專利名稱：無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，涉及電量測(cè)量、電磁計(jì)算及計(jì)算機(jī)技術(shù)。
發(fā)電機(jī)的無刷勵(lì)磁是十多年來廣泛采用的一種新型勵(lì)磁方式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到越來越廣泛的應(yīng)用。但在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路不能接入表計(jì)，故其轉(zhuǎn)子電流無法測(cè)量，給機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。為了解決以上問題，目前現(xiàn)場(chǎng)工作人員通常是查對(duì)發(fā)電機(jī)的P-Q曲線，找出其有功出力的限值，達(dá)到監(jiān)控的目的。另外欲知轉(zhuǎn)子電流的大小，必須首先測(cè)出有功功率、無功功率的大小而算出功率因數(shù)，再根據(jù)功率因數(shù)和測(cè)出的定子電流來查對(duì)制造廠提供的V形曲線，進(jìn)而找出轉(zhuǎn)子電流的數(shù)值。顯而易見，查圖過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力而又不準(zhǔn)確。
本發(fā)明的目的在于徹底改變無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流長期無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示的現(xiàn)狀，提供一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)及實(shí)施方法，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即和發(fā)電機(jī)定子二次回路連接的該系統(tǒng)是由智能測(cè)控終端、通訊口轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)組成，依次用雙絞線連接，其計(jì)算機(jī)內(nèi)編制有轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊和定子負(fù)序電流計(jì)算模塊，從而間接計(jì)算和顯示轉(zhuǎn)子電流，并直觀顯示負(fù)序電流的標(biāo)么值。
下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明軟件流程圖；圖3為本發(fā)明顯示器。
其中1-發(fā)電機(jī)、2-智能測(cè)控終端、3-通訊口轉(zhuǎn)換器、4-計(jì)算機(jī)、5-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、6-發(fā)電機(jī)定子、7-電流互感器(CT)、8-電壓互感器(PT)、9-短接端子、10-初始化、11-調(diào)用界面顯示模塊、12-初始化串行通訊口、13-1秒定時(shí)到否、14-底層通訊模塊、15-轉(zhuǎn)換、16-調(diào)用轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊、17-調(diào)用負(fù)序電流計(jì)算模塊、18-調(diào)用顯示模塊、19-顯示器。
由附圖可知，本發(fā)明是由智能測(cè)控終端2、通訊口轉(zhuǎn)換器3、計(jì)算機(jī)4三部分組成的監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，依次用雙絞線連接。通過發(fā)電機(jī)1的電流互感器(CT)7和電壓互感器(PT)8使本系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)相互連接。
一智能測(cè)控終端2為了準(zhǔn)確實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示出轉(zhuǎn)子電流及定子負(fù)序電流，就必須準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地采集到定子的電流、電壓以及發(fā)電機(jī)的有功功率、無功功率和功率因數(shù)，為此選用了性能價(jià)格比高的法國DIRISC或加拿大ACM3300測(cè)檢終端，均帶有RS485接口。
二通訊口轉(zhuǎn)換器3本系統(tǒng)用RS485接口方式遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)到主控室(或屏上)后，再通過通訊轉(zhuǎn)換器，上計(jì)算機(jī)的RS232接口，保證了傳輸及通訊的可靠性。通訊口轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)如下輸入 RS232接口(四線)輸出 RS485接口(二線)速率 19.2K及以下最大傳輸距離 1200m供電電源 +5V功耗 ≤1W三計(jì)算機(jī)4(1)轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊①電磁計(jì)算式轉(zhuǎn)子電流的計(jì)算方法有多種，這里，原則上選用了保梯相量圖法，并經(jīng)改進(jìn)，得轉(zhuǎn)子全電流If=Ifa2+Ifδ2+2IfaIfδ(USinΦ+IXp)/(UCosΦ)2+(USinΦ+IXp)2]]>Ifa=(I/Ie)Ifk-(Xp/100)IδEδ=(UCosΦ)2+(USinΦ+IXp)2]]>其中Ifa-相應(yīng)于發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子電流的一部分Ifδ-相應(yīng)于發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)的轉(zhuǎn)子電流的一部分，它是根據(jù)Eδ的數(shù)值查對(duì)發(fā)電機(jī)空載特性曲線而求得Ifk-短路電流為額定電流值時(shí)的勵(lì)磁電流
Iδ-空載氣隙勵(lì)磁電流Ie-發(fā)電機(jī)額定電流Eδ-發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)Xp-保梯電抗φ-功率因數(shù)角②建立發(fā)電機(jī)空載特性曲線最佳數(shù)學(xué)模型依據(jù)最小二乘法原理，得到f(x)=a+bx+cx+……+nx③利用上述電磁計(jì)算式，利用實(shí)時(shí)測(cè)得的運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用建立的數(shù)學(xué)模型，最終建立轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊。
(2)負(fù)序電流計(jì)算模塊設(shè)采集到的定子三相電流分別為Ia、Ib、Ic，則有a=(Ia2+Ib2+Ic2)/3b=(Ia4+Ib4+Ic4)/3c=3-2b/a2]]>得負(fù)序電流I_=a(1-C)/2]]>(3)界面顯示模塊采用自制點(diǎn)陣式漢字，不需要漢字系統(tǒng)支持，使得軟件擁有很大程度的靈活性，同時(shí)字體大小可任意調(diào)整。
(4)軟件設(shè)計(jì)本軟件是在DOS下設(shè)計(jì)的，最終形成*.EXE(執(zhí)行文件)，不需要任何環(huán)境，字節(jié)數(shù)為200KB，對(duì)于內(nèi)存無特殊要求，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，軟件流程如圖2所示初始化10→調(diào)用界面顯示模塊11→初始化串行通訊口12→1秒定時(shí)到否13→底層通訊模塊14→轉(zhuǎn)換15→調(diào)用轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊16→調(diào)用負(fù)序電流計(jì)算模塊17→調(diào)用顯示模塊18。
本發(fā)明在軟件設(shè)計(jì)中，許多關(guān)鍵之處，包括通訊發(fā)送、接收、定時(shí)器工作及軟件本身等方面，都有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力。
本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，通過鍵盤，根據(jù)需要，調(diào)用相應(yīng)的模塊，即可得到實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和顯示。
本發(fā)明實(shí)施例如下(一)實(shí)施原則
(1)要快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量和采集運(yùn)行中發(fā)電機(jī)的電氣量電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)。
(2)將實(shí)時(shí)采集到的各電氣量按照上述的程序和算式編制軟件。
(3)計(jì)算中涉及到的特性曲線和有關(guān)參數(shù)，須針對(duì)不同的電機(jī)型號(hào)和容量進(jìn)行認(rèn)真的查找和確認(rèn)。
(二)實(shí)施方案(1)采用法國DIRISC型或加拿大ACM3300型智能測(cè)控儀，RS/485RS與RS/232接口轉(zhuǎn)換器，具有RS/232接口的普通計(jì)算機(jī)，用普通雙絞線連接即可，適用于各種容量的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。
(2)采用法國DIRISC型或加拿大ACM3300型智能測(cè)控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用機(jī)組的控制系統(tǒng)或遠(yuǎn)動(dòng)裝置的主機(jī)進(jìn)行編制軟件和運(yùn)算，通過CRT或RTU進(jìn)行顯示，用導(dǎo)線連接即可，適用于大中型電站。
(3)采用加拿大ACM3300型智能測(cè)控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和顯示，用單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。適用于小型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流顯示，安裝方便。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示轉(zhuǎn)子電流，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，滿足了電力生產(chǎn)的需要，填補(bǔ)了國內(nèi)外這一技術(shù)領(lǐng)域的空白。
(2)在不另外投資硬件的情況下，利用同一系統(tǒng)，只需編制負(fù)序電流計(jì)算模塊，就可以直觀顯示負(fù)序電流標(biāo)么值，使系統(tǒng)性能價(jià)格比高。
(3)通過多方面的測(cè)試顯示結(jié)果分析，該裝置所顯示的轉(zhuǎn)子電流與查對(duì)V形曲線所得值比較，其偏差小于1％；顯示的負(fù)序電流值與專用負(fù)序電流表測(cè)試值比較，其偏差小于1％，說明本發(fā)明完全能夠滿足工程需要。
(4)安裝操作簡(jiǎn)單，便于推廣。
權(quán)利要求
1.一種無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，包括(1)用于實(shí)時(shí)采集定子電流、電壓以及發(fā)電機(jī)有功功率、無功功率、功率因數(shù)的智能測(cè)控終端(2)；(2)用于保證采集信號(hào)傳輸及通訊可靠性的通訊口轉(zhuǎn)換器(3)；(3)用于計(jì)算和顯示的計(jì)算機(jī)(4)；依次用雙絞線連接。其特征在于使用上述系統(tǒng)進(jìn)行間接計(jì)算和顯示，計(jì)算機(jī)(4)內(nèi)編制有(1)轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊，計(jì)算式為If=Ifa2+Ifδ2+2IfaIfδ(USinΦ+IXp)/(UCosΦ)2+(USinΦ+IXp)2]]>(2)定子負(fù)序電流計(jì)算模塊，計(jì)算式為I_=a(1-C)/2]]>
2.按權(quán)利要求1所述的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)(4)的軟件流程是初始化(10)→調(diào)用界面顯示模塊(11)→初始化串行通訊口(12)→1秒定時(shí)到否(13)→底層通訊模塊(14)→轉(zhuǎn)換(15)→調(diào)用轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊(16)→調(diào)用負(fù)序電流計(jì)算模塊(17)→調(diào)用顯示模塊(18)。
3.按權(quán)利要求1所述的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，其使用方法在于通過發(fā)電機(jī)(1)的電流互感器(CT)(7)和電壓互感器(PT)(8)將本發(fā)明和發(fā)電機(jī)(1)相連接；通過計(jì)算機(jī)顯示器(19)顯示無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流和負(fù)序電流，以及發(fā)電機(jī)其他電氣量。
4.按權(quán)利要求1所述的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，其實(shí)施方案還有將采集到的數(shù)據(jù)利用機(jī)組的控制系統(tǒng)或遠(yuǎn)動(dòng)裝置的主機(jī)進(jìn)行編制軟件和運(yùn)算，通過CRT或RTU進(jìn)行顯示，適用于大中型機(jī)組。
5.按權(quán)利要求1所述的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，其實(shí)施方案還有采用加拿大ACM3300型智能測(cè)控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和顯示，用單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，適用于小型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng),涉及電量測(cè)量、電磁計(jì)算及計(jì)算機(jī)技術(shù)。為了解決無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流長期無法測(cè)量的難題,本發(fā)明由智能測(cè)控終端、通訊口轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)組成,在計(jì)算機(jī)內(nèi)編制有轉(zhuǎn)子電流計(jì)算模塊和定子負(fù)序電流計(jì)算模塊,從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示轉(zhuǎn)子電流并直觀顯示負(fù)序電流的標(biāo)么值,達(dá)到機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。
文檔編號(hào)G01R31/34GK1226683SQ9811343
公開日1999年8月25日 申請(qǐng)日期1998年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月16日
發(fā)明者趙鳳姿, 吳濤, 周仕平 申請(qǐng)人:趙鳳姿