本發(fā)明涉及一種便攜式大型發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)用監(jiān)測(cè)分析儀。

背景技術(shù)：

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(yùn)行越來(lái)越重要。長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，系統(tǒng)運(yùn)行的安全與否與其運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)，發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備，其是否能穩(wěn)定運(yùn)行則成為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于各種損耗的存在，將使發(fā)電機(jī)的定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯發(fā)熱而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)溫度升高。如果各部溫度超過(guò)了絕緣材料的允許工作溫度，就會(huì)使絕緣老化加快，從而大大縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命。發(fā)電機(jī)的溫升試驗(yàn)，就是為了了解發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的額定負(fù)荷能力和過(guò)載能力；繪制發(fā)電機(jī)在允許的電壓變動(dòng)范圍內(nèi)，及不同冷卻介質(zhì)溫度時(shí)的極限工作能力曲線，從而為發(fā)電機(jī)在非正常情況下的運(yùn)行提供依據(jù)；研究發(fā)電機(jī)各部分溫度與最高發(fā)熱點(diǎn)溫度的關(guān)系，為評(píng)價(jià)和改進(jìn)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及通風(fēng)冷卻系統(tǒng)提供依據(jù)。了解發(fā)電機(jī)在帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以?xún)?nèi)，保證發(fā)電機(jī)的安全可靠運(yùn)行。通常情況下，溫升試驗(yàn)過(guò)程中需要很多種測(cè)量?jī)x器，測(cè)試過(guò)程復(fù)雜，為簡(jiǎn)化試驗(yàn)過(guò)程中調(diào)試儀器所需的時(shí)間和精力，我們開(kāi)發(fā)了便攜式大型發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)用監(jiān)測(cè)分析儀，監(jiān)測(cè)分析儀體積小便于攜帶，可以監(jiān)測(cè)測(cè)量溫升試驗(yàn)中的所需的所有電量、非電量，并能夠進(jìn)行測(cè)量后的溫升修正及分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種通過(guò)對(duì)大型發(fā)電機(jī)三相定子電壓、三相定子電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子繞組及關(guān)鍵點(diǎn)溫度等信號(hào)的實(shí)時(shí)高速采集、計(jì)算與分析的便攜式大型發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)用監(jiān)測(cè)分析儀。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種便攜式大型發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)用監(jiān)測(cè)分析儀，機(jī)箱內(nèi)部分隔為左部和右部，機(jī)箱左部的機(jī)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(jī)箱左部的機(jī)箱后面板上安裝外部傳感器接線端子Ⅱ，機(jī)箱內(nèi)左部安裝以虛擬儀器實(shí)時(shí)技術(shù)為核心，由實(shí)時(shí)控制器、板卡插槽機(jī)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(jì)數(shù)器模塊組成的控制器系統(tǒng)，機(jī)箱中的可重新配置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA直接和模塊相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和控制操作，實(shí)時(shí)控制器的電源輸入端口與線性電源的輸出端子相連，實(shí)時(shí)控制器上的以太網(wǎng)口Ⅱ與機(jī)箱上的以太網(wǎng)接口相連，進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展或者外接筆記本電腦，實(shí)時(shí)控制器上的以太網(wǎng)口Ⅰ(與機(jī)箱右部前面板上安裝的觸摸式工業(yè)平板電腦通過(guò)以太網(wǎng)總線相連并進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的控制和傳輸，機(jī)箱內(nèi)部所有引線的屏蔽層與機(jī)箱接地端子相連，機(jī)箱內(nèi)右部后背板上安裝外部供電電源插座和電源開(kāi)關(guān)，外部供電電源插座與線性電源相連，為整個(gè)系統(tǒng)供電。

本發(fā)明構(gòu)成中采用的可編程控制器系統(tǒng)以?xún)?nèi)置可重新配置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA及虛擬儀器實(shí)時(shí)技術(shù)為核心，由一個(gè)實(shí)時(shí)控制器、內(nèi)置可重新配置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片的堅(jiān)固機(jī)箱和模擬量輸入模塊、計(jì)數(shù)器模塊插入板卡插槽機(jī)箱中組合而成。實(shí)時(shí)控制器包含一個(gè)工業(yè)級(jí)處理器，能夠可靠而準(zhǔn)確地執(zhí)行LabVIEW實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，并可提供多速率控制、進(jìn)程執(zhí)行跟蹤、板載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及與外部設(shè)備通訊等功能，內(nèi)嵌可重新配置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA的可重配置機(jī)箱是嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的核心，機(jī)箱中的可重新配置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA直接和每個(gè)模塊相連，可高速訪問(wèn)I/O電路并靈活實(shí)現(xiàn)定時(shí)、觸發(fā)和同步等功能。因?yàn)槊總€(gè)模塊直連FPGA，而非通過(guò)總線，所以與其他工業(yè)控制器相比，本系統(tǒng)幾乎沒(méi)有控制系統(tǒng)的響應(yīng)延遲。默認(rèn)情況下，該FPGA自動(dòng)與I/O模塊通信，并提供確定性I/O給實(shí)時(shí)處理器，由于邏輯被編譯到了物理硬件設(shè)計(jì)上。這樣物理硬件就變成了一個(gè)非?？煽康挠布酒贔PGA上運(yùn)行的LabVIEWFPGA代碼是非?？煽康?。將實(shí)時(shí)處理器與可編程的FPGA結(jié)合，這樣就可以創(chuàng)建一個(gè)能夠利用各個(gè)計(jì)算平臺(tái)優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)。實(shí)時(shí)處理器擅長(zhǎng)浮點(diǎn)計(jì)算、分析以及外部通信，F(xiàn)PGA擅長(zhǎng)處理需要超高速邏輯運(yùn)算和精確計(jì)時(shí)的小型任務(wù)。這種結(jié)構(gòu)很適合需要進(jìn)行大量參數(shù)監(jiān)測(cè)測(cè)量的發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)。本可編程控制器系統(tǒng)為高性能測(cè)控應(yīng)用及高可靠性需求而設(shè)計(jì)的堅(jiān)固型嵌入式控制器封裝小巧堅(jiān)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(qiáng)，因此適合各種惡劣工業(yè)環(huán)境，由此構(gòu)成的便攜式大型發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)監(jiān)測(cè)分析儀，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速采集、計(jì)算、分析，良好的抗干擾性，小巧的結(jié)構(gòu)，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(jìn)行發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)。

本發(fā)明中采用觸摸式工業(yè)平板電腦通過(guò)以太網(wǎng)總線控制可編程控制器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型發(fā)電機(jī)三相定子電壓、三相定子電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子繞組及關(guān)鍵點(diǎn)溫度等信號(hào)的實(shí)時(shí)高速采集、計(jì)算與分析，發(fā)現(xiàn)溫升存在問(wèn)題，可以驗(yàn)證發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)特性，從而在運(yùn)行中預(yù)防發(fā)電機(jī)溫升過(guò)高，了解發(fā)電機(jī)在帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以?xún)?nèi)，減緩絕緣老化，提高發(fā)電機(jī)使用壽命，為保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的試驗(yàn)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(shí)時(shí)技術(shù)為核心，由一個(gè)實(shí)時(shí)控制器、內(nèi)置可重新配置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片的堅(jiān)固機(jī)箱和嵌入式模擬量輸入模塊、計(jì)數(shù)器模塊插入配有可重置的可編程門(mén)陣列的FPGA的插槽中組合而成。默認(rèn)情況下，該FPGA自動(dòng)與I/O模塊通信，并提供確定性I/O給實(shí)時(shí)處理器，由于邏輯被編譯到了物理硬件設(shè)計(jì)上。這樣物理硬件就變成了一個(gè)非?？煽康挠布酒贔PGA上運(yùn)行的LabVIEW FPGA代碼是非?？煽康摹?shí)時(shí)處理器與可編程的FPGA結(jié)合，這樣就可以創(chuàng)建一個(gè)能夠利用各個(gè)計(jì)算平臺(tái)優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)。實(shí)時(shí)處理器擅長(zhǎng)浮點(diǎn)計(jì)算、分析以及外部通信，F(xiàn)PGA擅長(zhǎng)處理需要超高速邏輯運(yùn)算和精確計(jì)時(shí)的小型任務(wù)。這種結(jié)構(gòu)很適合需要進(jìn)行大量參數(shù)監(jiān)測(cè)測(cè)量的發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)。可編程控制器系統(tǒng)為高性能測(cè)控應(yīng)用及高可靠性需求而設(shè)計(jì)的堅(jiān)固型嵌入式控制器封裝小巧堅(jiān)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(qiáng)，因此適合各種惡劣工業(yè)環(huán)境，由此構(gòu)成的便攜式大型發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)用監(jiān)測(cè)分析儀，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速采集、計(jì)算、分析，良好的抗干擾性，小巧的結(jié)構(gòu)，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(jìn)行發(fā)電機(jī)的溫升試驗(yàn)。

本發(fā)明構(gòu)成中采用觸摸式工業(yè)平板電腦通過(guò)以太網(wǎng)總線控制可編程控制器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型發(fā)電機(jī)三相定子電壓、三相定子電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子繞組及關(guān)鍵點(diǎn)溫度等信號(hào)的實(shí)時(shí)高速采集、計(jì)算與分析，發(fā)現(xiàn)溫升存在問(wèn)題，可以驗(yàn)證發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)特性，從而在運(yùn)行中預(yù)防發(fā)電機(jī)溫升過(guò)高，了解發(fā)電機(jī)在帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以?xún)?nèi)，減緩絕緣老化，提高發(fā)電機(jī)使用壽命，為保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用堅(jiān)固的可重置和精確定時(shí)的嵌入式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)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(qiáng)，因此適合各種惡劣工業(yè)環(huán)境，由此構(gòu)成的便攜式發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)監(jiān)測(cè)分析儀，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速采集、計(jì)算、分析，使其適合在各種工業(yè)環(huán)境中進(jìn)行發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)外眾多電站、試驗(yàn)場(chǎng)所所用的大量?jī)x器進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)量的功能，相比較而言，良好的抗干擾性，小巧的結(jié)構(gòu)，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(jī)的試驗(yàn)中。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是本發(fā)明電路連接原理圖

具體實(shí)施方式

如圖1所示的一種便攜式大型發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)用監(jiān)測(cè)分析儀，機(jī)箱16內(nèi)部分隔為兩部分：左部和右部，機(jī)箱左部的機(jī)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Ⅱ23，以太網(wǎng)外部接口11，機(jī)箱16內(nèi)左部安裝以LabVIEW虛擬儀器技術(shù)實(shí)時(shí)技術(shù)為核心，具有可重配置的可編程門(mén)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(shí)時(shí)控制器5，板卡插槽機(jī)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(jì)數(shù)器模塊22。實(shí)時(shí)控制器5，實(shí)時(shí)控制器型號(hào)：NI CRIO 9024，采用這種實(shí)時(shí)控制器構(gòu)建的系統(tǒng)循環(huán)周期抖動(dòng)在微妙級(jí)，因此系統(tǒng)確定性、可靠性高，板卡插槽機(jī)箱18，板卡插槽機(jī)箱型號(hào)：NI9114的八個(gè)插槽中依次安裝模擬量輸入模塊6，模擬量輸入模塊型號(hào)：NI9225；模擬量輸入模塊7，模擬量輸入模塊型號(hào)：NI9227；模擬量輸入模塊8，模擬量輸入模塊型號(hào)：NI9225；模擬量輸入模塊9，模擬量輸入模塊型號(hào)：NI9227；模擬量輸入模塊，模擬量輸入模塊型號(hào)：NI9217；模擬量輸入模塊21，模擬量輸入模塊型號(hào)：NI9221；計(jì)數(shù)器模塊22，計(jì)數(shù)器模塊型號(hào)：NI9423，模塊上端子通過(guò)外部傳感器接線端子Ⅰ10、外部傳感器接線端子Ⅱ23與外接傳感器相連，內(nèi)部與可編程門(mén)陣列FPGA直接互連，可進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和控制操作，實(shí)時(shí)控制器5的電源輸入端口13與線性電源1的輸出端子2相連，實(shí)時(shí)控制器5上的以太網(wǎng)口Ⅱ14與機(jī)箱上的以太網(wǎng)接口11相連用于系統(tǒng)的擴(kuò)展或外接筆記本電腦，實(shí)時(shí)控制器5上的以太網(wǎng)口Ⅰ15與機(jī)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(hào)；NI TPC2212的以太網(wǎng)口相連，通過(guò)以太網(wǎng)總線相連并進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的控制和傳輸。機(jī)箱內(nèi)部所有接線的屏蔽端與機(jī)箱接地端子17相連。機(jī)箱內(nèi)右部后背板上安裝外部供電電源插座4和電源開(kāi)關(guān)3，外部供電電源插座4與線性電源1相連，為整個(gè)系統(tǒng)供電。

本發(fā)明將朝陽(yáng)線性電源1固定在機(jī)箱16內(nèi)部右部底板上，外部電源接線端4，朝陽(yáng)線性電源1和外部電源接線端4通過(guò)引線相連由外部電源為整個(gè)系統(tǒng)供電；通過(guò)電源引線將朝陽(yáng)線性電源輸出端2分別連接到：實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)控制器5與板卡插槽機(jī)箱18組合連接，并安裝固定在機(jī)箱左部底板上，采用這種結(jié)構(gòu)的可編程控制器系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)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(jì)數(shù)器模塊22，模塊上端子通過(guò)外部傳感器接線端子Ⅰ10、外部傳感器接線端子Ⅱ23與外接傳感器相連，內(nèi)部與可編程門(mén)陣列FPGA直接互連，可進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和控制操作，實(shí)時(shí)控制器5的電源輸入端口13與線性電源1的輸出端子2相連。實(shí)時(shí)控制器5上的以太網(wǎng)口Ⅱ14與機(jī)箱上的以太網(wǎng)接口11相連。實(shí)時(shí)控制器5上的以太網(wǎng)口Ⅰ15與機(jī)箱右部前面板上安裝的觸摸式工業(yè)平板電腦12通過(guò)以太網(wǎng)總線相連并進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的控制和傳輸。機(jī)箱內(nèi)部所有接線的屏蔽端與機(jī)箱接地端子17相連。機(jī)箱內(nèi)右部后背板上安裝外部供電電源插座4和電源開(kāi)關(guān)3，外部供電電源插座4與線性電源1相連，為整個(gè)系統(tǒng)供電?？删幊炭刂破飨到y(tǒng)通過(guò)對(duì)大型發(fā)電機(jī)三相定子電壓、三相定子電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子繞組及關(guān)鍵點(diǎn)溫度等信號(hào)的實(shí)時(shí)高速采集、計(jì)算與分析，發(fā)現(xiàn)溫升存在問(wèn)題，可以驗(yàn)證發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)特性，從而在運(yùn)行中預(yù)防發(fā)電機(jī)溫升過(guò)高，了解發(fā)電機(jī)在帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，各部分溫度的可能變化情況，從而能將其控制在限額以?xún)?nèi)，減緩絕緣老化，提高發(fā)電機(jī)使用壽命，為保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。