CN105116324A - 一种智能阻感一体负载柜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能阻感一体负载柜系统，包括负载柜单元、主控单元、检测单元和远程测控单元，负载柜单元包括测试接入线路、阻性负载模块、感性负载模块和散热报警装置，阻性负载模块和感性负载模块的输入端分别通过接触器与输入线路连接，其输出端分别与输出线路连接；控制单元用于控制接触器的断开或闭合，测试单元用于测试阻性负载模块或/和感性负载电路的电参数；远程测控单元的控制单元部分和测试单元部分分别与计算机连接。本申请技术方案的优势为：阻-感一体全自动式负载发电机电能质量评估耗能装置；其与发电机、风轮配合评估发电机携带负载的能力；简单、方便的远程控制和自动调节功能；负载高稳定性；数据显示、导出更为便利。

Description

一种智能阻感一体负载柜系统

技术领域

本发明属于发电机组检测及维护设备技术领域，尤其是涉及一种采用一体PLC控制的交流智能阻感一体自控测试负载柜系统。

背景技术

发电设备的生产厂家在设备生产完善后需要对设备进行调试，同理，发电设备的使用单位在安装好设备后需要对设备进行现场调试、验收，这就需要专用的耗能负载和检测设备来对电力设备进行调试。发电机组测试系统可以测试各类发电机组的输出功率与带载能力，主要对发电机组所有电参数包括动态参数进行测试，由测控和负载柜两部分组成。现有技术中发电机测试系统主要是通过手工操作来完成发电机各种新能的测试，安全性较差，容易造成人身伤害；且存在设备间组合、匹配、接线灵活性较差、智能化程度低、检测误差大、测试耗时的技术问题，致使不能准确地掌握发机设备的性能，影响质量评估和使用效能。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能阻感一体负载柜系统，其具有结构简单、实施容易、使用方便、安全性能好、阻感负载值恒定、智能化程度高的优点。

为解决现有技术中传统发电机测试系统存在的安全性能差、智能化程度低、检测误差大，阻值随温升而波动、且测试较为耗费时间的技术问题，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，包括负载柜单元、主控单元、检测单元和远程测控单元。负载柜单元包括设置于柜式箱体中的测试接入线路、阻性负载模块、感性负载模块和散热报警装置；散热报警装置采用了大流量轴流式、强制风冷的散热风机，其供电电源为AC220V/50HZ、额定功率为100W，加载前，散热报警装置联锁保证风机处于正常运转状态，且报警温度设置为110摄氏度，温度超过110摄氏度，声光一体报警器启动并立即停止测试，断开所有档位开关；闭合总电源开关，打开风机电源，为整机散热；温度恢复到90摄氏度以下，报警器停止，待报警停止20分钟之后，测量各相参数，参数正常则再次加载使用；其中测试接入线路包括输入线路和输出线路，阻性负载模块和感性负载模块的输入端分别通过接触器与输入线路连接，阻性负载模块和感性负载模块的输出端分别与输出线路连接；控制单元用于控制接触器的断开或闭合，测试单元用于测试阻性负载模块或/和感性负载电路的电参数；远程测控单元包括计算机和打印机，控制单元和测试单元分别通过通信端口与所述计算机连接；使用时，负载柜单元、控制单元、测试单元和远程测控单元分别由市电线路提供供电支持。

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，测试接入线路的输入线路包括A相1、B相1和C相1三相输入线路，输出线路包括A相2、B相2和C相2三相输出线路；阻性负载模块包括11组阻性负载且配有短接线，每组阻性负载均由三个阻值相等的电阻器构成，每组阻性负载中三个电阻器的输入端通过三相联动式接触器分别与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，三个电阻器的输出端分别对应与输出线路的A相2、B相2和C相2三相输出线路连接，短接线用于连接各组阻性负载中三个电阻器的输出端和N线；所述感性负载模块包括6组感性负载且配有短接线，每组感性负载均由三个电感相等的电抗器构成，每组感性负载中三个电抗器的输入端通过三相联动式接触器分别与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，三个电阻器的输出端分别对应与输出线路的A相2、B相2和C相2三相输出线路连接，短接线用于连接各组感性负载中三个电抗器的输出端和N线。

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，控制单元为PLC控制器，PLC控制器的控制引脚分别与三相联动式接触器中线圈的开关连接，PLC控制器的电源输入端通过开关电源与市电线路连接，开关电源用于将市电转换成24V直接电源，PLC控制器通过以太网接口与计算机连接。为实现本装置在控制、调节方面的灵活性，特开发了专用的控制软件，该软件针对通常的视窗系统首先进行如下配置：通过控制面板——网络连接——本地连接——属性设置IP地址，计算机IP地址设置为：192.168.1.10——192.168.1.256之间范围内，如此即可实现PLC与电脑的通讯，接上负载整机供电电压AC220V/50HZ，将以太网连接电缆D型9针插头插入机柜面板的“PLC插口”端，电脑右下角“网络连接”属性显示本地连接成功，PLC与电脑连完成；通过执行电脑桌面上的“运行系统”图标开始运行控制画面，进入控制运行系统；先选择对应的控制柜的方式，如交流机柜或直流机柜，进入对应的控制画面；该界面显示当前控制电流(阻性)为是需要启动载入的阻性负载所对应的电流，或当前控制容量(感性)是启动需要载入感性负载所对应的容量；对各个对应的负载按钮进行单击，选择“启动”或“停止”实现各个负载的控制。若阻性或者感性未载入负载系统，界面显示对应按钮为“红色”；当电阻或者电感载入负载系统，对应负载按钮所显示为“绿色”。软件界面的右上角“本地”“远程”“退出系统”按钮可以实现，本地控制、远程控制及系统退出的切换，选择“本地”时，本地按钮为绿色；选择“远程”时，远程按钮为绿色；当选择本地状态时，远程不可以控制；同理，当为远程状态时，本地不可以操作；单击退出系统时，弹出退出系统对话框，单击“是”退出运行系统，单击“否”关闭对话框。进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，测试单元为多功能电力仪表；多功能电力仪表的V1引脚、V2引脚、V3引脚、I1+引脚、I2+引脚、I3+引脚分别用于与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，多功能电力仪表的I1-、I2-和I3-用于与三相联动式接触器的接线端连接；多功能电力仪表通过485转USB方式与计算机连接。为实现对多功能电力仪表的便捷、灵活控制也基于视窗操作系统编写了控制软件，其运行前进行如下配置：选中桌面“我的电脑”点击右键，选择“设备管理器”打开，双击“端口”，查看所有端口；接上负载整机供电电压AC220V，打开总电源开关，仪表通电；将连接线插到计算机端口上，此时在设备管理器的端口栏下新增了一个端口，记录下“新增的端口号”；再双击运行“三相多功能电力表程序”打开仪表监控数据界面；在该界面上，地址选择“1”，串口选择“新增的端口号”，波特率选择“19200”；点击联网后实现成功链接；再点击“召测全部数据”按钮将在界面上显示仪表所测得的全部数据；如需对设备进行巡检，点击勾选“巡检数据”框，程序会按照设置的巡检时间，周期性的更新实时数据；在完成巡检后，通过点击“巡检数据储存”按钮，则以表格形式展现巡检数据；如需保存数据，只需点击“保存excel数据”即可以将所有巡检数据储存为excel数据文件格式，供测试人员分析。

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，阻性负载中的电阻器均采用铝外壳电阻器，铝外壳电阻器的外壳表面设有散热沟槽，铝外壳电阻器的电阻丝为镍铬电热合金丝。

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，阻性负载中的电阻器均为滑动可调变阻器，柜式箱体上设有用于调节滑动可调变阻器的调节盘和阻值指示盘；柜式箱体上还设有用于手动控制三相联动式接触器断开或闭合的开关。

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，感性负载中电抗器均采用三相负载电抗器，三相负载电抗器铁的芯为硅钢片，三相负载电抗器中的气隙设有环氧层压玻璃布板。

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，阻性负载中的电阻器、感性负载中电抗器与输入线路、输出线路的连接均通过导线连接端子台后再引出的连接方式；

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，柜式箱体包括支架、顶壁、底壁和四个侧壁，其中顶壁、低壁和四个侧壁采用喷塑冷扎板制作，柜式箱体的侧壁上开设有进线孔和散热孔，柜式箱体的底部设有脚轮和脚杯，柜式箱体的顶部设有吊环；柜式箱体的顶壁和支架之间采用按钮开关式连接。

进一步地，本发明一种智能阻感一体负载柜系统，其中，散热和报警装置包括散热装置和报警装置；散热装置为多个强力风机，多个强力风机由市电线路供电并在供电回路中设有刀开关和指示灯；报警装置为声光一体报警器，声光一体报警器由市电线路供电并在供电回路中设有85摄氏度常开温控开关。

本发明一种智能阻感一体负载柜系统与现有技术相比具有以下优点：本发明在负载柜单元中设置了阻性负载模块和感性负载模块，通过主控单元控制阻性负载模块和感性负载模块与接入线路的连接或断开，通过短接线改变阻性负载模块中的接线方式，可以方便、灵活、准确地选择不同的档位以便测试发电设备不同的电参数；并使主控单元和检测单元分别通过通信端口与远程的计算机连接，通过计算机中运行的专门软件，可以实现远程控制和显示测试数据的技术目的，避免了人体直接与负载柜单元接触，提高了安全性和智能性。

下面结合附图所示具体实施例对本发明一种智能阻感一体负载柜系统作进一步详细说明：

附图说明

图1为本发明一种智能阻感一体负载柜系统的结构示意图；

图2为本发明一种智能阻感一体负载柜系统中，测试接入线路、阻性负载模块、感性负载模块的连接示意图；

图3为本发明一种智能阻感一体负载柜系统中，主控单元的PLC控制器、检测单元的多功能电力仪表以及散热报警装置的散热装置和报警装置的示意图。

图4为本发明一种智能阻感一体负载柜系统的测试流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种智能阻感一体负载柜系统总体上包括负载柜单元1、主控单元2、检测单元3和远程测控单元4，负载柜单元1包括设置于柜式箱体中的测试接入线路101、阻性负载模块102、感性负载模块103和散热报警装置104，测试接入线路101包括输入线路和输出线路，让阻性负载模块102和感性负载模块103的输入端分别通过接触器与输入线路连接，让阻性负载模块102和感性负载模块103的输出端分别与输出线路连接；通过控制单元2控制接触器的断开或闭合，以便测试时选择不同的档位，通过测试单元3测试阻性负载模块102或/和感性负载电路103的电参数。远程测控单元4由计算机和打印机组成，使控制单元2和测试单元3分别通过通信端口与所述计算机连接，通过计算机运行专门针对本发明开发的测控软件，可以向主控单元发送指令进而控制接触器的断开或闭合，打印机主要用于打印检测单元3测得的参数。需要说明的是，柜式箱体中还设有市电线路，实际使用时，负载柜单元1、控制单元2和测试单元3均由市电线路提供用电支持。

如图2所示，具体的结构和连接关系为，测试接入线路101中的输入线路包括A相1、B相1和C相1三相输入线路，输出线路包括A相2、B相2、C相2三相输出线路和N线路；阻性负载模块102包括11组阻性负载且配有短接线，每组阻性负载均由三个阻值相等的电阻器构成，每组阻性负载中三个电阻器的输入端通过三相联动式接触器分别与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，三个电阻器的输出端分别对应地与输出线路的A相2、B相2和C相2三相输出线路连接，通过短接线可以将各组阻性负载中三个电阻器的输出端共同和N线连接以形成星形接线方式。感性负载模块103包括6组感性负载且配有短接线，每组感性负载均由三个电感相等的电抗器构成，每组感性负载中三个电抗器的输入端通过三相联动式接触器分别与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，三个电阻器的输出端分别对应与输出线路的A相2、B相2和C相2三相输出线路连接，同样地，通过短接线可以将各组感性负载中三个电抗器的输出端共同和N线连接以形成星形接线方式。

如图3所示，控制单元2为PLC控制器，作为具体实施方式，本发明中PLC控制器采用的是西门子(SIEMENS)Smart200系列PLC控制器，其标配以太网接口，但不限于此，也可以采用其他同等功能的PLC控制器。具体实施中，让PLC控制器的控制引脚分别与三相联动式接触器中线圈的开关连接，并使PLC控制器通过以太网接口与计算机连接。PLC控制器的电源输入端通过开关电源与市电线路连接，开关电源用于将市电转变为PLC控制器所需的DC24V电源，以保证PLC控制器的正常工作。

测试单元3为多功能电力仪表，作为具体实施方式，本发明中多功能电力仪表采用的是青岛青智ZW3432B智能型仪表，其提供RS485转USB连接方式。具体实施中，让多功能电力仪表的V1引脚、V2引脚、V3引脚、I1+引脚、I2+引脚、I3+引脚分别与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，同时让多功能电力仪表的I1-引脚、I2-引脚和I3-引脚分别与三相联动式接触器的接线端连接，并使多功能电力仪表通过485转USB方式与计算机连接。当阻性负载模块102中的各组阻性负载以及感性负载模块103中的各组感性负载通过短接线采用星形接线方式时，多功能电力仪表的V1引脚、V2引脚、V3引脚、I1+引脚、I2+引脚、I3+引脚和N线引脚的接线方式应作相应改变。

本发明通过在负载柜单元1中设置阻性负载模块102和感性负载模块103，并通过主控单元2控制阻性负载模块102和感性负载模块103与接入线路的连接或断开，还可以通过短接线改变阻性负载模块中各组阻性负载的接线方式，能方便灵活地选择不同的档位以便测试发电设备不同的电参数；同时还让主控单元和检测单元分别通过通信端口与远程的计算机连接，通过计算机中运行的专门软件，可以实现远程控制和显示测试数据的技术目的，避免了人体直接与负载柜单元接触，提高了安全性和智能性。

作为进一步的优化方案，本具体实施方式中，阻性负载模块102中各组阻性负载均采用热容大、寿命长的铝外壳电阻器，其电阻丝采用镍铬电热合金丝，并在铝外壳电阻器的外壳表面设置散热沟槽，这种结构的电阻器具有体积小、功率大、耐高温、过载能力强、精度高、稳定性好的优点，且其变通性好，可多重组合选择使，有利于机械保护，并方便安装。本具体实施方式中，还将各组阻性负载中的电阻器设计为滑动可调变阻器，将各组组性负载中的电阻器安装在柜式箱体一侧，并在柜式箱体上设置用于调节滑动可调变阻器的调节盘和阻值指示盘，以便实际应用中对各组阻性负载的电阻器进行调节，以适应测试要求。

本具体实施方式中，感性负载模块103中各组感性负载的电抗器均采用三相负载电抗器，通过其与阻性负载相配合，可以在设计范围内调节负荷率和负载功率因数，模拟发电机组实际状态的环境带载测试，使功率因数达到PF:0.75。电抗器的铁芯采用优质硅钢片，其气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，可以保证电抗气隙在运行过程中不发生变化；在制造过程中，当电抗器的线圈和铁芯组装成一体后，还进行了预烘→真空浸漆→干燥固化→端封处理，并采用H级浸渍漆，可使电抗器的线圈和铁芯牢固地结合在一起，确保电抗器具有较高的品质因数和较低的温升，提高稳定性及使用寿命。

为提高本发明在实际应用中的操作灵活性和接线的方便性，本具体实施方式还在柜式箱体上设置了用于手动控制三相联动式接触器断开或闭合的开关，以便手动操作；并使阻性负载中的电阻器、感性负载中电抗器、以及接入线路均采用端子台接线连接方式；

作为进一步优化方案，本具体实施方式中，用于承载阻性负载模块102和感性负载模块103的柜式箱体设有支架、顶盖、底壁和四个侧壁，其中顶盖、低壁和四个侧壁均采用喷塑冷扎板制作，并在柜式箱体的侧壁上开设有进线孔和散热孔，以便接线和散热；在柜式箱体的底部设有脚轮和脚杯，在柜式箱体的顶部设有吊环，以便移动和调节；顶盖和支架之间采用按钮开关连接方式，可以快速打开顶壁，以便接线。

本发明中的散热报警装置104包括散热装置和报警装置。其中，散热装置为由多个强力风机M1组成，强力风机由市电线路供电并在供电回路中设有刀开关Q24和指示灯。需要特别强调的是，本发明在实际应用中，必须首先闭合刀开关Q24，使散热装置运行，否则，将无法加载。其中，报警装置采用声光一体报警器，声光一体报警器由市电线路供电并在供电回路中设有85摄氏度常开温控开关KSD301，在实际应用中，当柜式箱体中的温度达到85摄氏度时，声光一体报警器的警示灯会同时发出灯光警报和声音警报。

如图4所示的流程图，本发明的测试流程如下：连接AC220V电源线和测试电源线，连线完成后，先按下风机开关使风机运行，再按下测试电源开关加载测试电源，随后通过计算机或柜式箱体上的开关选择档位进行测式，当测试完毕后，先断开测试电源开关，等20分钟后再断开风机开关。

本发明在实际应用中应注意事项：1)、阻性负载和感性负载在通电前应测量参数与标称值是否一致，允许误差为±5％，且使用中禁止输入端相线之间的短接；2)、本发明的散热方式采用强制风冷，在加载前务必保证风机正常运转；散热风机采用大流量轴流风机，额定功率为100W，其工作用电为AC220V/50HZ；3)、不应长时间过负荷使用负载柜；4)、本柜报警温度设置为85摄氏度，温度达到或超过110摄氏度，声光一体报警器启动，此时应立即停止测试，并打开所有档位开关；待温度恢复正常后可再次加载使用；5)、本发明中的电阻器在工作时表面温度很高，请勿触摸！箱体上不可放置重物及细小导电材料。

本发明具备以下功能和优势：1)本发明能够实现远程控制，并自动调节载荷大小，是一套全智能式系统，省去了很多人力、物力资源；2)本发明由于有风扇冷却系统，所以可以避免负载因温升而阻值随机性的变化，即可以真正保证恒定负载；3)远程测控单元配有数据显示、导出系统，能更好地存储、处理和分析试验数据；4)本发明代替了传统测试负载方式，能提高了测试效率，且能提商数据的有效性和可靠性，并保证测试人员的安全作业。

本发明可使用在以下范围或领域：1)可作风力发电机性能测试所带阻性、感性或阻感一体全自动式负载使用；2)可作为发电机电能质量评估耗能设备；3)可作为判断和评估发电机携带负载的能力的设备；3)可与发电机、风轮组成完整的风电系统。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行的限定，在不脱离本发明设计原理和精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能阻感一体负载柜系统，包括负载柜单元(1)、主控单元(2)、检测单元(3)和远程测控单元(4)、负载柜单元(1)包括设置于柜式箱体中的测试接入线路(101)、阻性负载模块(102)、感性负载模块(103)和散热报警装置(104)，其特征在于：所述测试接入线路(101)包括输入线路和输出线路，阻性负载模块(102)和感性负载模块(103)的输入端分别通过接触器与输入线路连接，阻性负载模块(102)和感性负载模块(103)的输出端分别与输出线路连接；控制单元(2)用于控制接触器的断开或闭合，测试单元(3)用于测试阻性负载模块(102)或/和感性负载电路(103)的电参数；远程测控单元(4)包括计算机和打印机，控制单元(2)和测试单元(3)分别通过通信端口与所述计算机连接；使用时，负载柜单元(1)、控制单元(2)、测试单元(3)和远程测控单元(4)分别由市电线路提供供电支持。

2.按照权利要求1所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述测试接入线路(101)的输入线路包括A相1、B相1和C相1三相输入线路，输出线路包括A相2、B相2和C相2三相输出线路；所述阻性负载模块(102)包括11组阻性负载且配有短接线，每组阻性负载均由三个阻值相等的电阻器构成，每组阻性负载中三个电阻器的输入端通过三相联动式接触器分别与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，三个电阻器的输出端分别对应与输出线路的A相2、B相2和C相2三相输出线路连接，短接线用于连接各组阻性负载中三个电阻器的输出端和N线；所述感性负载模块(103)包括6组感性负载且配有短接线，每组感性负载均由三个电感相等的电抗器构成，每组感性负载中三个电抗器的输入端通过三相联动式接触器分别与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，三个电阻器的输出端分别对应与输出线路的A相2、B相2和C相2三相输出线路连接，短接线用于连接各组感性负载中三个电抗器的输出端和N线。

3.按照权利要求2所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述控制单元(2)为PLC控制器，PLC控制器的控制引脚分别与三相联动式接触器中线圈的开关连接，PLC控制器的电源输入端通过开关电源与市电线路连接，开关电源用于将市电转换成24V直接电源，PLC控制器通过以太网接口与计算机连接。

4.按照权利要求2所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述测试单元(3)为多功能电力仪表；多功能电力仪表的V1引脚、V2引脚、V3引脚、I1+引脚、I2+引脚、I3+引脚分别用于与输入线路的A相1、B相1和C相1三相输出线路连接，多功能电力仪表的I1-、I2-和I3-用于与三相联动式接触器的接线端连接；多功能电力仪表通过485转USB方式与计算机连接。

5.按照权利要求2-4任一项所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述阻性负载中的电阻器均采用铝外壳电阻器，所述铝外壳电阻器的外壳表面设有散热沟槽，铝外壳电阻器的电阻丝为镍铬电热合金丝。

6.按照权利要求2-4任一项所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述阻性负载中的电阻器均为滑动可调变阻器，柜式箱体上设有用于调节滑动可调变阻器的调节盘和阻值指示盘；柜式箱体上还设有用于手动控制三相联动式接触器断开或闭合的开关。

7.按照权利要求2-4任一项所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述感性负载中电抗器均采用三相负载电抗器，三相负载电抗器铁的芯为硅钢片，三相负载电抗器中的气隙设有环氧层压玻璃布板。

8.按照权利要求2-4任一项所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述阻性负载中电阻器的两端和感性负载中电抗器的两端均通过导线连接端子台后再引出的连接方式。

9.按照权利要求1-4任一项所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述柜式箱体包括支架、顶壁、底壁和四个侧壁，其中顶壁、低壁和四个侧壁采用喷塑冷扎板制作，柜式箱体的侧壁上开设有进线孔和散热孔，柜式箱体的底部设有脚轮和脚杯，柜式箱体的顶部设有吊环；柜式箱体的顶壁和支架之间采用按钮开关式连接。

10.按照权利要求1-4任一项所述的一种智能阻感一体负载柜系统，其特征在于：所述散热和报警装置(104)包括散热装置和报警装置；散热装置为多个强力风机，多个强力风机由市电线路供电并在供电回路中设有刀开关和指示灯；报警装置为声光一体报警器，声光一体报警器由市电线路供电并在供电回路中设有85摄氏度常开温控开关。