專利名稱：一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，屬于電力系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別 適于用作采用變頻調(diào)速裝置的船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)中電力系統(tǒng)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
電能質(zhì)量檢測(cè)裝置是用于對(duì)電力系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功 率、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度和功率因數(shù)進(jìn)行測(cè)量。利用測(cè)量結(jié)果，了解電能 質(zhì)量，提高用電效率，降低損耗，改善電氣環(huán)境，增加國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體效益。20世紀(jì)80年代以來(lái)，綜合電力推進(jìn)技術(shù)已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代船舶動(dòng)力發(fā)展的趨勢(shì)， 并得到廣泛應(yīng)用。船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)之所以能快速發(fā)展，很大程度上歸功于近年來(lái)電 力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使交流調(diào)速技術(shù)取得了突破 性進(jìn)展，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)直流電動(dòng)機(jī)，而且交流電動(dòng)機(jī)功率很大， 可以滿足現(xiàn)代船舶電力推進(jìn)對(duì)電動(dòng)機(jī)容量的要求。交流推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速主要采用變頻調(diào)速，這就要求向交流電機(jī)供電的電源能夠 同時(shí)改變電壓幅值和頻率。在采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的過(guò)程中，由于電力半導(dǎo)體 器件的開(kāi)關(guān)特性，在其輸入和輸出側(cè)的電壓和電流都會(huì)出現(xiàn)波形的畸變，產(chǎn)生大量的諧波。 此外，船舶上使用了較多的非線性負(fù)載，如沖擊負(fù)荷設(shè)備等也會(huì)產(chǎn)生諧波，特別是大功率的 設(shè)備及其相應(yīng)的電力變換裝置的投入使用，必將產(chǎn)生更加豐富的諧波。對(duì)船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)而言，大量的諧波存在，會(huì)使發(fā)電、輸出和用電設(shè)備的效 率降低、電氣設(shè)備出現(xiàn)過(guò)熱，產(chǎn)生震動(dòng)和噪音，并導(dǎo)致絕緣老化、使用壽命縮短，甚至發(fā)生設(shè) 備故障或燒毀；諧波還會(huì)引起船舶繼電保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)控制裝置的可靠性降低，導(dǎo)致產(chǎn)生 誤動(dòng)作；另外，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。所以，在采用綜合電力推進(jìn) 的船舶上，諧波是一個(gè)必須認(rèn)真解決的問(wèn)題。目前船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，絕大部分采用第三代測(cè)試儀器——智能儀器，如便 攜式電能質(zhì)量檢測(cè)裝置、手持式電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，它們主要利用數(shù)字技術(shù)和硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)， 很容易受到外界環(huán)境的影響，且測(cè)量精度不是很高，在檢測(cè)不同指標(biāo)時(shí)，需要更換相應(yīng)硬 件，這給檢測(cè)和分析帶來(lái)很多不便，為實(shí)現(xiàn)更多參數(shù)的測(cè)試，就必須額外配有輔助硬件，大 大增加了體積和成本，而且給儀器的升級(jí)帶來(lái)不便。傳統(tǒng)的電能檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)性較差，不能 實(shí)時(shí)地保存大量數(shù)據(jù)，不便于觀察歷史數(shù)據(jù)，而現(xiàn)代的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要處理和保存 大量數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)目前廣泛采用的是統(tǒng)計(jì)型電壓表檢測(cè)電壓合格率，采用便攜式諧波分 析儀測(cè)量諧波水平。這種電能質(zhì)量檢測(cè)手段和管理模式存在實(shí)時(shí)性差、檢測(cè)指標(biāo)少、測(cè)量誤 差大、工作量大及效率低等局限性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的電能 進(jìn)行測(cè)量，包括對(duì)船舶電力系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、三
3相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、頻率進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)能對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)、報(bào) 警、數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放、檢測(cè)報(bào)表打印、遠(yuǎn)程監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)檢測(cè)實(shí)時(shí)性好、檢測(cè)指標(biāo)多、測(cè)量誤差小、 工作量小及效率高的目的；依據(jù)檢測(cè)結(jié)果指導(dǎo)船舶電力系統(tǒng)的技術(shù)改造，提高能源利用效 率，降低功率損耗。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，它包括電壓傳感器、電流 傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)；軟件模塊包括啟動(dòng)界面模塊、參數(shù)修正模 塊、數(shù)據(jù)采集模塊、諧波分析模塊、波形顯示模塊、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、 報(bào)表生成模塊、數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊；所述的電壓傳感器、電流傳感器通過(guò)插件與信號(hào)調(diào)理電 路連接，該信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集卡連接，用于將電壓傳感器、電流傳感器輸 出的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)采集卡能接收的信號(hào)。本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)采集卡，其數(shù)據(jù)采集通道為3-12個(gè)，數(shù)據(jù)采集卡的分辨率 大于等于19位、小于等于36位。本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)采集卡，它與變頻器Δ繞組和Y繞組的a相和b相及c相 連接，用于接收包括變頻器△繞組和Y繞組的a相和b相及c相的電壓信號(hào)及電流信號(hào)。本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)采集卡選用0-10V輸入、24位分辨率、50ks/s/ch、通道同 步采樣、抗混疊和防泄漏的數(shù)據(jù)采集卡。本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)是USB即插即用的插口連接。本實(shí)用新型所述的諧波分析模塊，它用于分析計(jì)算采集卡采集的數(shù)據(jù)信號(hào)，計(jì)算 出電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、三相電壓不平衡度、 三相電流不平衡度以及頻率。本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊，它是一個(gè)包括歷史數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)通道選 擇、數(shù)據(jù)圖形變換、波形左/右移動(dòng)、波形暫停、快/慢速回放、回放時(shí)段選擇、幅基選擇、時(shí) 基選擇部分的數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊。本實(shí)用新型所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，它與多個(gè)獨(dú)立的本地檢測(cè)裝置用網(wǎng)線接到局域 網(wǎng)，用于實(shí)現(xiàn)單個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控或多個(gè)同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。本實(shí)用新型所述的報(bào)表生成模塊，它與ActiveX自動(dòng)化服務(wù)器相連接，用于控制 Word的屬性和方法，從而生成報(bào)表。本實(shí)用新型的效果是本船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置是用于對(duì)船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng) 的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、三相電壓不平衡度、三相電流不平 衡度和頻率進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)能對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)記錄，數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放和分析及遠(yuǎn)程監(jiān)控。 加載時(shí)間比較短，能快速定位到要回放的時(shí)間段。具有易用性和高性價(jià)比、性能優(yōu)越、靈活 性大、快速和高精度的測(cè)量功能；具有檢測(cè)實(shí)時(shí)性好、檢測(cè)指標(biāo)多、測(cè)量誤差小、工作量小及 效率高的特點(diǎn)；依據(jù)測(cè)試結(jié)果指導(dǎo)船舶電力系統(tǒng)的技術(shù)改造，提高能源利用效率，降低功率 損耗。

圖1為本實(shí)用新型檢測(cè)裝置總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型檢測(cè)裝置整體框圖；圖3為本實(shí)用新型檢測(cè)裝置工作流程圖。[0021]圖中標(biāo)記的名稱為1. 1-電壓傳感器、1. 2電流傳感器；2-信號(hào)調(diào)理電路；3-數(shù)據(jù) 采集卡；4_計(jì)算機(jī)；5-插件。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置作進(jìn)一步說(shuō)明如 下實(shí)施例1 如附圖1所示，一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，它有一個(gè)電壓傳感器1. 1、電流傳感 器1. 2、信號(hào)調(diào)理電路2、數(shù)據(jù)采集卡3及計(jì)算機(jī)4 ；軟件模塊包括啟動(dòng)界面模塊、參數(shù)修正 模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、諧波分析模塊、波形顯示模塊、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模 塊、報(bào)表生成模塊、數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊；所述的電壓傳感器1. 1、電流傳感器1. 2通過(guò)插件與 信號(hào)調(diào)理電路2連接，該信號(hào)調(diào)理電路2通過(guò)信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集卡3連接，用于將電壓傳感 器1. 1、電流傳感器1. 2輸出的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)采集卡3能接收的信號(hào)。所 述的數(shù)據(jù)采集卡3，其數(shù)據(jù)采集通道為3-12個(gè)，本實(shí)施例如圖1所示有12個(gè)，數(shù)據(jù)采集卡3 的分辨率大于等于19位、小于等于36位，本實(shí)施例為24位。所述的數(shù)據(jù)采集卡3，它與變 頻器Δ繞組和Y繞組的a相和b相及c相連接，用于接收包括變頻器Δ繞組和Y繞組的a 相和b相及c相的電壓及電流信號(hào)。所述的數(shù)據(jù)采集卡3選用0-10V輸入、50ks/s/ch、通 道同步采樣、抗混疊和防泄漏的數(shù)據(jù)采集卡。所述的數(shù)據(jù)采集卡3與計(jì)算機(jī)是US B即插即 用的插口連接。所述電壓傳感器1. 1是原邊電壓測(cè)量范圍為0-士 1500V的電壓感器，電流 傳感器1. 2是原邊電流測(cè)量范圍為0-士2000A的電流傳感器。所述的諧波分析模塊，用于 分析計(jì)算采集卡3采集的數(shù)據(jù)信號(hào)，計(jì)算出電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、 視在功率、功率因數(shù)、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度以及頻率。所述的數(shù)據(jù)重現(xiàn)回 放模塊，它是一個(gè)包括歷史數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)通道選擇、數(shù)據(jù)圖形變換、波形左/右移動(dòng)、波形 暫停、快/慢速回放、回放時(shí)段選擇、幅基選擇、時(shí)基選擇部分的數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊。所述的 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，它與多個(gè)獨(dú)立的本地檢測(cè)裝置用網(wǎng)線接到局域網(wǎng)，用于實(shí)現(xiàn)單個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控 或多個(gè)同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。所述的報(bào)表生成模塊，它與ActiveX自動(dòng)化服務(wù)器相連接，用于控制 Word的屬性和方法，從而生成報(bào)表。實(shí)施例2 與上述實(shí)施例1不同的是所述的數(shù)據(jù)采集卡3選用36位分辨率，8個(gè)采集通道 同步采集。實(shí)施例3 與上述實(shí)施例1不同的是與上述實(shí)施例1不同的是所述的數(shù)據(jù)采集卡3選用 19位分辨率，4個(gè)采集通道同步采集。本實(shí)用新型裝置的工作過(guò)程如下a)開(kāi)始將電壓傳感器1. 1與插件5中的A、B插件連接，電流傳感器1. 2與插件 5中的C、D插件連接；將插件A對(duì)應(yīng)的電壓傳感器1. 1的a、b、c分別接到變壓器副邊的Δ 繞組的a、b、c相；將插件B對(duì)應(yīng)的電壓傳感器1. 1的a、b、c分別接到變壓器副邊的Y繞組 的a、b、c相；將插件C對(duì)應(yīng)的電流傳感器1. 2的a、b、c分別接到變壓器副邊的Δ繞組的 a、b、c相；將插件D對(duì)應(yīng)的電流傳感器1. 2的a、b、c分別接到變壓器副邊的Y繞組的a、b、c相；b)啟動(dòng)打開(kāi)控制柜空開(kāi)，按下控制柜操作面板的系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，打開(kāi)計(jì)算機(jī)啟 動(dòng)程序；c)數(shù)據(jù)預(yù)處理包括打開(kāi)Labview平臺(tái)，調(diào)用軟件包，系統(tǒng)初始化；進(jìn)入“非正弦條 件下電能檢測(cè)系統(tǒng)”界面，在主菜單下的查看欄中，點(diǎn)擊“參數(shù)修正”，輸入各個(gè)通道的修正 參數(shù)；在“變壓器Y繞組測(cè)試”插頁(yè)中，在“數(shù)據(jù)輸入路徑”中輸入檢測(cè)數(shù)據(jù)要保存的路徑； 在“報(bào)警查詢”插頁(yè)中，清除報(bào)警歷史；d)數(shù)據(jù)采集與測(cè)試啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡，多通道數(shù)據(jù)采集；在“變壓器Δ繞組測(cè)試” 的插頁(yè)中，用鼠標(biāo)按下“運(yùn)行”按鈕，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，這時(shí)在“變壓器Δ繞組測(cè)試”和“變壓器 Y繞組測(cè)試”插頁(yè)中都實(shí)時(shí)顯示各種數(shù)據(jù)；在“報(bào)警查詢”插頁(yè)中會(huì)及時(shí)顯示報(bào)警情況并有 相應(yīng)的提示和說(shuō)明；在“諧波分析”插頁(yè)中，可以選擇單獨(dú)查看每個(gè)通道的波形圖、FFT(均 方根)和相應(yīng)的幅值譜；在“波形顯示”插頁(yè)中，可以選擇顯示多個(gè)通道的波形并可以設(shè)置 相應(yīng)波形的顯示方式和顏色；e)數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)打印、遠(yuǎn)程通信；數(shù)據(jù)回放是針 對(duì)在采集系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，選擇要回訪的數(shù)據(jù)文件，選擇要回放的數(shù)據(jù)通道，這里有12 個(gè)通道，可以設(shè)置每個(gè)波形的顯示樣式和顏色，同時(shí)可以選擇波形左移、波形右移、波形暫 停、快/慢速回放、回放時(shí)段選擇、幅基選擇、時(shí)基選擇等；f)停止退出運(yùn)行程序；數(shù)據(jù)采集完畢后，在菜單的操作選項(xiàng)里選擇“停止”，選擇 “退出”退出運(yùn)行程序。本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，它包括電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)；軟件模塊包括啟動(dòng)界面模塊、參數(shù)修正模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、諧波分析模塊、波形顯示模塊、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、報(bào)表生成模塊、數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊；所述的電壓傳感器、電流傳感器通過(guò)插件與信號(hào)調(diào)理電路連接，該信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集卡連接，用于將電壓傳感器、電流傳感器輸出的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)采集卡能接收的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集卡，其 數(shù)據(jù)采集通道為3-12個(gè)，數(shù)據(jù)采集卡的分辨率大于等于19位、小于等于36位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集卡，它 與變頻器Δ繞組和Y繞組的a相和b相及c相連接，用于接收包括變頻器Δ繞組和Y繞 組的a相和b相及c相的電壓信號(hào)及電流信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采 集卡選用O-IOV輸入、24位分辨率、50ks/s/ch、通道同步采樣、抗混疊和防泄漏的數(shù)據(jù)采集 卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采 集卡與計(jì)算機(jī)是USB即插即用的插口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的諧波分析模塊， 它用于分析計(jì)算采集卡采集的數(shù)據(jù)信號(hào)，計(jì)算出電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功 功率、視在功率、功率因數(shù)、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度以及頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放 模塊，它是一個(gè)包括歷史數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)通道選擇、數(shù)據(jù)圖形變換、波形左/右移動(dòng)、波形暫 停、快/慢速回放、回放時(shí)段選擇、幅基選擇、時(shí)基選擇部分的數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊， 它與多個(gè)獨(dú)立的本地檢測(cè)裝置用網(wǎng)線接到局域網(wǎng)，用于實(shí)現(xiàn)單個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控或多個(gè)同時(shí)遠(yuǎn)程 監(jiān)控。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的報(bào)表生成模塊， 它與ActiveX自動(dòng)化服務(wù)器相連接，用于控制Word的屬性和方法，從而生成報(bào)表。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，屬于電力系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，它包括電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)；模塊包括啟動(dòng)界面模塊、參數(shù)修正模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、諧波分析模塊、波形顯示模塊、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、報(bào)表生成模塊、數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放模塊；所述的電壓傳感器、電流傳感器通過(guò)插件與信號(hào)調(diào)理電路連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)十分突出，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的電能進(jìn)行測(cè)量，包括對(duì)船舶電力系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、三相電壓、電流不平衡度、及頻率的測(cè)量，同時(shí)能對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)記錄、數(shù)據(jù)重現(xiàn)回放和分析、生成檢測(cè)報(bào)表及遠(yuǎn)程臨控。
文檔編號(hào)G01R23/02GK201732113SQ20102021289
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者付志超, 姜波, 張聰, 羅文明, 陳馨 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所