[發明專利]用于電力系統動態模擬實驗的發電機底層監測系統

無效

• 申請號: 201110415803.X
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102522772A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 解大;房新雨;余志文;張延遲;庒駿鵬;蔣傳文;艾芊;何偉
• 申請（專利權）人: 上海信元瑞電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及一種發電機監測系統，尤其涉及一種用于電力系統動態模擬實驗的發電機底層監測系統。

背景技術

電力系統動態模型(簡稱動模)是根據相似原理建立起來的電力系統物理模擬，它把實際電力系統的各個部分，如發電機、變壓器、輸電線路、負荷等按照相似條件設計，建造并組成一個電力系統模型，用這種模型代替實際系統進行各種正常與故障狀態的試驗研究。它能模擬電力系統的各種運行情況，是電力系統動模實驗室重要的元件。

對實驗系統中發電機數據的快速準確采集處理及顯示，可提高實驗的可觀測性、實時性和準確性，使動態模擬實驗更易被學員接受和理解。以前，對發電機數據的采集多用表計測量，實時性、準確性很差。隨著電子技術的發展及自動化水平的提高，目前，可編程邏輯控制器，數模轉換器等器件在監測系統中得到了廣泛的應用，使得發電機的監測系統的實時性和準確性得到了很大的提高，但是在現有的技術當中，有諸多不足：一是對用于電力系統動態模擬實驗的發電機狀態監測時對電壓電流的采集精度不高；二是有功功率、無功功率、相角、頻率、功率因數等要素的獲取多是借助專用儀器，或者將數據傳至計算機通過計算機進行計算，使得系統繁冗，系統的脫機獨立運行能力不足；三是對于監測狀態的顯示多是通過計算機顯示，使操作者觀測和實際操作不能兼顧；四是對發電機運行的歷史數據的存儲和獲取方式的便捷性做的不夠，對分析數據帶來不便。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷而提供一種用于電力系統動態模擬實驗的發電機底層監測系統，可實現底層數據實時高精度采集，發電機系統的功率、與電網的滑差等信息的計算獲取，可實現多種顯示方式并存，歷史數據實時存儲及便捷獲取，提高了發電機底層監測系統的脫機獨立運行能力。

實現上述目的的技術方案是：

一種用于電力系統動態模擬實驗的發電機底層監測系統，通過CAN(Controller?Area?Network，控制器局域網絡)總線連接發電機頂層監測裝置，所述發電機底層監測系統包括發電機系統、三個直接數字控制器(DDC)以及與該三個直接數字控制器一一對應連接的三個人機界面，其中：

所述發電機系統包括發電機、與該發電機相連的勵磁控制系統、調速控制系統和同期控制系統；所述三個直接數字控制器分別監測勵磁控制系統、調速控制系統和同期控制系統；

所述直接數字控制器包括CPU(中央處理器)、與該CPU分別連接的通信電路、采樣電路、存儲電路和計時電路，其中：

所述通信電路包括CAN接口電路、串口接口電路和USB接口電路；

所述采樣電路包括開關量檢測電路及模擬數據采樣電路；

所述CAN接口電路接入所述CAN總線；

所述串口接口電路連接對應的人機界面；

所述開關量檢測電路通過采集所述發電機的數字量信息，并傳給所述CPU；

所述模擬數據采樣電路采集發電機的電壓信息和電流信息，并傳給所述CPU；

所述CPU，將接收的電壓信息和電流信息通過快速傅里葉變換獲得所述發電機系統的基本信息，由該信息計算發電機功率信息，同期控制過程中結合電網信息計算發電機與電網的滑差信息；將所述的數字量信息、電壓信息、電流信息、功率信息和滑差信息通過所述CAN總線傳送給所述發電機頂層監測裝置，同時通過所述串口接口電路傳給所述與之對應的人機界面；

所述USB接口電路為獲取所述存儲電路存儲數據的數據通道；

所述計時電路為所述的發電機底層監測系統提供時間信息，用于與發電機頂層監測裝置進行時間校準，為歷史數據提供時間信息，以及支持定時數據處理功能；

所述存儲電路通過I²C(Inter-Integrated?Circuit)串口線與所述CPU進行通信，根據所述計時電路提供的時間信息，將所述的數字量信息、電壓信息、電流信息、功率信息和滑差信息實時存儲；

所述人機界面不僅可以接收所述直接數字控制器上傳的數據，經整理后按界面顯示，還可以結合歷史數據繪制電壓、電流及功率曲線。

上述的用于電力系統動態模擬實驗的發電機底層監測系統，其中，所述數字量信息包括勵磁的手動/自動、遠程/就地、是否選擇最大勵磁電流限制、調速過程中的超速報警以及同期過程中的升壓/降壓；所述電壓信息包括三相定子電壓、勵磁電壓以及同期控制時的系統電壓；所述電流信息包括三相定子電流和轉子電流；所述功率信息包括發電機頻率、有功功率、無功功率、視在功率和功率因數；所述滑差信息包括電壓差、頻率差和相角差。