào)模塊通過BNC連接器與模擬數(shù)據(jù)采集卡連接；對(duì)于數(shù)字量前端信號(hào)模塊，該裝置設(shè)有美國(guó)NI公司制作的9403高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字量前端信號(hào)模塊發(fā)送開關(guān)信號(hào)的采集，其動(dòng)作時(shí)間為80微妙，數(shù)字量前端信號(hào)模塊通過DSub接口與該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡連接；各種高速數(shù)據(jù)采集卡分別通過485接口與對(duì)應(yīng)的FPGA模塊連接，F(xiàn)PGA采用3M門FPGA模塊9104，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)高速數(shù)據(jù)采集卡的控制以及對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理；各FPGA模塊分別通過PCI總線與對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)處理器連接，實(shí)時(shí)處理器采用美國(guó)NI公司制作的CompactRIO系列實(shí)時(shí)嵌入式控制器9102，該處理器的主頻可達(dá)到400MHZ，內(nèi)嵌VXffORKS操作系統(tǒng)，用于控制對(duì)應(yīng)的FPGA模塊，并對(duì)其送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；實(shí)時(shí)處理器采用的CompactRIO嵌入式系統(tǒng)具有工業(yè)化的400MHz奔騰級(jí)處理器，該處理器可在保證可靠性和確定性的前提下順利執(zhí)行LabVIEW實(shí)時(shí)程序，通過選用內(nèi)置的上千種LabVIEW函數(shù)，用戶可以建立多線程嵌入式系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、分析、數(shù)據(jù)記錄與通信?？刂破骶哂?0/100Mb/S以太網(wǎng)口，這樣即可利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器面板，自動(dòng)地發(fā)布嵌入式程序的圖形化用戶界面，從而可使多個(gè)用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。實(shí)時(shí)處理器還包含11到30VDC電源輸入、用戶DIP開關(guān)、LED狀態(tài)指示燈、一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、看門狗定時(shí)器，具有高可靠性的特性。[0019][0026]本系統(tǒng)采用的LabVIEW FPGA模塊，無(wú)需先掌握硬件設(shè)計(jì)知識(shí)或VHDL，就可以自己定制I/O或控制硬件電路。利用FPGA的圖形化編程方式可以由用戶自行定制需要的測(cè)量電路，而且這些電路所具有的性能可達(dá)到由廠商定義并優(yōu)化的硬件性能高速數(shù)據(jù)采集卡采用美國(guó)NI公司制作的模塊化的I/O硬件，這類模塊化硬件可包含從數(shù)據(jù)采集及信號(hào)調(diào)理、模塊化儀器、機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等多種工業(yè)通訊產(chǎn)品，這些硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的NI LabVIEff圖形化編程軟件，可以為測(cè)試和設(shè)計(jì)工作創(chuàng)建完全自定義的測(cè)量系統(tǒng)，滿足各種靈活獨(dú)特的應(yīng)用需求，滿足對(duì)發(fā)電機(jī)仝方位的測(cè)量測(cè)試應(yīng)用要求。通過以太網(wǎng)與各實(shí)時(shí)處理器連接的工業(yè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器，用于監(jiān)視和存儲(chǔ)各前端信號(hào)模塊采集的發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)電氣量參數(shù)信號(hào)，并存儲(chǔ)和/或顯示發(fā)電機(jī)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)錄波數(shù)據(jù)，例如它在記錄存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的過程中，可隨著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化，直接將生成的特性曲線實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。本系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是采用美國(guó)國(guó)家儀器(NI)公司推出的Labview虛擬儀器技術(shù)，其中
··[0023]圖形化編程軟件-LabVIEW軟件具有圖形化開發(fā)環(huán)境，它內(nèi)置信號(hào)采集、測(cè)量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，摒棄了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復(fù)雜性，在為用戶提供強(qiáng)大功能的同時(shí)還保證了系統(tǒng)靈活性。LabVIEW可將廣泛的數(shù)據(jù)采集、分析與顯示功能集中在了同一個(gè)環(huán)境中，使用戶能在自己的平臺(tái)上無(wú)縫地集成一套完整的應(yīng)用方案；采集LabVIEW軟件是一個(gè)開放式的開發(fā)環(huán)境，用戶可以將其與任何測(cè)量硬件輕松連接，LabVIEW的交互式測(cè)量助手(assistant)、自動(dòng)代碼生成以及可與眾多設(shè)備簡(jiǎn)易連接的功能，使它能夠輕易地完成各種數(shù)據(jù)的采集。分析LabVIEW軟件含有超過450個(gè)的內(nèi)置函數(shù)，可專門用于從采集到的數(shù)據(jù)中挖掘有用的信息，用于分析測(cè)量數(shù)據(jù)及處理信號(hào)。顯示LabVIEW軟件可提供一系列工具用于數(shù)據(jù)顯示、用戶界面設(shè)計(jì)、Web信息發(fā)布、報(bào)告生成、數(shù)據(jù)管理及軟件連接?？傊?，本系統(tǒng)可運(yùn)用Labview虛擬儀器計(jì)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。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1.一種發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置，其特征在于包括一個(gè)或多個(gè)前端信號(hào)模塊，與前端信號(hào)模塊相連的高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，與高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置通過以太網(wǎng)相連接的存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器，所述前端信號(hào)模塊，用于接收和處理相應(yīng)傳感器采集的發(fā)電機(jī)電氣量測(cè)量信號(hào)，并送到對(duì)應(yīng)的高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，以作為后續(xù)存儲(chǔ)和分析的信號(hào)；所述高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置包括與前端信號(hào)模塊相連的模擬數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡，與模擬數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡相連的FPGA模塊，與FPGA模塊相連的實(shí)時(shí)處理器，所述實(shí)時(shí)處理器與存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器通過以太網(wǎng)連接；所述存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器用于監(jiān)視、存儲(chǔ)各前端信號(hào)模塊采集的發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)電氣量參數(shù)信號(hào)，并存儲(chǔ)和/或顯示發(fā)電機(jī)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)錄波數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的前端信號(hào)模塊包含NI的9215模擬量前端信號(hào)模塊，用于接收和處理模擬量傳感器采集的模擬量信號(hào)，模擬量前端信號(hào)模塊通過BNC連接器與模擬數(shù)據(jù)采集卡連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的前端信號(hào)模塊包含NI的9403數(shù)字量前端信號(hào)模塊，用于接收和處理開關(guān)量傳感器采集的開關(guān)量信號(hào)，數(shù)字量前端信號(hào)模塊通過DSub接口與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置，其特征在于，各種數(shù)據(jù)采集卡分別通過.485接口與對(duì)應(yīng)的FPGA模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置，其特征在于，各FPGA模塊分別通過PCI總線與對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)處理器連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種發(fā)電機(jī)的檢測(cè)裝置，包括一個(gè)或多個(gè)前端信號(hào)模塊，與前端信號(hào)模塊相連的高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，與高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置通過以太網(wǎng)相連接的存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器，前端信號(hào)模塊，接收和處理傳感器采集的測(cè)量信號(hào)，并送到高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置，作為后續(xù)存儲(chǔ)和分析的信號(hào)；高速數(shù)據(jù)采集及故障分析裝置包括與前端信號(hào)模塊相連的模擬數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡，F(xiàn)PGA模塊及實(shí)時(shí)處理器，存儲(chǔ)及監(jiān)控服務(wù)器可存儲(chǔ)和/或顯示發(fā)電機(jī)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)錄波數(shù)據(jù)。本裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)采集速率高、實(shí)時(shí)性好、工作可靠、測(cè)量功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK202421462SQ20122003372
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者王恒標(biāo) 申請(qǐng)人:王恒標(biāo)