CN101951030A - 负载柜系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及负载柜系统，由负载柜部分和测控部分组成，负载柜部分包括箱式变电站集装箱和阻感一体式负载集装箱，测控部分包括第一远程控制箱和第二远程控制箱箱式变电站集装箱由高压开关柜连接两台高压变压器构成；阻感一体式负载集装箱由两台发电机测量仪通过并机线连接而成，箱式变电站集装箱与阻感一体式负载集装箱通过断路器连接而成，阻感一体式负载集装箱通过断路器分别与第一远程控制箱和第二远程控制箱连接。该系统能精确测试各类船用发电机组的带载能力和电气指标，由输入变压、测控部分和负载柜三大部分组成，能与计算机配合使用实现智能化，自动完成对发电机组所有电气参数和动态参数的专项测试。

Description

负载柜系统

  

技术领域

本发明涉及一种测试各类船用发电机组的带载能力和电气指标的负载柜系统，属于造船技术领域。

 

背景技术

随着经济的发展，海上贸易的兴起，远洋船运日渐昌盛。现代轮船制造业也随着科技的进步而不断地发展，越来越朝向整体化、系统化和智能化发展，发电机组是船的动力核心，其运行的状态好坏决定了轮船能否健康稳定地运行下去，然而目前市场上普遍缺乏一种能够对各类船用发电机组进行测试的系统。

 

发明内容

为了克服现有的相关产品的不足，本发明提供一种全新的负载柜系统，该系统能精确测试各类船用发电机组的带载能力和电气指标，由输入变压、测控部分和负载柜三大部分组成，能与计算机配合使用实现智能化，自动完成对发电机组所有电气参数和动态参数的专项测试，同时生成图表、曲线及检测报告，为大功率发电机组设备提供科学的检测手段。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种负载柜系统，由负载柜部分和测控部分组成，负载柜部分包括箱式变电站集装箱和阻感一体式负载集装箱，测控部分包括第一远程控制箱和第二远程控制箱箱式变电站集装箱由高压开关柜连接两台高压变压器构成；阻感一体式负载集装箱由两台发电机测量仪通过并机线连接而成，箱式变电站集装箱与阻感一体式负载集装箱通过断路器连接而成，阻感一体式负载集装箱通过断路器分别与第一远程控制箱和第二远程控制箱连接。

优选地，上述断路器包括第一断路器和第二断路器，箱式变电站集装箱的两台高压变压器分别连接第一断路器和第二断路器，并且第一断路器和第二断路器均为高压真空断路器。

优选地，上述第一断路器和第二断路器分别通过功率电缆外接第一发电机组和第三发电机组。

优选地，上述第一发电机组为450V发电机组，第三发电机组为440V发电机组。

优选地，上述箱式变电站集装箱的高压开关柜外接第二发电机组。

优选地，上述第二发电机组为6600V发电机组。

优选地，上述发电机测量仪分为自动、手动和智能控制三种控制方式。

优选地，上述阻感一体式负载集装箱的两台发电机测量仪并机线连接为485并机线连接。

优选地，上述阻感一体式负载集装箱通过第一断路器与第一远程控制箱利用远程控制线连接，通过第二断路器与第二远程控制箱利用远程控制线连接。

优选地，上述阻感一体式负载集装箱外接有笔记本电脑，笔记本电脑连接有打印机，用来打印报表，最终输出图标和文档。

 

与背景技术相比，本发明有以下优点：

1.本系统可以对发电机组所有电参数包括动态参数进行测试，由测控部分和负载柜两部分组成，与上位计算机配合使用，实现智能化，自动完成对发电机组所有电参数的专项测试，同时生成图表、曲线及检测报告。

2.提供了多种不同的控制方式，包括本地控制、远程控制和智能控制，并分别提供了手动和自动选择，通过控制面板实现全面控制，脱离手工操作，真正做到智能化。

3.设计了多处保护开关，如风机、温度和电压保护开关，在风机等出现故障、通风不畅温度过高、负载电压过高时及时停止加载工作，进行告警，保证发电机组及负载柜的安全，避免事故发生。

 

附图说明

图1为本发明第二结构示意图。

附图标记：1-箱式变电站集装箱；2-阻感一体式负载集装箱；3-笔记本电脑；5-打印机；6-第一断路器；7-第二断路器；8-第一发电机组；9-第二发电机组；10-第三发电机组；11-高压开关柜；12-高压变压器；13-发电机测量仪；14-图表和文档；15-第一远程控制箱；16-第二远程控制箱。

 

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。所有的实施例完全遵照上述的方法进行操作，每个实施例仅记载关键的技术数据。

如图1所示为本负载柜系统的结构示意图，它由负载柜部分和测控部分组成，负载柜部分包括箱式变电站集装箱1和阻感一体式负载集装箱2，测控部分包括第一远程控制箱15和第二远程控制箱16箱式变电站集装箱1由高压开关柜11连接两台高压变压器12构成；阻感一体式负载集装箱2由两台发电机测量仪13通过并机线连接而成，箱式变电站集装箱1与阻感一体式负载集装箱2通过断路器连接而成，阻感一体式负载集装箱2通过断路器分别与第一远程控制箱15和第二远程控制箱16连接。

断路器包括第一断路器6和第二断路器7，箱式变电站集装箱1的两台高压变压器12分别连接第一断路器6和第二断路器7，并且第一断路器6和第二断路器7均为高压真空断路器。第一断路器6和第二断路器7分别通过功率电缆外接第一发电机组8和第三发电机组10。其中，第一发电机组8为450V发电机组，第三发电机组10为440V发电机组。箱式变电站集装箱1的高压开关柜11外接第二发电机组9，第二发电机组9为6600V发电机组。

发电机测量仪分为自动、手动和智能控制三种控制方式。

阻感一体式负载集装箱2的两台发电机测量仪13并机线连接为485并机线连接。

阻感一体式负载集装箱2通过第一断路器6与第一远程控制箱15利用远程控制线连接，通过第二断路器7与第二远程控制箱16利用远程控制线连接。

阻感一体式负载集装箱2外接有笔记本电脑3，笔记本电脑3连接有打印机5，用来打印报表，最终输出图标和文档14。

上述部分设备的性能指数如下：

一、真空断路器：

额定电压  7.2 、12KV

额定1min工频耐压49KV

雷电冲击耐压87KV

额定频率50-60HZ

主母线额定电流630A

分支母线额定电流630A

4秒热稳定电流（有效值） 25、31.5、40、50 kA

额定动稳定电流（峰值）  40、50、63、80、100 kA、

防护等级   外壳IP4X，隔室间，断路器室门打开为IP2X

绝缘电阻（1000V）兆欧表：≥1MΩ

二、高压开关柜主要参数要求（与高压变压器配套使用）

采用KYN28-12型交流金属封闭铠装移开式开关设备

基本参数：12kV   630A

性能描述

⑴、柜体的外壳和各功能单元的隔板采用敷铝锌板组装而成。开关设备的外壳防护等级较高为IP4X。门板均采用静电喷塑使其表面抗撞击，耐腐蚀，外形美观。

⑵、具有架空进出线，电缆进出线及左右联络的功能。

⑶、设备的安装调试和维护可在正面进行，所以可以靠墙安装或背靠背组成双重排列。具有节省占地面积、减少总投资的优点。

⑷、由于采用了中置式形式，电缆室位置大大增加，因此设备可接多路电缆。

⑸、手车室内安装了特定的导轨，供断路器手车在内滑行和工作。静触头前端装有活门机构，从而保障了操作人员及维修人员的安全。

⑹、母线室侧壁的三个孔，用于安装母线绝缘套管，将设备之间的母线隔开，可防止事故扩大。

⑺、电缆室内可安装电流互感器、接地开关、避雷器以及电缆，并在其底部配制开缝的可卸金属封板或不导磁封板，确保现场的施工方便。

⑻、仪表室除用于安装各类二次元器件或综保外，还可根据用户要求在仪表室顶部增加小母线室，可敷设十五路控制小母线。

⑼、在手车室、母线室、电缆室的上方设有泄压装置。当断路器或母线、电缆室内发生内部故障产生电弧时，随着内部气压上升，顶部装置的压力释放金属板将被自动打开，释放压力和排泄气体，以确保操作人员和设备的安全，防止故障扩大。

⑽、断路器手车与柜体采用的是中置抽出式，操作、观察及断路器手车的退出、转运、维修，更具人性化。并且相同规格手车具有互换性。断路器在设备内移动采用丝杠推进机构，使断路器在进出时非常轻松可靠。

⑾、防止误操作联锁装置

开关设备内装有安全可靠的联锁装置，完全满足五防要求。

仪表室门上装有指示性的按钮或者KK型转换开关，以防止误合、误分断路器。

断路器手车在试验或工作位置时，断路器才能合分，而且在断路器的合闸之后，断路器无法移动，防止了带负荷误拉误合隔离触头。

断路器与接地开关机构联锁，只有当断路器手车在试验位置或退出柜体后，接地开关才能合闸同时手车不能进入工作位置。手车在设备内非试验位置时，接地开关不能合闸，这样实现了防止带电合接地开关以及接地开关未分前合断路器。

断路器在工作位置，下门及后门无法打开，防止了误入带电间隔。

断路器手车确实在试验或工作位置，而没有控制电压，仅能手动分闸（根据客户要求可以不设此联锁）。

手车在工作位置，二次插头被锁定不能拔除。

各开关设备之间可安装电气联锁。不带接地开关的开关设备可加装电磁锁，防止误入带电间隔。

按海拔高度3000米进行设计。

在操作使用时，有以下说明：

一 本系统共有两种控制方式：本机、远程、智能三种控制方式

1.本机控制：通过负载箱的控制面板直接进行功率加、减载等测试，并查看参数； 

2.远程控制：通过远程控制箱进行功率加、减载等测试； 

3.智能控制：PC机监控，远程控制是本发电机组智能测试系统重要的控制方式。

二 负载柜操作方法

1、连接接地保护：将箱体带有接地标志的端子可靠接地，以保证人身安全。

2、打开出风口：将机箱所有上盖板打开并固定好。

3、检查面板开关：检查负载柜和远程控制箱面板的所有功率设定按钮是否

处于关闭状态。

4、连接功率电缆：打开接线门，并使用挂钩将门固定好，将待测设备的三相三线功率电缆按照A、B、C的顺序分别接于每路负载的接线排上，接线必须牢靠。如并机工作时，需将负载柜上的两个回路均连接好功率电缆，线缆接线完毕后将此门关闭。

5、连接工作电源：根据需要选择内接或外接电源，如需采用外接电源，请

将工作电源线连接到 “工作电源”航插中，并将负载柜控制面板上的“工作电源切换”开关扳至相应位置，注意务必保证实际电源与开关位置相符，并严禁在工作过程中操作此开关，否则将烧毁设备。

6、接通工作电源：打开负载柜控制面板1上的“工作电源”开关，工作电源指示灯亮。

7、选择控制方式：加载前请先确认采用哪种控制方式，将负载柜控制面板上的“控制模式”开关扳到相应位置。加载过程中禁止操作此开关

(1)本机：选择“本机”控制方式，即通过负载柜上的控制面板进行控制，远程控制箱和上位机均不能进行控制，上位机可以实时采集数据。

(2)远程：选择“远程”控制方式，即通过远程控制箱上的控制面板进行控制，负载柜本身和上位机均不能进行控制，上位机可以实时采集数据。远程控制时，需将远程控制箱与负载设备通过远程控制线连接好，并确保外控航空插头干燥无短路危险，此时可在远程控制箱上控制加减载。

(3)智能：选择“智能”控制方式，即通过上位机进行控制和采集数据，

负载柜本身和远程控制箱均不能进行控制。

智能控制时，需将笔记本电脑与负载设备通过RS485通信线连接好，用配套上位机软件控制负载进行试验。

8、选择单机/并机模式：加载前请先确认采用哪种工作模式，将负载柜控制面板上的“风机电源/工作模式”开关扳到相应位置。风机开始转动。

加载过程中请勿操作此开关！

        (1)单机启动：选择“单机启动”工作模式，回路1和回路2的风机启动、停止和功率加载、卸载分别在两个回路的控制面板上操作。

        (2)并机启动：选择“并机启动”工作模式，回路1和回路2的风机启动、停止和功率加载、卸载可都在回路1控制面板上控制操作。

  (3)停止：负载停止工作时，扳动开关扳到停止位置，此时风机停止转动。

9、开始带载测试：

(1)在负载柜或远程控制箱的控制面板上预置所需的加载功率值。

(2)预置方法：将需要加载的功率设定按钮按下，按钮按下代表预置接通

按钮弹起代表预置断开。

例：如需加载阻性170KW，感性155KVA时，则需将阻性100KW、50KW、20KW，感性100KVA、50KVA、5KVA按钮按下，即表示预置成功。

(3)预置成功后，按下负载柜或远程控制箱的控制面板上的“加减载控制”按钮（指示灯亮）即可按照预置值进行加载，预置的功率指示灯点亮。

(4)在加载过程中如需更改加载值，先预置需要更改的功率值，再按下“加减载控制”按钮即可按照更改后的功率值进行加载。

例：如果在工作过程中，需要将正在加载的170KW增加到200KW，需将正在加载的20KW按钮按下弹起，再将一档50KW按钮按下，即表示重新预置成功。

(5)阻性负载可调档和感性负载可调档可对功率值进行微调，加载方法：首先扳动功率转换开关至需要微调的功率值，再按下“加减载控制”按钮即可按照微调的功率值进行加载，工作完毕后将开关旋转到零档位。

(6)工作过程中，可通过负载柜控制面板上的8961F1或上位机软件实时查看各种电参数。

10、突加、突卸实验操作：

(1)将负载柜或远程控制箱控制面板上的“断路器通”按下，8961F1数据显示正常，将阻性和感性电源开关，待风机运行正常后，再进行加/减载实验。

(2)根据测试要求，预置所需的功率值，预置方法同上，“加减载控制”按钮不要按下。

(3)8961F1进行动态参数测试，如果进行突加试验选择8961F1“突加”键后按“测试”键，测试时间12S后完成；如果进行突卸试验，按下“加减载控制”按钮，待机器运转加载正常以后按8961F1“突卸”键后按“测试”键，测试时间12S后完成。注意：8961F1上的数据关机后会消失，请在测试完成后没断电前用PC机上对应的软件读出测试数据，并保存。

(4)PC机远程做突加突卸试验，控制方式需处于本机位置，利用上位机软件远程控制突加突卸，点击突加实验、突卸按钮进行测试，15S测试完毕后可召测仪表的动态曲线图表数据。包括“突加电压曲线”、“突加频率曲线”、“突加电流曲线”、“突卸电压曲线”、“突卸频率曲线”、“突卸电流曲线”。

11、停机：

(1)先依次将正在加载的各功率设定按钮按下弹起。

(2)再按负载柜或远程控制箱控制面板上的“加减载控制”按钮按下弹起

（指示灯灭），即可卸载。

(3)风机仍在运行，大约五分钟散掉机箱内余热后，再将“风机电源/工作

模式”开关扳向“停止”位置，风机停止转动。

(4)关断负载柜控制面板1上的“工作电源”开关，工作电源指示灯灭，

8961F1停止显示数据。

(5)拆除各种连线，将顶门和进线门分别关闭锁好。

12、风机、温度、过压保护功能的使用：

正常情况下，三个保护开关应处于向下的位置（向下表示异常时切断加载保护机器，向上表示关闭保护功能），以便在出现风机故障、通风不畅温度过高、负载电压过高时及时停止加载工作（相应告警指示灯亮并伴有报警声），保证发电机组及负载柜的安全，避免事故的发生。该功能在出厂时均已设置好，请勿随意更改。

出现故障时，应首先查明原因并排除故障以保证设备的安全使用。在维修过程中或当告警出现误报情况时，可将相应控制开关打到向上的位置暂时解除保护功能，待故障解决后应及时将保护开关打到向下的位置。

采用本系统，可以进行如下的参数测试：

1、测试参数：可测量发电机稳态三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、运行时间等基本功能。

2、谐波分析：提供谐波波形、数据、柱状图，电压电流2～50次谐波分量及总谐波含量。

3、整定测试：100秒整定时间，可捕捉电压、频率整定最大值、最小值，可计算出相对的电压、频率整定上升、下降范围及调整率。

4、波动测试：60秒波动时间，可捕捉电压、频率波动最大值、最小值，可计算出稳态频率带、稳态电压偏差、电压调制、波动率。

5、突加测试：12秒突加时间，可捕捉瞬态电压、频率最小值、电流最大值及恢复时间，可计算出突加瞬态电压偏差、瞬态频率差。40μS采样时间。

6、突卸测试：12秒突卸时间，可捕捉瞬态电压、频率最大值、电流最小值及恢复时间，可计算出突加瞬态电压偏差、瞬态频率差。40μS采样时间。

7、录波功能：5种模式记录电压实时波形，记录时间4～280秒。最多可对每个周波进行128个点的精确采样。

8、自动控制：本系统具有自动加载功能，测试时只需在电脑上输入被测发电机组的相关参数，系统将自动严格按照国标的规定完成从0%、25%、50%、75%、100%、110%、100%、75%、50%、25%、0%的加载测试（步进时间可随意设定），当步进过程中出现故障时可暂停测试，故障排除后程序仍可继续完成相关测试，测试过程不受影响。并把发电机组的V、I、KW、Hz等参数在加载中出现的变化、恢复时间和曲线以表格及图形的方式储存和  显示。

9、分段控制：优化分段式功率投入方式，设置方便，覆盖所有功率值。

10、测试软件：与计算机软件配合使用，自动生成各种图表、曲线及检测报告。规范操作，权威性强。数据内容丰富，报表适用性强。

11、数据查询：可以按照产品编号进行以往测试结果的查询。

12、打印报告：可显示或打印以下报告：

a、检测报告   b、机组稳态性能测试报告    c、检测数据

13、打印图表：可显示或打印以下图形

a、实时显示电压、电流、频率、功率曲线                b、电压谐波曲线

c、电压谐波柱状图            d、电流谐波曲线         e、电流谐波柱状图

f、突加电压曲线              g、突加电流曲线         h、突加频率曲线

i、突减电压曲线              j、突减电流曲线         k、突减频率曲线

l、录波曲线图                m、电压曲线图           n、电流曲线图

o、功率曲线图                p、频率曲线图           q、功率因数曲线图

 14、加载指示功能：控制面板上的每档开关都设有相对应的指示灯，使用户对设备的工作状态一目了然。不论是在控制面板上手动控制，还是在控制台上远程控制，或是通过上位机自动进行配载，加载的档位指示灯均可点亮。方便用户在各个位置都能及时掌握负载的加载情况，有效降低了误操作的机率。

 15、上位机监控功能：上位机具有实时监控功能，可实时保存各项参数，不论通过哪种方式进行加载，均可采集到全部动态参数和静态数据，并生成各种曲线图表，或直接打印。

16、并机功能：系统可控制单回路负载或多回路负载进行加载测试，多回路并机加载时，既可以显示和记录各回路的参数，也可显示和记录并机后的总参数。

17、稳态数据提示：系统会自动列举出稳态数据中所有参数的最大值与最小值，方便用户对参数进行比较。

18、加载确认：系统具有加载卸载二次确认功能，可以有效避免用户误操作所带来的隐患。

19、本机/远程智能互锁：负载柜控制面板上设有手动/自动转换开关，可以进行手动/自动互锁，防止重复操作对设备带来损害。

20、数据保存间隔：稳态数据最小分辨时间为1S，瞬态数据最小分辨时间为40US。

21、控制方式

a、本地控制：

手动：通过手动控制面板，用户可完成本系统所要求的所有试验，能分段所有的联络开关，控制开关，完成所有功能试验，并通过计算机记录有关参数，生成报表。

自动：通过本地计算机能完成本系统所有功能试验，并记录有关参数生成报表。

b、远程控制：

手动：通过100米外的远程手动控制器能完成本系统所要求的所有试验，能分段所有联络开关，控制开关，完成所有功能试验，且能通过计算机对数据进行记录，并生成报表。

自动：通过100米外的笔记本能完成本系统所有功能试验，并记录有关参数，生成报表。

22、保护功能：具有温度检测保护和风机检测保护功能等多种保护功能，如有异常主机立即切断负载，保护发电机组和负载设备。

23、智能化设计：实现智能化控制，可自动测试发电机组各种参数包括动态参数。为大功率发电机组提供了科学的检测手段。

 

该系统能精确测试各类船用发电机组的带载能力和电气指标，由输入变压、测控部分和负载柜三大部分组成，能与计算机配合使用实现智能化，自动完成对发电机组所有电气参数和动态参数的专项测试，同时生成图表、曲线及检测报告，为大功率发电机组设备提供科学的检测手段。

 

以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。

Claims (10)

1.一种负载柜系统，由负载柜部分和测控部分组成，负载柜部分包括箱式变电站集装箱（1）和阻感一体式负载集装箱（2），测控部分包括第一远程控制箱（15）和第二远程控制箱（16）其特征在于：所述箱式变电站集装箱（1）由高压开关柜（11）连接两台高压变压器（12）构成；所述阻感一体式负载集装箱（2）由两台发电机测量仪（13）通过并机线连接而成，所述箱式变电站集装箱（1）与所述阻感一体式负载集装箱（2）通过断路器连接而成，所述阻感一体式负载集装箱（2）通过断路器分别与所述第一远程控制箱（15）和第二远程控制箱（16）连接。

2.如权利要求11所述的负载柜系统，其特征在于：所述断路器包括第一断路器（6）和第二断路器（7），所述箱式变电站集装箱（1）的两台高压变压器（12）分别连接第一断路器（6）和第二断路器（7），并且第一断路器（6）和第二断路器（7）均为高压真空断路器。

3.如权利要求12所述的负载柜系统，其特征在于：所述第一断路器（6）和第二断路器（7）分别通过功率电缆外接第一发电机组（8）和第三发电机组（10）。

4.如权利要求13所述的负载柜系统，其特征在于：所述第一发电机组（8）为450V发电机组，第三发电机组（10）为440V发电机组。

5.如权利要求11所述的负载柜系统，其特征在于：所述所述箱式变电站集装箱（1）的高压开关柜（11）外接第二发电机组（9）。

6.如权利要求15所述的负载柜系统，其特征在于：所述第二发电机组（9）为6600V发电机组。

7.如权利要求11所述的负载柜系统，其特征在于：所述发电机测量仪分为自动、手动和智能控制三种控制方式。

8.如权利要求11-17之一所述的负载柜系统，其特征在于：所述阻感一体式负载集装箱（2）的两台发电机测量仪（13）并机线连接为485并机线连接。

9.如权利要求12-14之一所述的负载柜系统，其特征在于：所述阻感一体式负载集装箱（2）通过第一断路器（6）与所述第一远程控制箱（15）利用远程控制线连接，通过第二断路器（7）与所述第二远程控制箱（16）利用远程控制线连接。

10.如权利要求11-17之一所述的负载柜系统，其特征在于：所述阻感一体式负载集装箱（2）外接有笔记本电脑（3），所述笔记本电脑（3）连接有打印机（5）。

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