專利名稱：便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀
背景技術：
隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，系統(tǒng)的容量不斷增加，其安全穩(wěn)定運行越來越重要。長期的運行經(jīng)驗表明，系統(tǒng)運行的安全與否與其運行狀態(tài)密切相關，發(fā)電機是電力系統(tǒng)中的主要設備，其是否能穩(wěn)定運行則成為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。發(fā)電機在運行時，由于各種損耗的存在，將使發(fā)電機的定子繞組、轉子繞組及鐵芯發(fā)熱而導致發(fā)電機溫度升高。如果各部溫度超過了絕緣材料的允許工作溫度，就會使絕緣老化加快，從而大大縮短發(fā)電機的使用壽命。發(fā)電機的溫升試驗，就是為了了解發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，發(fā)電機的額定負荷能力和過載能力；繪制發(fā)電機在允許的電壓變動范圍內，及不同冷卻介質溫度時的極限工作能力曲線，從而為發(fā)電機在非正常情況下的運行提供依據(jù)；研究發(fā)電機各部分溫度與最高發(fā)熱點溫度的關系，為評價和改進發(fā)電機結構及通風冷卻系統(tǒng)提供依據(jù)。了解發(fā)電機在 帶負荷運行時，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以內，保證發(fā)電機的安全可靠運行。通常情況下，溫升試驗過程中需要很多種測量儀器，測試過程復雜，為簡化試驗過程中調試儀器所需的時間和精力，我們開發(fā)了便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀，監(jiān)測分析儀體積小便于攜帶，可以監(jiān)測測量溫升試驗中的所需的所有電量、非電量，并能夠進行測量后的溫升修正及分析。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種通過對大型發(fā)電機三相定子電壓、三相定子電流、轉速、轉子電壓、轉子電流、定子繞組及關鍵點溫度等信號的實時高速采集、計算與分析的便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀，機箱內部分隔為左部和右部，機箱左部的機箱前后面板上由左至右安裝外部傳感器接線端子I，以太網(wǎng)外部接口，機箱左部的機箱后面板上安裝外部傳感器接線端子II，機箱內左部安裝以虛擬儀器實時技術為核心，由實時控制器、板卡插槽機箱、模擬量輸入模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸入模塊、計數(shù)器模塊組成的控制器系統(tǒng)，機箱中的可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA直接和模塊相連，進行數(shù)據(jù)采集、計算和控制操作，實時控制器的電源輸入端口與線性電源的輸出端子相連，實時控制器上的以太網(wǎng)口 II與機箱上的以太網(wǎng)接口相連，進行系統(tǒng)擴展或者外接筆記本電腦，實時控制器上的以太網(wǎng)口 I (與機箱右部前面板上安裝的觸摸式工業(yè)平板電腦通過以太網(wǎng)總線相連并進行通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的控制和傳輸，機箱內部所有引線的屏蔽層與機箱接地端子相連，機箱內右部后背板上安裝外部供電電源插座和電源開關，外部供電電源插座與線性電源相連，為整個系統(tǒng)供電。本發(fā)明構成中采用的可編程控制器系統(tǒng)以內置可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA及虛擬儀器實時技術為核心，由一個實時控制器、內置可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片的堅固機箱和模擬量輸入模塊、計數(shù)器模塊插入板卡插槽機箱中組合而成。實時控制器包含一個工業(yè)級處理器，能夠可靠而準確地執(zhí)行LabVIEW實時應用程序，并可提供多速率控制、進程執(zhí)行跟蹤、板載數(shù)據(jù)存儲以及與外部設備通訊等功能，內嵌可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的可重配置機箱是嵌入式系統(tǒng)體系結構的核心，機箱中的可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA直接和每個模塊相連，可高速訪問I/O電路并靈活實現(xiàn)定時、觸發(fā)和同步等功能。因為每個模塊直連FPGA，而非通過總線，所以與其他工業(yè)控制器相比，本系統(tǒng)幾乎沒有控制系統(tǒng)的響應延遲。默認情況下，該FPGA自動與I/O模塊通信，并提供確定性I/O給實時處理器，由于邏輯被編譯到了物理硬件設計上。這樣物理硬件就變成了一個非?？煽康挠布酒?，在FPGA上運行的LabVIEWFPGA代碼是非?？煽康?。將實時處理器與可編程的FPGA結合，這樣就可以創(chuàng)建一個能夠利用各個計算平臺優(yōu)勢的系統(tǒng)。實時處理器擅長浮點計算、分析以及外部通信，F(xiàn)PGA擅長處理需要超高速邏輯運算和精確計 時的小型任務。這種結構很適合需要進行大量參數(shù)監(jiān)測測量的發(fā)電機溫升試驗。本可編程控制器系統(tǒng)為高性能測控應用及高可靠性需求而設計的堅固型嵌入式控制器封裝小巧堅固，能夠有效降低噪聲影響，支持的工作溫度范圍寬，抗干擾能力強，因此適合各種惡劣工業(yè)環(huán)境，由此構成的便攜式大型發(fā)電機溫升試驗監(jiān)測分析儀，可實現(xiàn)實時高速采集、計算、分析，良好的抗干擾性，小巧的結構，使其適合各種工業(yè)環(huán)境且適于便攜式使用，因此可在任何工業(yè)環(huán)境中進行發(fā)電機溫升試驗。本發(fā)明中采用觸摸式工業(yè)平板電腦通過以太網(wǎng)總線控制可編程控制器系統(tǒng)，實現(xiàn)對大型發(fā)電機三相定子電壓、三相定子電流、轉速、轉子電壓、轉子電流、定子繞組及關鍵點溫度等信號的實時高速采集、計算與分析，發(fā)現(xiàn)溫升存在問題，可以驗證發(fā)電機的設計特性，從而在運行中預防發(fā)電機溫升過高，了解發(fā)電機在帶負荷運行時，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以內，減緩絕緣老化，提高發(fā)電機使用壽命，為保證發(fā)電機安全穩(wěn)定運行提供有力的試驗參考數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用的可編程控制器系統(tǒng)NI CRIO 9024以虛擬儀器實時技術為核心，由一個實時控制器、內置可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片的堅固機箱和嵌入式模擬量輸入模塊、計數(shù)器模塊插入配有可重置的可編程門陣列的FPGA的插槽中組合而成。默認情況下，該FPGA自動與I/O模塊通信，并提供確定性I/O給實時處理器，由于邏輯被編譯到了物理硬件設計上。這樣物理硬件就變成了一個非常可靠的硬件芯片，在FPGA上運行的LabVIEW FPGA代碼是非?？煽康?。將實時處理器與可編程的FPGA結合，這樣就可以創(chuàng)建一個能夠利用各個計算平臺優(yōu)勢的系統(tǒng)。實時處理器擅長浮點計算、分析以及外部通信，F(xiàn)PGA擅長處理需要超高速邏輯運算和精確計時的小型任務。這種結構很適合需要進行大量參數(shù)監(jiān)測測量的發(fā)電機溫升試驗。可編程控制器系統(tǒng)為高性能測控應用及高可靠性需求而設計的堅固型嵌入式控制器封裝小巧堅固，能夠有效降低噪聲影響，支持的工作溫度范圍寬，抗干擾能力強，因此適合各種惡劣工業(yè)環(huán)境，由此構成的便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀，可實現(xiàn)實時高速采集、計算、分析，良好的抗干擾性，小巧的結構，使其適合各種工業(yè)環(huán)境且適于便攜式使用，因此可在任何工業(yè)環(huán)境中進行發(fā)電機的溫升試驗。本發(fā)明構成中采用觸摸式工業(yè)平板電腦通過以太網(wǎng)總線控制可編程控制器系統(tǒng)，實現(xiàn)對大型發(fā)電機三相定子電壓、三相定子電流、轉速、轉子電壓、轉子電流、定子繞組及關鍵點溫度等信號的實時高速采集、計算與分析，發(fā)現(xiàn)溫升存在問題，可以驗證發(fā)電機的設計特性，從而在運行中預防發(fā)電機溫升過高，了解發(fā)電機在帶負荷運行時，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以內，減緩絕緣老化，提高發(fā)電機使用壽命，為保證發(fā)電機安全穩(wěn)定運行提供有力的試驗參考數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用堅固的可重置和精確定時的嵌入式結構，結構緊湊，能夠有效降低噪聲影響，支持的工作溫度范圍寬，抗干擾能力強，因此適合各種惡劣工業(yè)環(huán)境，由此構成的便攜式發(fā)電機溫升試驗監(jiān)測分析儀，可實現(xiàn)實時高速采集、計算、分析，使其適合在各種工業(yè)環(huán)境中進行發(fā)電機溫升試驗。實現(xiàn)了國內外眾多電站、試驗場所所用的大量儀器進行監(jiān)測測量的功能，相比較而言，良好的抗干擾性，小巧的結構，使其方便攜帶可在任何惡劣工業(yè)環(huán)境中使用，尤其適用于大型發(fā)電機的試驗中。


圖I是本發(fā)明結構示意2是本發(fā)明電路連接原理圖
具體實施方式
如圖I所示的一種便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀，機箱16內部分隔為兩部分左部和右部，機箱左部的機箱前后面板上由左至右安裝外部傳感器接線端子
I10、外部傳感器接線端子II 23，以太網(wǎng)外部接口 11，機箱16內左部安裝以LabVIEW虛擬儀器技術實時技術為核心，具有可重配置的可編程門陣列FPGA的高性能嵌入式高速數(shù)據(jù)采集和記錄分析的可編程控制器系統(tǒng)?？删幊炭刂破飨到y(tǒng)包括實時控制器5，板卡插槽機箱18,模擬量輸入模塊6、模擬量輸入模塊7、模擬量輸入模塊8、模擬量輸入模塊9、模擬量輸入模塊19、模擬量輸入模塊20、模擬量輸入模塊21、計數(shù)器模塊22。實時控制器5，實時控制器型號NI CRIO 9024，采用這種實時控制器構建的系統(tǒng)循環(huán)周期抖動在微妙級，因此系統(tǒng)確定性、可靠性高，板卡插槽機箱18，板卡插槽機箱型號NI 9114的八個插槽中依次安裝模擬量輸入模塊6,模擬量輸入模塊型號NI9225 ;模擬量輸入模塊7,模擬量輸入模塊型號NI9227 ;模擬量輸入模塊8，模擬量輸入模塊型號NI9225 ;模擬量輸入模塊9，模擬量輸入模塊型號NI9227 ;模擬量輸入模塊，模擬量輸入模塊型號NI9217 ;模擬量輸入模塊21，模擬量輸入模塊型號NI9221 ;計數(shù)器模塊22，計數(shù)器模塊型號NI9423，模塊上端子通過外部傳感器接線端子I 10、外部傳感器接線端子II 23與外接傳感器相連，內部與可編程門陣列FPGA直接互連，可進行高速的數(shù)據(jù)采集、計算和控制操作，實時控制器5的電源輸入端口 13與線性電源I的輸出端子2相連，實時控制器5上的以太網(wǎng)口 II 14與機箱上的以太網(wǎng)接口 11相連用于系統(tǒng)的擴展或外接筆記本電腦，實時控制器5上的以太網(wǎng)口 I 15與機箱右部前面板上安裝的觸摸式工業(yè)平板電腦12，觸摸式工業(yè)平板電腦型號；NI TPC2212的以太網(wǎng)口相連，通過以太網(wǎng)總線相連并進行通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的控制和傳輸。機箱內部所有接線的屏蔽端與機箱接地端子17相連。機箱內右部后背板上安裝外部供電電源插座4和電源開關3，外部供電電源插座4與線性電源I相連，為整個系統(tǒng)供電。本發(fā)明將朝陽線性電源I固定在機箱16內部右部底板上，外部電源接線端4，朝陽線性電源I和外部電源接線端4通過引線相連由外部電源為整個系統(tǒng)供電；通過電源引線將朝陽線性電源輸出端2分別連接到實時控制器5，供電的電源輸入端13和觸摸式工業(yè)平板電腦12電源接口，實時控制器5與板卡插槽機箱18組合連接，并安裝固定在機箱左部底板上，采用這種結構的可編程控制器系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速實時采集與分析，可編程控制器系統(tǒng)的插槽中依次安裝模擬量輸入模塊6，模擬量輸入模塊7，模擬量輸入模塊8，模擬量輸入模塊9，模擬量輸入模塊19、模擬量輸入模塊20，模擬量輸入模塊21，計數(shù)器模塊22，模塊上端子通過外部傳感器接線端子I 10、外部傳感器接線端子II 23與外接傳感器相連，內部與可編程門陣列FPGA直接互連，可進行高速的數(shù)據(jù)采集、計算和控制操作，實時控制器5的電源輸入端口 13與線性電源I的輸出端子2相連。實時控制器5上的以太網(wǎng)口II 14與機箱上的以太網(wǎng)接口 11相連。實時控制器5上的以太網(wǎng)口 I 15與機箱右部前面板上安裝的觸摸式工業(yè)平板電腦12通過以太網(wǎng)總線相連并進行通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的控制和傳輸。機箱內部所有接線的屏蔽端與機箱接地端子 17相連。機箱內右部后背板上安裝外部供電電源插座4和電源開關3，外部供電電源插座4與線性電源I相連，為整個系統(tǒng)供電。可編程控制器系統(tǒng)通過對大型發(fā)電機三相定子電壓、三相定子電流、轉速、轉子電壓、轉子電流、定子繞組及關鍵點溫度等信號的實時高速采集、計算與分析，發(fā)現(xiàn)溫升存在問題，可以驗證發(fā)電機的設計特性，從而在運行中預防發(fā)電機溫升過高，了解發(fā)電機在帶負荷運行時，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以內，減緩絕緣老化，提高發(fā)電機使用壽命，為保證發(fā)電機安全穩(wěn)定運行提供有力的試驗參考數(shù)據(jù)。
權利要求
1.一種便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀，其特征是機箱(16)內部分隔為左部和右部，機箱左部的機箱前后面板上由左至右安裝外部傳感器接線端子I (10)、以太網(wǎng)外部接口(11)，機箱左部的機箱后面板上安裝外部傳感器接線端子II (23)，機箱(16)內左部安裝以虛擬儀器實時技術為核心，由實時控制器(5)、板卡插槽機箱(18)、模擬量輸入模塊(6 )、模擬量輸入模塊(7)、模擬量輸入模塊(8 )、模擬量輸入模塊(9 )、模擬量輸入模塊(19)、模擬量輸入模塊(20)、模擬量輸入模塊(21)、計數(shù)器模塊(22)組成的控制器系統(tǒng)，機箱中的可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA直接和模塊相連，進行數(shù)據(jù)采集、計算和控制操作，實時控制器(5)的電源輸入端口(13)與線性電源(I)的輸出端子(2)相連，實時控制器(5)上的以太網(wǎng)口 II (14)與機箱上的以太網(wǎng)接口(11)相連，進行系統(tǒng)擴展或者外接筆記本電腦，實時控制器(5)上的以太網(wǎng)口 I (15)與機箱右部前面板上安裝的觸摸式工業(yè)平板電腦(12)通過以太網(wǎng)總線相連并進行通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的控制和傳輸，機箱內部所有引線的屏蔽層與機箱接地端子(17)相連，機箱內右部后背板上安裝外部供電電源插座(4)和電源開關(3)，外部供電電源插座(4)與線性電源(I)相連，為整個系統(tǒng)供電。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種便攜式大型發(fā)電機溫升試驗用監(jiān)測分析儀，本發(fā)明構成中采用觸摸式工業(yè)平板電腦通過以太網(wǎng)總線控制可編程控制器系統(tǒng)，實現(xiàn)對大型發(fā)電機三相定子電壓、三相定子電流、轉速、轉子電壓、轉子電流、定子繞組及關鍵點溫度等信號的實時高速采集、計算與分析，發(fā)現(xiàn)溫升存在問題，可以驗證發(fā)電機的設計特性，從而在運行中預防發(fā)電機溫升過高，了解發(fā)電機在帶負荷運行時，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以內，減緩絕緣老化，提高發(fā)電機使用壽命，為保證發(fā)電機安全穩(wěn)定運行提供有力的試驗參考數(shù)據(jù)。
文檔編號G01R31/34GK102967829SQ201210460948
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權日2012年11月16日
發(fā)明者梁彬, 劉瑩, 胡麗杰, 王洪泉, 高尚, 韓波, 孫鐸, 畢純輝, 韓卿洋 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司