CN109725176A - 一种水电厂机组转速节点校验装置及校验方法 - Google Patents
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Abstract
一种水电厂机组转速节点校验装置及校验方法，包括信号发生器，信号发生器与频率隔离变电连接，频率隔离变与信号转换板电连接，信号转换板与PCC控制器电连接，PCC控制器分别与人机界面、转速输出继电器和转速接点指示灯电连接；信号发生器用于提供不同频率、波形和输出电平的电信号；频率隔离变用于保证频率隔离变输入端和输出端信号独立，互不干扰；信号转换板用于将信号发生器发出的电信号转换为所需的电信号，并传输至PCC控制器。本装置测量结构简单，动作可靠，操作性强，使用方便，可提高机组转速输出节点的动作可靠性。
Description
技术领域
本发明属于水电厂测控技术领域，特别涉及一种水电厂机组转速节点校验装置及校验方法。
背景技术
对于水电厂机组控制来说，机组转速作为一个重要的基础变量参数，是最重要的控制变量之一，其测量的精度和及时性直接关系到水轮发电机组控制系统的控制效果，同时转速输出节点是否可靠动作直接涉及到电气设备的可靠性。机组转速一般分成十余组转速输出节点，每一个节点都有其重要性并直接参与设备控制，尤其是零转速、转速小于1%、转速小于90%和转速大于95%等转速节点直接参与投退蠕动探测器、投退机械制动、液压系统投退、机组状态扭转、启停励磁系统、启停高压油系统等重要设备（系统）的控制。因此，对水轮发电机组进行快速、高精度的测量和输出转速节点一直是工程技术人员追求的目标。转速信号属于频率信号，具有快速变化、易受干扰的特点，因而如何能够快速、准确地检测频率信号，进而准确可靠的输出转速节点满足控制响应需求，是控制系统设计中不可忽视的重要环节，也是目前很多水电厂设备运行和维护中面临的最大困难。目前，转速输出节点校验尚未有现成的校验装置，不能可靠地检验转速控制回路及其输出节点，现在采用的校验过程过于粗糙、方法过于简单，在转速校验过程中存在以下问题：
1、在检验齿盘测频控制回路及转速输出节点时用磁性或金属物体在齿盘测频探头处进行电磁干扰或模拟大轴转动来检测齿盘频率的测量及其输出节点的校验。此方法只能模拟短时间和少部分较低的转速值，不能实现转速连续上升的过程模拟，更不能校验全部转速输出节点的动作值/复归值以及电气过速动作值。
2、在机组处于停机态时无法正常检测到残压频率，也无法进行检测残压频率控制回路和校验转速输出节点，只能在机组开机过程中用调试电脑对残压频率进行监视录播，通过残压频率曲线轨迹与转速节点动作的时间和动作值两者进行比对才能确定残压频率控制回路及其输出节点的动作可靠性。此方法由于人为读取数据和比对的原因存在较大的误差率，再加上是在开机过程中进行检测存在较大的风险，而且调整机会有限，不能满足于现场调试和校正的需求。
3、通过强制继电器线圈的方式来检测继电器输出触点的动作，进而核实输出至指示灯、监控系统、制动风闸和励磁系统等系统转速节点的动作情况。此方法检测范围有限，仅仅局限于转速继电器的输出部分，不能有效建议整个测频回路的可靠性。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的一种水电厂机组转速节点校验装置及校验方法，测量结构简单，动作可靠，操作性强，使用方便，可提高机组转速输出节点的动作可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
一种水电厂机组转速节点校验装置，包括信号发生器，信号发生器与频率隔离变电连接，频率隔离变与信号转换板电连接，信号转换板与PCC控制器电连接，PCC控制器分别与人机界面、转速输出继电器和转速接点指示灯电连接；
信号发生器用于提供不同频率、波形和输出电平的电信号；
频率隔离变用于保证频率隔离变输入端和输出端信号独立，互不干扰；
信号转换板用于将信号发生器发出的电信号转换为所需的电信号，并传输至PCC控制器。
优选的方案中，所述的PCC控制器包括CPU模块、通讯模块、电源模块、DO模块和高速计数模块，人机界面与PCC控制器的通讯模块通过串口进行通讯；转速接点指示灯通过PCC控制器的DO模块触发点亮；转速输出继电器与PCC控制器的DO模块连接，用于输出不同转速节点值的通断信号；信号转换板与PCC控制器的高速计数模块电连接。
优选的方案中，所述的PCC控制器的电源模块与电源电连接。
优选的方案中，所述的信号发生器为频率合成式信号发生器，其利用标准频率源通过锁相环控制电调谐振荡器，在环路中同时能实现倍频、分频和混频使之产生并输出各种所需频率的信号。
优选的方案中，所述的信号转换板为测频整形板。
优选的方案中，所述的转速接点指示灯包括红色指示灯和白色指示灯。
优选的方案中，所述的频率隔离变为光感或磁感器件的频率隔离变。
优选的方案中，所述的信号转换板输出的电信号通过高速计数模块处理后，再传输至PCC控制器的CPU模块进行计算，所述CPU模块将处理后的电信号传输至人机界面、转速输出继电器和转速接点指示灯。
本专利可达到以下有益效果：
1、本发明提供的一种水电厂机组转速节点校验装置及校验方法及方法采用信号发生器发频，尤其是使用产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便，而常规校验方法只能校验低频转速或瞬时不确定性的转速值，本发明专利有效提高了转速节点校验装置的可靠性、准确性和连续性；
2、本发明采用PCC控制器作为主控元件，具有较高的稳定性和可靠性，提供的测量装置具有自诊断功能，当频率变化率超过差值时，系统可自动屏蔽输出频率节点，这种机制的采用可有效地抑制信号源的突变，可确保校验过程真实地模拟机组转速的上升与下降，大大提升了校验装置的容错能力，从而进一步提高系统的可靠性；
3、本发明采用人机界面、转速节点指示灯和转速输出继电器三路转速节点输出，提高了转速节点输出的可比性，避免了强制继电器线圈动作的麻烦，可同时检测三路转速的输出节点，大大提高了工作效率，降低人力成本；
4、本发明采用PCC控制原理，提高了校验装置及方法的自动化水平，通过信号源发频的方式实现对整个测频控制回路的检测与校验工作，精度高，使用方便灵活，成本低，系统性价比高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明模块连接图。
图中：PCC控制器1、信号发生器2、频率隔离变3、信号转换板4、电源5、转速接点指示灯6、人机界面7、转速输出继电器8。
具体实施方式
优选的方案如图1所示，一种水电厂机组转速节点校验装置，包括信号发生器2，信号发生器2与频率隔离变3电连接，频率隔离变3与信号转换板4电连接，信号转换板4与PCC控制器1电连接，PCC控制器1分别与人机界面7、转速输出继电器8和转速接点指示灯6电连接；
信号发生器2用于提供不同频率、波形和输出电平的电信号；
频率隔离变3用于保证频率隔离变3输入端和输出端信号独立，互不干扰；
信号转换板4用于将信号发生器2发出的电信号转换为所需的电信号，并传输至PCC控制器1。
优选的方案如图1所示，PCC控制器1包括CPU模块、通讯模块、电源模块、DO模块和高速计数模块，人机界面7与PCC控制器1的通讯模块通过串口进行通讯；人机界面7显示转速节点的动作事件记录，可人为设置转速节点的动作值与复归值；PCC控制器1的CPU模块优先采用贝加莱2003系列的CPU模块，DO模块采用具有热插拔功能的I/O模块；
转速接点指示灯6通过PCC控制器1的DO模块触发点亮；每一个转速接点指示灯6定义其不同的转速值，以便于直观指示和判别转速节点动作情况；
转速输出继电器8与PCC控制器1的DO模块连接，用于输出不同转速节点值的通断信号；转速输出继电器8根据不同的转速节点值实现动作与复归，同时通过其辅助触点可以给励磁系统、机械制动等系统提供转速节点，以便其参与设备控制；转速输出继电器8优选采用施耐德系列的继电器；
信号转换板4与PCC控制器1的高速计数模块电连接；所述的高速计数模块为DM455 高速计数模块；
信号发生器2能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备，在测量频率特性时用作测试的信号源或激励源，给PCC控制器1提供一种稳定的频率信号源；信号发生器2提供的频率信号源经过频率隔离变3后进入信号转换板4，所述信号转换板4与PCC控制器1的DM455高速计数模块连接，将根据信号发生器2输出的正弦波形、矩形脉冲等各种信号源转换为所需之任意频率的信号，将其具有与标准频率源相同的频率准确度和稳定度，转换后的信号源直接进入DM55高速计数模块。
优选的方案如图1所示，PCC控制器1的电源模块与电源5电连接，为频率隔离变3、信号发生器4、人机界面7、转速节点指示灯6、转速输出继电器8以及PCC控制器1提供独立的冗余电源，保证装置不断电。
优选的方案如图1所示，信号发生器2为频率合成式信号发生器，其利用标准频率源通过锁相环控制电调谐振荡器，在环路中同时能实现倍频、分频和混频使之产生并输出各种所需频率的信号。
优选的方案如图1所示，信号转换板4为测频整形板，优选采用能事达公司生产的NSD_00001B测频整形板。
优选的方案如图1所示，转速接点指示灯6包括红色指示灯和白色指示灯；大于95%以上的转速节点指示灯采用红色、型号为XB2-BVB4LC的指示灯，小于95%及以下的转速节点采用白色指示灯，用来区分高转速和低转速信号。
优选的方案如图1所示，频率隔离变3为光感或磁感器件的频率隔离变。
优选的方案如图1所示，信号转换板4输出的电信号通过高速计数模块处理后，再传输至PCC控制器1的CPU模块进行计算，所述CPU模块将处理后的电信号传输至人机界面7、转速输出继电器8和转速接点指示灯6；人机界面7优先采用贝加莱原装型号为DOP_B05S111进口5.6寸真彩触摸工控机，具有后备电池的电源供电系统。
整个装置的工作原理如下：
当信号发生器2输出频率信号源时，首先将PCC控制器1接收的信号，通过频率隔离变3进行信号隔离转换，然后进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理，保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立；
隔离后的信号源经过信号转换板4进行滤波、整形和变换处理波形后，再经过DM455高速计数模块后上送至PCC控制器1的CPU模块进行运算，经PCC控制器处理后将相关频率信号的开关节点通过通讯上送至人机界面7，通过DO模块反馈至转速节点指示灯6和转速输出继电器8，通过数据通讯方式和硬接点输出两种方式输出转速节点，以提高参与设备控制和监视，提高输出节点的可靠性；同时，通过转速节点指示灯6、人机界面7和转速输出继电器8三路输出进行对比，可提高本装置的可靠性和可比性；通过人机界面7中可实现输出节点动作时间记录和设置输出节点的动作值和复归值等功能；
为了真实地模拟机组转速的上升与下降，为了提高本装置输出信号的可靠性，通过信号发生器2可以连续地增减频率，在转速节点动作值与复归值附近可以通过设置的小步长来进行校验转速节点，提高转速节点动作的准确性；同时，PCC控制器1具有转速滤波、频率差值报警等功能，确保转速校验过程是连续、稳定的，以免转速快速变化导致数据失真和节点拒动，有效提高了装置和输出节点的可靠性。
整个装置的使用方法如下：
步骤一，电源5置于投入运行状态，给频率隔离变3、信号转换器4、PCC控制器1、转速节点指示灯6、人机交互界面7、转速输出继电器8提供电源，使其均处于正常运行状态；
步骤二，信号发生器2输出频率信号源，通过频率隔离变3和信号转换板4进行滤波、整形和变换处理波形后，经过PCC控制器1的DM455高速计数模块后上送至PCC控制器1的CPU模块进行频率数值运算；
步骤三，PCC控制器1处理后的频率信号的开关量节点通过通讯上送至人机界面7，实时显示频率模拟量信号和开关量通断状态，并通过人机界面7中可实现输出节点动作时间记录，可实现设置输出节点的动作值和复归值等功能；
步骤四，通过PCC控制器1的DO模块输出至转速节点指示灯6和转速输出继电器8，通过频率信号的设定值触发不同节点的指示灯和继电器；
步骤五，本装置可通过观察转速节点指示灯6、人机界面7和转速输出继电器8输出的动作和指示情况进行对比，提高本装置的转速校验的可靠性和可比性；
步骤六，上述步骤可重复操作，并通过信号发生器2可以连续地增减频率，在转速节点动作值与复归值附近可以通过设置小步长来进行校验转速节点，提高转速节点动作的准确性；
步骤七，校验工作结束时关闭电源5即可关闭本装置电源。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：包括信号发生器（2），信号发生器（2）与频率隔离变（3）电连接，频率隔离变（3）与信号转换板（4）电连接，信号转换板（4）与PCC控制器（1）电连接，PCC控制器（1）分别与人机界面（7）、转速输出继电器（8）和转速接点指示灯（6）电连接；
信号发生器（2）用于提供不同频率、波形和输出电平的电信号；
频率隔离变（3）用于保证频率隔离变（3）输入端和输出端信号独立，互不干扰；
信号转换板（4）用于将信号发生器（2）发出的电信号转换为所需的电信号，并传输至PCC控制器（1）。
2.根据权利要求1所述的一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：PCC控制器（1）包括CPU模块、通讯模块、电源模块、DO模块和高速计数模块，人机界面（7）与PCC控制器（1）的通讯模块通过串口进行通讯；转速接点指示灯（6）通过PCC控制器（1）的DO模块触发点亮；转速输出继电器（8）与PCC控制器（1）的DO模块连接，用于输出不同转速节点值的通断信号；信号转换板（4）与PCC控制器（1）的高速计数模块电连接。
3.根据权利要求2所述的一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：PCC控制器（1）的电源模块与电源（5）电连接。
4.根据权利要求1所述的一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：信号发生器（2）为频率合成式信号发生器，其利用标准频率源通过锁相环控制电调谐振荡器，在环路中同时能实现倍频、分频和混频使之产生并输出各种所需频率的信号。
5.根据权利要求1所述的一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：信号转换板（4）为测频整形板。
6.根据权利要求1所述的一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：转速接点指示灯（6）包括红色指示灯和白色指示灯。
7.根据权利要求1所述的一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：频率隔离变（3）为光感或磁感器件的频率隔离变。
8.根据权利要求1或2所述的一种水电厂机组转速节点校验装置，其特征在于：信号转换板（4）输出的电信号通过高速计数模块处理后，再传输至PCC控制器（1）的CPU模块进行计算，所述CPU模块将处理后的电信号传输至人机界面（7）、转速输出继电器（8）和转速接点指示灯（6）。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种水电厂机组转速节点校验装置的校验方法包括如下步骤：
步骤一，电源（5）置于投入运行状态，给频率隔离变（3）、信号转换器（4）、PCC控制器（1）、转速节点指示灯（6）、人机交互界面（7）、转速输出继电器（8）提供电源，使其均处于正常运行状态；
步骤二，信号发生器（2）输出频率信号源，通过频率隔离变（3）和信号转换板（4）进行滤波、整形和变换处理波形后，经过PCC控制器（1）的高速计数模块后上送至PCC控制器（1）的CPU模块进行频率数值运算；
步骤三，PCC控制器（1）处理后的频率信号的开关量节点通过通讯上送至人机界面（7），实时显示频率模拟量信号和开关量通断状态，并通过人机界面（7）中可实现输出节点动作时间记录；
步骤四，通过PCC控制器（1）的DO模块输出至转速节点指示灯（6）和转速输出继电器（8），通过频率信号的设定值触发不同节点的指示灯和继电器；
步骤五，本装置通过观察转速节点指示灯（6）、人机界面（7）和转速输出继电器（8）输出的动作和指示情况进行对比；
步骤六，上述步骤可重复操作，并通过信号发生器（2）可以连续地增减频率，在转速节点动作值与复归值附近可以通过设置小步长来进行校验转速节点，提高转速节点动作的准确性；
步骤七，校验工作结束时关闭电源（5）即可关闭本装置电源。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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