CN109630346A

CN109630346A - 水轮机调速系统

Info

Publication number: CN109630346A
Application number: CN201811543194.4A
Authority: CN
Inventors: 张谓
Original assignee: Sichuan Long Mao Power Generation Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sichuan Long Mao Power Generation Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2019-04-16

Abstract

本发明公开了水轮机调速系统，包括机端PT、系统PT、齿盘、测频处理模块、机端电源/电流测量模块、功率传感器、水头测量模块、CPU、继电器、信号驱动板、电磁阀、液压回路、接力器、位移传感器、偏流器、位置开关；所述的CPU包括开关量输入模块、高速计数模块、ARM模拟量输入模块、数据处理模块和数字量输出模块。本发明根据采集数据控制机端PT、系统PT、齿盘、机端电源、水头、接力器和偏流器的电源开闭，同时根据采集数据控制控制接力器所在液压回路的电磁阀和控制偏流器所在液压回路的电磁阀实现调速，解决现有技术对某个或者某些数据进行检测从而实现调速，对于水轮机的管理非常不理想的问题。

Description

水轮机调速系统

技术领域

本发明涉及水轮机调速系统。

背景技术

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。现代水轮机大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。水轮机及辅机是重要的水电设备是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备，其技术发展与我国水电行业的发展规模相适应。在我国电力需求的强力拉动下，我国水轮机及辅机制造行业进入快速发展期，其经济规模及技术水平都有显著提高。然而现有技术对于水轮机的调速控制系统并没有达到一定的高度，仅仅是对某个或者某些数据进行检测从而实现调速，对于水轮机的管理非常不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供水轮机调速系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：水轮机调速系统，包括机端PT、系统PT、齿盘、测频处理模块、机端电源/电流测量模块、功率传感器、水头测量模块、CPU、继电器、信号驱动板、电磁阀、液压回路、接力器、位移传感器、偏流器、位置开关；所述的CPU包括开关量输入模块、高速计数模块、ARM模拟量输入模块、数据处理模块和数字量输出模块；

机端PT将机端频率数据发送至测频处理模块，系统PT将系统频率数据发送至测频处理模块，齿盘将其频率数据发送至测频处理模块，测频处理模块将处理后的频率数据发送至高速计数模块；机端电源/电流测量模块将功率反馈至功率传感器，功率传感器将功率数据发送至ARM模拟量输入模块；水头测量模块将水头反馈数据发送至ARM模拟量输入模块；用于监测接力器的位移传感器将接力器的位移数据发送至ARM模拟量输入模块；用于监测偏流器的位置开关输出开关量信号至开关量输入模块；

数据处理模块将高速计数模块、ARM模拟量输入模块和开关量输入模块获取到的数据处理后，通过数字量输出模块将数字量控制信号分别输出至继电器和信号驱动板；所述继电器进行开关量输出，而所述信号驱动板用于控制接力器所在液压回路的电磁阀和控制偏流器所在液压回路的电磁阀，从而实现调速。

进一步地，所述的CPU还包括通讯模块，所述水轮机调速系统还包括人机界面，所述人机界面通过RS232接口与所述通讯模块连接。

进一步地，所述的人机界面还通过RS485接口与上位机实现通讯。

进一步地，所述的上位机用于接收外部装置发送的气象数据，并通过人机界面和通讯模块发送至数据处理模块；数据处理模块根据所述气象数据调整所述数字量控制信号；所述人机界面对所述气象数据进行显示。

进一步地，所述外部装置包括气象站或天气监测装置。

进一步地，所述系统还包括与ARM模拟量输入模块连接的GPS定位装置，所述GPS定位装置将定位数据通过ARM模拟量输入模块发送至数据处理模块，数据处理模块通过通讯模块、人机界面和上位机发送至气象站；所述气象站根据GPS定位装置下发所述气象数据。

进一步地，所述上位机通过网络连接至大数据服务器。

进一步地，所述数据处理模块将本系统的类型编号、检测数据和控制数据一并打包，通过通讯模块、人机界面和上位机将数据发送至大数据服务器；所述的大数据服务器将获取到的数据按照类型编号分别存储至后台数据库中，并分别对不同类型编号的检测数据和控制数据进行分析与处理；当分析出现异常情况时，生成相应告警信息发送至上位机和人机界面，并通过通讯模块发送至数据处理模块；数据处理模块根据所述告警信息调整所述数字量控制信号。

进一步地，所述大数据服务器还用于将后台数据库中存储的数据进行统计，从而提供有权限的数据查询。

进一步地，所述测频处理模块还提供有备用接口，以接收其他频率数据。

本发明的有益效果是：

(1)本发明根据采集数据控制机端PT、系统PT、齿盘、机端电源、水头、接力器和偏流器的电源开闭，同时根据采集数据控制控制接力器所在液压回路的电磁阀和控制偏流器所在液压回路的电磁阀实现调速，解决现有技术对某个或者某些数据进行检测从而实现调速，对于水轮机的管理非常不理想的问题。

(2)在本发明的优选实施例中，根据外部气象数据提高对数轮机调速的精确性和准确性。

(3)在本发明的优选实施例中，对水轮机调速系统实现大数据分析处理，从而实现控制更加准确。

附图说明

图1为本发明结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，水轮机调速系统，包括机端PT、系统PT、齿盘、测频处理模块、机端电源/电流测量模块、功率传感器、水头测量模块、CPU、继电器、信号驱动板、电磁阀、液压回路、接力器、位移传感器、偏流器、位置开关；所述的CPU包括开关量输入模块、高速计数模块、ARM模拟量输入模块、数据处理模块和数字量输出模块；

具体地，数据处理模块根据获取到的来自高速计数模块的机端频率数据、系统频率数据、齿盘频率数据，判断机端PT、系统PT和齿盘工作是否正常；同时根据ARM模拟量输入模块获取到的机端电源功率数据、水头反馈数据和接力器的位移数据，判断机端电源、水头和接力器工作是否正常；另外，还根据开关量输入模块获取的位置开关输出的开关量信号判断偏流器工作是否正常；并根据判断结构输出通过数字量输出模块将数字量控制信号分别输出至继电器和信号驱动板，其中，继电器用于控制机端PT、系统PT、齿盘、机端电源、水头、接力器和偏流器的电源开闭，而信号驱动板用于控制控制接力器所在液压回路的电磁阀和控制偏流器所在液压回路的电磁阀，从而实现调速。

更优地，在本实施例中，所述的CPU还包括通讯模块，所述水轮机调速系统还包括人机界面，所述人机界面通过RS232接口与所述通讯模块连接。人机界面方便在地人员进行查看与操控。

更优地，在本实施例中，所述的人机界面还通过RS485接口与上位机实现通讯。上位机方便远程查看与操控。

更优地，在本实施例中，所述测频处理模块还提供有备用接口，以接收其他频率数据。

实施例2

基于实施例1的实现，本实施例提供一种优选的水轮机调速系统，根据外部气象数据提高对数轮机调速的精确性和准确性。

与实施例1类似的，如图1所示，水轮机调速系统，包括机端PT、系统PT、齿盘、测频处理模块、机端电源/电流测量模块、功率传感器、水头测量模块、CPU、继电器、信号驱动板、电磁阀、液压回路、接力器、位移传感器、偏流器、位置开关；所述的CPU包括开关量输入模块、高速计数模块、ARM模拟量输入模块、数据处理模块和数字量输出模块；

数据处理模块将高速计数模块、ARM模拟量输入模块和开关量输入模块获取到的数据处理后，通过数字量输出模块将数字量控制信号分别输出至继电器和信号驱动板；所述继电器进行开关量输出，而所述信号驱动板用于控制接力器所在液压回路的电磁阀和控制偏流器所在液压回路的电磁阀，从而实现调速；

所述的CPU还包括通讯模块，所述水轮机调速系统还包括人机界面，所述人机界面通过RS232接口与所述通讯模块连接；所述的人机界面还通过RS485接口与上位机实现通讯。

而在本实施例中，所述的上位机用于接收外部装置发送的气象数据，并通过人机界面和通讯模块发送至数据处理模块；数据处理模块根据所述气象数据调整所述数字量控制信号；所述人机界面对所述气象数据进行显示。

由于气象数据会对水本身产生一定影响，因此在本实施例中，通过对气象数据的分析从而实现对数轮机调速的精确性和准确性。

更优地，在本实施例中，所述外部装置包括气象站或天气监测装置。也就是说，本实施例可以通过自建设备或者外部已有设备实现气象数据的获取。

更优地，在本实施例中，所述系统还包括与ARM模拟量输入模块连接的GPS定位装置，所述GPS定位装置将定位数据通过ARM模拟量输入模块发送至数据处理模块，数据处理模块通过通讯模块、人机界面和上位机发送至气象站；所述气象站根据GPS定位装置下发所述气象数据。

也就是说，当通过气象站实现时，为了提高数据准确率，给水轮机控制系统配备有GPS定位，从而实现气象数据与位置情况的准确匹配。

实施例3

基于实施例1或实施例2的实现，本实施例还提供一种水轮机调速系统，从而实现大数据分析处理。相关部分的说明请参见本发明实施例1或实施例2提供的水轮机调速系统中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应的技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

在本实施例中，所述上位机通过网络连接至大数据服务器。

更优地，在本实施例中，所述数据处理模块将本系统的类型编号、检测数据和控制数据一并打包，通过通讯模块、人机界面和上位机将数据发送至大数据服务器；所述的大数据服务器将获取到的数据按照类型编号分别存储至后台数据库中，并分别对不同类型编号的检测数据和控制数据进行分析与处理；当分析出现异常情况时，生成相应告警信息发送至上位机和人机界面，并通过通讯模块发送至数据处理模块；数据处理模块根据所述告警信息调整所述数字量控制信号。

也就是说，在本实施例中，按照不同类型实现大数据分类和分析。

更优地，在本实施例中，所述大数据服务器还用于将后台数据库中存储的数据进行统计，从而提供有权限的数据查询。数据查询可以通过上位机登陆后实现。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.水轮机调速系统，其特征在于：包括机端PT、系统PT、齿盘、测频处理模块、机端电源/电流测量模块、功率传感器、水头测量模块、CPU、继电器、信号驱动板、电磁阀、液压回路、接力器、位移传感器、偏流器、位置开关；所述的CPU包括开关量输入模块、高速计数模块、ARM模拟量输入模块、数据处理模块和数字量输出模块；

2.根据权利要求1所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述的CPU还包括通讯模块，所述水轮机调速系统还包括人机界面，所述人机界面通过RS232接口与所述通讯模块连接。

3.根据权利要求2所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述的人机界面还通过RS485接口与上位机实现通讯。

4.根据权利要求3所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述的上位机用于接收外部装置发送的气象数据，并通过人机界面和通讯模块发送至数据处理模块；数据处理模块根据所述气象数据调整所述数字量控制信号；所述人机界面对所述气象数据进行显示。

5.根据权利要求3所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述外部装置包括气象站或天气监测装置。

6.根据权利要求5所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述系统还包括与ARM模拟量输入模块连接的GPS定位装置，所述GPS定位装置将定位数据通过ARM模拟量输入模块发送至数据处理模块，数据处理模块通过通讯模块、人机界面和上位机发送至气象站；所述气象站根据GPS定位装置下发所述气象数据。

7.根据权利要求3～6中任意一项所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述上位机通过网络连接至大数据服务器。

8.根据权利要求7所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述数据处理模块将本系统的类型编号、检测数据和控制数据一并打包，通过通讯模块、人机界面和上位机将数据发送至大数据服务器；所述的大数据服务器将获取到的数据按照类型编号分别存储至后台数据库中，并分别对不同类型编号的检测数据和控制数据进行分析与处理；当分析出现异常情况时，生成相应告警信息发送至上位机和人机界面，并通过通讯模块发送至数据处理模块；数据处理模块根据所述告警信息调整所述数字量控制信号。

9.根据权利要求8所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述大数据服务器还用于将后台数据库中存储的数据进行统计，从而提供有权限的数据查询。

10.根据权利要求1所述的水轮机调速系统，其特征在于：所述测频处理模块还提供有备用接口，以接收其他频率数据。