CN109917286A - 用于发电机组性能测试和管理的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于发电机组性能测试和管理的系统，属于发电机组性能测试领域，用于发电机组性能测试和管理的系统，包括发电机组、开关柜、负载箱、高性能连接电缆和发电机组性能测试系统，本方案采用串口编程方案，使用MSComm控件进行通讯，协议采用的是标准的modbus‑485协议，按照协议发送指令给下位机，进行测试和接收数据区的操作，对采集到的长数据进行归类分析，提取出对应的数据区，并且对数据进行实时保存到数据库的操作，可提供给操作员查询历史数据，以及导出测试数据的操作后期维护升级存在优势，该类软件对于发电机组的测试重要性不言而喻，可以有效避免测试环境对测试员身体造成职业损伤。

Description

用于发电机组性能测试和管理的系统

技术领域

本发明涉及发电机组性能测试领域，更具体地说，涉及用于发电机组性能测试和管理的系统。

背景技术

目前，国内对发电机组性能的检测手段还不是很完善，现有发电机组测试试验设备不仅技术落后，测试精度较低，设备也十分庞大，造价昂贵，只能局限于机组出厂检测试验，不能满足各种交流自备电站在不同工作现场，不同负荷环境条件下的实际性能测试试验和设备技术性能评估的需要，特别是在瞬态指标测试方面，难以按国标、军标要求实施测试，对日趋严重的电力谐波污染也无法测试分析。

为改善上述问题，中国专利公开号为CN2615675公开了智能型发电机组综合性能测试仪，对应机组的每台发电机分别设置对其A、B、C、N相电流采样的3个1000/5A、1个500/5A自由开口式钳形电流夹；对应每台发电机分别设置对其A、B、C、N相电压采样的4根电压测试线；对应每台发电机均设置对采样的模拟量信号进行电力质量分析、数据处理存储的PML7500ION电量动态智能监控器；每台PML7500ION的COM口通过1201B连接到PC机，完成数据指令信息的交互，同时1201B对PML7500ION的485接口与PC机接口适配转换；PC机通过软件管理系统，按国标、军标要求对数据结论性分析和报表以及工程序号档案建立、查询打印等功能，PC机的全部测试试验数据信息通过液晶显示器显示。

地热能作为新能源之一早已列入相关国家的能源发展战略规划。在地热发电机组中，采用螺杆膨胀机作为动力输出部件，可适应不同井口的参数，流体可以是汽水混合物，不需要配备汽水分离装置等，并可有效的解决热流体的结垢问题。目前由于各种原因采用螺杆膨胀机作为动力输出部件应用于地热发电工程较少，同时由于地热资源条件差异较大，可能对机组的性能、效率及稳定运行等具有较大的影响。为解决螺杆膨胀机的应用问题，必须根据不同井口压力、温度与焓值等地热能条件，对螺杆膨胀机等动力部件的性能及机组发电效率的测试系统进行实验研究，为地热电站的最终设计、发电系统与运行提供必要的参考依据。应上述要求，中国专利公开号为CN203811776U公开了一种螺杆膨胀机发电机组性能测试实验系统，其系统组成为：蒸汽锅炉、减温减压器、螺杆膨胀机、冷凝器以及第一循环水泵依次相接构成发电系统，经冷凝器冷凝后的凝结水分为两路：一路经第一循环水泵送至锅炉；另一路凝结水经第二循环水泵及截止阀进入减温减压器，与锅炉中的高温高压蒸汽进行混合再次进入螺杆膨胀机做功。通过模拟实际的地热流体温度、压力和干度范围，在符合国家对发电机组运行检测标准小时数的要求条件下，测试装机容量；得到机组效率曲线以及机组效率随干度、压比、流量之间的变化关系，对螺杆膨胀机的运行特性、运行效果进行探索和研究在地热发电技术的开发和利用管理上具有很大的应用推广价值。

众所周知，风力发电是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。风能作为一种清洁的可再生能源，而且风是一种潜力很大的新能源，所以，越来越受到世界各国的重视。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成；风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。但在额定风速以上，由于过大的风力会对风力发电机组造成冲击，降低了发电效率和风力发电机组的使用寿命。

目前，变桨距系统是在风力发电机组中，通过对桨距角的主动控制可以克服定桨距或被动失速调节的许多缺点。变桨距系统的重要部件是变桨装置。变桨装置就是在额定风速以上，根据风速的变化随时调节桨距角，控制吸收的风能，一方面保证获得最大的能量，另一方面减少风力对风力发电机组的冲击。变桨距控制与变速恒频控制相结合，最终提高了整个风力发电系统的发电效率和电能质量。

鉴于变桨装置在风力发电机组运行及安全性能方面占据如此重要的地位，而且在实际运行中，基本上所有的命令都是由风力发电机组的主控系统来给出，而风电机组主控系统的核心部件是风机主控PLC。所以单独对变桨装置进行测试，并不能完全反应变桨装置的好坏，所以必须模拟现场运行情况，风机主控PLC与变桨装置协作运行并完成所有测试项目。

但是，现有技术中，没有一套电动变桨装置和风机主控PLC的场内联调试验方法，通常需要在风机整体吊装完毕后，才能进行完整的测试，这样就存在着给设备维护和系统改善带来了诸多不便、整机运行过程中很多故障不能提前暴露出来，同时这样的现场测试也会给机组整体安全性造成威胁的技术问题。

针对上述问题，中国专利公开号为CN103257315A公开了一种风力发电机组主控系统与电动变桨距系统试验装置，涉及风力发动机领域。变桨装置包括变桨电机，负载控制装置包括加载电机；所述上位机通过主控风轮仿真装置分别与变桨装置和负载控制装置连接，所述变桨电机与加载电机轴连接，上位机通过主控风轮仿真装置向风机主控PLC发送满足风机运行的风速风向等信号的同时，向负载控制装置发送风力载荷信号，通过加载电机对变桨电机输出轴施加扭矩。本发明的有益效果是：风机主控PLC与变桨装置分别形成了闭环，可以进行协调控制；测试人员能根据现场不同的工况输入不同的模型，对主控和变桨进行多方面的性能测试，从而提高了工厂内的测试水平和产品的适应能力等优点。

目前发电机组的远程监控是非常有需要的，发电机组频繁工作下转速、水温、油压等数据对于分析这款发电机组运行稳定性具有重要的作用；目前发电机组行业对于产品的性能是格外重视的，性能就反应在数据上面，一款自动化的监控测试系统的重要性不言而喻。传统的测试机房是需要操作员频繁进入运行机组的试机房去通过观察控制器手动的抄写数据，现场发电机组运行产生的噪声对操作员身体造成损害，改系统软件能够很好的解决这个问题；目前测试系统针对定速机测试的比较多，功能较为单一只能进行定速测试，且未对负载的情况进行检测；另外，目前同行业中发电机测试软件大多使用第三方开发的系统，这对于后期的升级迭代存在不便之处。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供用于发电机组性能测试和管理的系统，它采用的是串口编程方案，使用MSComm控件进行通讯，协议采用的是标准的modbus-485协议，按照协议发送指令给下位机，进行测试和接收数据区的操作，对采集到的长数据进行归类分析，提取出对应的数据区，并且对数据进行实时保存到数据库的操作，可提供给操作员查询历史数据，以及导出测试数据的操作后期维护升级存在优势，该类软件对于发电机组的测试重要性不言而喻，可以有效避免测试环境对测试员身体造成职业损伤。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

用于发电机组性能测试和管理的系统，包括发电机组、开关柜、负载箱、高性能连接电缆和发电机组性能测试系统，所述发电机组、开关柜和负载箱之间均通过连接电缆电性连接，所述发电机组性能测试系统包括通讯设置模块、动态监控模块、机组监控模块、自动控制模块、手动控制模块、主数据查询模块和用户管理模块，所述机组监控模块电性连接有发电机组远程监控系统，所述发电机组远程监控系统包括数据监控单元、事件记录单元、数据曲线单元和副数据查询单元，所述发电机组、开关柜和负载箱内均设置有对应的传感器，所述传感器采集发电机组、开关柜和负载箱的压力、水温和转速数据并传送给PLC，所述PLC进行数据存储并传递至上位机，所述上位机会进行数据保存并进行数据的图标显示，所述上位机可同时进行指令下达至PLC，所述PLC根据指令进行控制，所述发电机组电性连接有机组控制器，采用串口编程方案，使用MSComm控件进行通讯，协议采用的是标准的modbus-485协议，按照协议发送指令给下位机，进行测试和接收数据区的操作，对采集到的长数据进行归类分析，提取出对应的数据区，并且对数据进行实时保存到数据库的操作，可提供给操作员查询历史数据，以及导出测试数据的操作后期维护升级存在优势，该类软件对于发电机组的测试重要性不言而喻，可以有效避免测试环境对测试员身体造成职业损伤。

进一步的，所述数据曲线模块可提供实时数据的数据曲线，能够进行添加不同数据的操作。

进一步的，所述数据查询模块可供查询历史数据，导出excel报表的功能。

进一步的，所述自动控制模块可提供测试时发电机组基本参数，客户代码的输入，并且输入负载进行发电机组性能测试。

进一步的，所述输出开关柜相当于一个空开加上电压表及电流表，电压电流数据传送至PLC。

进一步的，所述发电机组与机组控制器之间通过485串口线通信，通信性能稳定可靠。

进一步的，所述高性能连接电缆表面包裹层采用改性橡胶绝缘屏蔽材料，所述改性橡胶绝缘屏蔽材料包括石墨尼龙、特氟龙和可发性聚苯乙烯，高性能连接电缆内芯截面的选用根据所使用的电路、元件设备的不同，充分满足其发热和允许电压损失的要求，用于信号检测、通信方面的信号电缆使用包裹有改性橡胶绝缘屏蔽材料的电缆以确保信号的传送不受外界的干扰。

进一步的，所述改性橡胶绝缘屏蔽材料中还掺有气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料，所述气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料的占比比例为2:1:0.3，该比例下的复合材料具有极强的抗冻、耐磨性能，可有效保护高性能连接电缆内芯。

进一步的，所述高性能连接电缆表面包裹层与高性能连接电缆内芯之间抽成真空，所述高性能连接电缆表面包裹层表面涂覆有超滑防腐涂层，在绝缘内表面和外表面的应力控制层，由于是紧贴着绝缘表面的光滑表面，从而减少应力集中并使间隙减到最小，以防这种间隙中，空气的电离使某些绝缘材料逐渐损坏，导致完全破坏。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案采用串口编程方案，使用MSComm控件进行通讯，协议采用的是标准的modbus-485协议，按照协议发送指令给下位机，进行测试和接收数据区的操作，对采集到的长数据进行归类分析，提取出对应的数据区，并且对数据进行实时保存到数据库的操作，可提供给操作员查询历史数据，以及导出测试数据的操作后期维护升级存在优势，该类软件对于发电机组的测试重要性不言而喻，可以有效避免测试环境对测试员身体造成职业损伤。

(2)数据曲线模块可提供实时数据的数据曲线，能够进行添加不同数据的操作，数据查询模块可供查询历史数据，导出excel报表的功能，自动控制模块可提供测试时发电机组基本参数，客户代码的输入，并且输入负载进行发电机组性能测试。

(3)输出开关柜相当于一个空开加上电压表及电流表，电压电流数据传送至PLC，发电机组与机组控制器之间通过485串口线通信，通信性能稳定可靠。

(4)高性能连接电缆表面包裹层采用改性橡胶绝缘屏蔽材料，改性橡胶绝缘屏蔽材料包括石墨尼龙、特氟龙和可发性聚苯乙烯，高性能连接电缆内芯截面的选用根据所使用的电路、元件设备的不同，充分满足其发热和允许电压损失的要求，用于信号检测、通信方面的信号电缆使用包裹有改性橡胶绝缘屏蔽材料的电缆以确保信号的传送不受外界的干扰。

(5)改性橡胶绝缘屏蔽材料中还掺有气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料，气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料的占比比例为2:1:0.3，该比例下的复合材料具有极强的抗冻、耐磨性能，可有效保护高性能连接电缆内芯。

(6)高性能连接电缆表面包裹层与高性能连接电缆内芯之间抽成真空，高性能连接电缆表面包裹层表面涂覆有超滑防腐涂层，在绝缘内表面和外表面的应力控制层，由于是紧贴着绝缘表面的光滑表面，从而减少应力集中并使间隙减到最小，以防这种间隙中，空气的电离使某些绝缘材料逐渐损坏，导致完全破坏。

附图说明

图1为本发明的测试控制线路结构示意图；

图2为本发明的开关柜第一部分系统连接结构示意图；

图3为本发明的开关柜第二部分系统连接结构示意图；

图4为本发明的1号负载箱的系统连接结构示意图；

图5为本发明的2号负载箱的系统连接结构示意图；

图6为本发明的发电机组远程监控系统的结构示意图；

图7为本发明的发动机组性能测试软件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，术语“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，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

实施例1：

用于发电机组性能测试和管理的系统，包括发电机组、开关柜、负载箱、高性能连接电缆和发电机组性能测试系统，发电机组、开关柜和负载箱之间均通过连接电缆电性连接，请参阅图2、图3、图4和图5，负载箱包括1号负载箱和2号负载箱，且1号负载箱和2号负载箱均与开关柜电性连接，发电机组性能测试系统包括通讯设置模块、动态监控模块、机组监控模块、自动控制模块、手动控制模块、主数据查询模块和用户管理模块，请参阅图7，以上模块的查看和操作分别可在显示终端上的发电机组性能测试软件上通过通讯设置界面、动态监控界面、机组监控界面、自动控制界面、手动控制界面、主数据查询界面和用户管理界面实现，机组监控模块电性连接有发电机组远程监控系统，发电机组远程监控系统包括数据监控单元、事件记录单元、数据曲线单元和副数据查询单元，请参阅图6，用户可在显示终端上的数据监控界面、事件记录界面、数据曲线界面和副数据查询界面对应查看数据监控单元、事件记录单元、数据曲线单元和副数据查询单元，发电机组、开关柜和负载箱内均设置有对应的传感器，传感器采集发电机组、开关柜和负载箱的压力、水温和转速数据并传送给PLC，PLC进行数据存储并传递至上位机，上位机会进行数据保存并进行数据的图标显示，上位机可同时进行指令下达至PLC，PLC根据指令进行控制，发电机组电性连接有机组控制器，采用串口编程方案，使用MSComm控件进行通讯，协议采用的是标准的modbus-485协议，按照协议发送指令给下位机，进行测试和接收数据区的操作，对采集到的长数据进行归类分析，提取出对应的数据区，并且对数据进行实时保存到数据库的操作，可提供给操作员查询历史数据，以及导出测试数据的操作后期维护升级存在优势，该类软件对于发电机组的测试重要性不言而喻，可以有效避免测试环境对测试员身体造成职业损伤。

数据曲线模块可提供实时数据的数据曲线，能够进行添加不同数据的操作；数据查询模块可供查询历史数据，导出excel报表的功能；自动控制模块可提供测试时发电机组基本参数，客户代码的输入，并且输入负载进行发电机组性能测试。

输出开关柜相当于一个空开加上电压表及电流表，电压电流数据传送至PLC；发电机组与机组控制器之间通过485串口线通信，通信性能稳定可靠。

高性能连接电缆表面包裹层采用改性橡胶绝缘屏蔽材料，改性橡胶绝缘屏蔽材料包括石墨尼龙、特氟龙和可发性聚苯乙烯，高性能连接电缆内芯截面的选用根据所使用的电路、元件设备的不同，充分满足其发热和允许电压损失的要求，用于信号检测、通信方面的信号电缆使用包裹有改性橡胶绝缘屏蔽材料的电缆以确保信号的传送不受外界的干扰。

改性橡胶绝缘屏蔽材料中还掺有气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料，气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料的占比比例为2:1:0.3，该比例下的复合材料具有极强的抗冻、耐磨性能，可有效保护高性能连接电缆内芯。

高性能连接电缆表面包裹层与高性能连接电缆内芯之间抽成真空，高性能连接电缆表面包裹层表面涂覆有超滑防腐涂层，在绝缘内表面和外表面的应力控制层，由于是紧贴着绝缘表面的光滑表面，从而减少应力集中并使间隙减到最小，以防这种间隙中，空气的电离使某些绝缘材料逐渐损坏，导致完全破坏。

相较于现有技术，本发明存在如下优势：

一、该系统通过在用户机组安装GPRS模块，模块和机组之间通过485通讯，采集到的数据发送到我们的服务器，数据都是通过虚拟串口进行传输，该软件可通过北京亚控组态软件进行编写，能够采集到这部分数据；

二、该软件通过modbus协议进行通讯，发送指令给PLC控制发电机组的运行，通过采集控制器上的数据，对这数据进行曲线显示并且实时保存，该软件是用来测试我司产品的性能，用于公司的测试机房。解决了操作员频繁进入测试机房抄写数据的麻烦，全部实现自动化，单独的办公室内监控测试机房机组数据，能够对数据进行测试报表输出的功能，实现自动化的操作；

三、该系统软件使用modbus协议和下位机进行通讯，通过协议发送指令到下位机，下位机执行操作改变发电机组转速和频率，上位机软件接收下位机返回的数据，通过处理这部分数据显示在界面上，界面包含实时数据的曲线，并且该软件会对这部分实时数据进行实时保存的操作，并且提供用户查询历史数据的功能，本系统就上述缺陷方面进行重新设计，使其针对测试的发电机组类型更加的多，包含定速机和变速机，可以测试的功能有定速测试，变速测试，突加突卸测试，该系统用来测试发电机组性能，并且记录数据导出报表。该系统对原有测试系统进行升级，可以测试变速机、定速机、包含的测试有定速控制测试、变速控制测试、突加突卸测试的功能，基本涵盖用户所需测试的发电机组；

四、使用的VB6.0，采用的是串口编程方案，使用MSComm控件进行通讯，协议采用的是标准的modbus-485协议，按照协议发送指令给下位机，进行测试和接收数据区的操作，对采集到的长数据进行归类分析，提取出对应的数据区，并且对数据进行实时保存到数据库的操作，可提供给操作员查询历史数据，以及导出测试数据的操作后期维护升级存在优势，该类软件对于发电机组的测试重要性不言而喻，可以有效避免测试环境对测试员身体造成职业损伤。

五、高性能连接电缆表面包裹层采用改性橡胶绝缘屏蔽材料，高性能连接电缆内芯截面的选用根据所使用的电路、元件设备的不同，充分满足其发热和允许电压损失的要求，用于信号检测、通信方面的信号电缆使用包裹有改性橡胶绝缘屏蔽材料的电缆以确保信号的传送不受外界的干扰；掺有气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料的改性橡胶绝缘屏蔽材料具有极强的抗冻、耐磨性能，可有效保护高性能连接电缆内芯，从而保证该发电机组性能测试和管理的系统运行稳定性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：包括发电机组、开关柜、高性能连接电缆和发电机组性能测试系统，所述发电机组、开关柜和负载箱之间均通过连接电缆电性连接，所述发电机组性能测试系统包括通讯设置模块、动态监控模块、机组监控模块、自动控制模块、手动控制模块、主数据查询模块和用户管理模块，所述机组监控模块电性连接有发电机组远程监控系统，所述发电机组远程监控系统包括数据监控单元、事件记录单元、数据曲线单元和副数据查询单元，所述发电机组、开关柜和负载箱内均设置有对应的传感器，所述传感器采集发电机组、开关柜和负载箱的压力、水温和转速数据并传送给PLC，所述PLC进行数据存储并传递至上位机，所述上位机会进行数据保存并进行数据的图标显示，所述上位机可同时进行指令下达至PLC，所述PLC根据指令进行控制，所述发电机组电性连接有机组控制器。

2.根据权利要求1所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述数据曲线模块可提供实时数据的数据曲线，能够进行添加不同数据的操作。

3.根据权利要求1所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述数据查询模块可供查询历史数据，导出excel报表的功能。

4.根据权利要求1所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述自动控制模块可提供测试时发电机组基本参数，客户代码的输入，并且输入负载进行发电机组性能测试。

5.根据权利要求1所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述输出开关柜相当于一个空开加上电压表及电流表，电压电流数据传送至PLC。

6.根据权利要求1所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述发电机组与机组控制器之间通过485串口线通信。

7.根据权利要求1所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述高性能连接电缆表面包裹层采用改性橡胶绝缘屏蔽材料，所述改性橡胶绝缘屏蔽材料包括石墨尼龙、特氟龙和可发性聚苯乙烯。

8.根据权利要求7所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述改性橡胶绝缘屏蔽材料中还掺有气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料。

9.根据权利要求8所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述气凝胶复合材料、聚全氟乙丙烯以及改性碳纤维与环氧树脂结合而成的复合材料的占比比例为2:1:0.3。

10.根据权利要求7所述的用于发电机组性能测试和管理的系统，其特征在于：所述高性能连接电缆表面包裹层与高性能连接电缆内芯之间抽成真空，所述高性能连接电缆表面包裹层表面涂覆有超滑防腐涂层。