CN111812539A - 一种船舶电源远程测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种船舶电源远程测试系统，包含：若干个测试单元；测试单元包含：测试电源，用于生成额定电压、额定频率的交流电；负载单元，包含若干电阻负载单元、若干电抗负载单元、若干个接触器，电阻负载单元、电抗负载单元具有设定的电阻值、电抗值，一个接触器对应一个电阻负载单元或电抗负载单元，电阻负载单元、电抗负载单元通过对应的接触器并联联接测试电源；控制单元，其信号连接所述接触器，根据外部输入的功率因数、测试功率值、功率微调指令，驱动接触器进行分闸/合闸，实现调整负载单元的实际功率值达到预设精度。本发明还提供一种船舶电源远程测试方法。本发明能够提高船舶电源测试的效率及精度。
Description
技术领域
本发明涉及船舶电源领域，特别涉及一种船舶电源远程测试系统及方法。
背景技术
为保证船舶安全航行，在船舶电源正式使用前需要进行测试，即测试其在设定的功率下能否有效工作设定的时长。例如，测试船舶电源在15KW的有功功率下，能否达到稳定工作100小时。或者还需要根据功率因素，同时测量在设定的有功功率和无功功率下，能否达到设定的工作时长。
随着船舶上配备的电源种类越来越多，船舶电源测试系统也需要不断更新。通过对船舶电源测试系统进行多样化设计，满足不同种类船舶电源的测试需求。其中400Hz中频电源被广泛应用于船舶设备。对于400Hz中频电源的测试需要在不同阻值的负载装置下进行，且船舶上400Hz中频交流电源分布较多，如何提高400Hz中频交流电源的测试效率是当前需要解决的问题。
另一方面，在对船舶交流电源进行测试时，负载装置的精度要求很高。例如，400Hz中频交流负载精度要求控制在1kW之内。然而在船舶电源测试过程中，由于测试电源与负载之间距离较远，长距离的引线会造成测试电源的电压下降，影响测试精度。同时，负载本身的发热(受负载排布、负载性能影响)也会对电源测试准确度产生影响。如何控制负载精度(负载的实际功率与船舶电源视在功率的差值要小于设定的阈值)来保证船舶电源测试的准确度，成为船舶电源测试中另一个需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种船舶电源远程测试系统及方法。本发明设置有与测试电源对应的负载单元，所述负载单元包含若干电阻负载单元、若干电抗负载单元，所述电阻负载单元、电抗负载单元具有设定的电阻值、电抗值并通过对应的接触器连接测试电源。控制器根据上位机远程输入的功率因数、视在功率值、功率微调指令，驱动部分接触器闭合，实现调整所述负载单元的实际功率值达到预设精度，满足船舶电源测试需求。
为了达到上述目的，本发明提供一种船舶电源远程测试系统，包含：若干个测试单元
所述测试单元包含：测试电源、负载单元、控制单元；
所述测试电源用于生成额定电压、额定频率的交流电；
所述负载单元包含若干电阻负载单元、若干电抗负载单元、若干个接触器；所述电阻负载单元、电抗负载单元具有设定的电阻值、电抗值；一个所述接触器对应一个电阻负载单元或电抗负载单元，电阻负载单元、电抗负载单元通过对应的接触器并联联接所述测试电源；
所述控制单元信号连接所述接触器，控制单元根据外部输入的功率因数、视在功率值、功率微调指令，控制所述接触器进行分闸/合闸，实现调整所述负载单元的实际功率值达到预设精度。
优选的，所述电阻负载单元包含若干串联的电阻器；所述电抗负载单元包含一个电抗器。
优选的，所述的船舶电源远程测试系统，还包含上位机，所述上位机通讯连接所述控制单元，用于向控制单元发送所述功率因数、视在功率值、功率微调指令。
优选的，所述测试单元还包含功率仪，其连接设置在所述负载单元与控制单元之间，用于测试、显示负载单元的实际功率值，控制单元将所述实际功率值发送给上位机。
优选的，所述负载单元、控制单元、功率仪均设置在负载箱中，所述负载箱设有散热通孔。
优选的，所述船舶电源远程测试系统还包含散热风机，其设置在所述负载箱中。
优选的，所述电阻器包含U形电阻管及固定套设在所述电阻管外部的散热螺纹管；若干个U形电阻管通过铜排串联连接成一个电阻负载单元。
一种船舶电源远程测试方法，采用本发明所述的船舶电源远程测试系统实现的，包含步骤：
S1、工作人员通过上位机向控制单元输入功率因数、视在功率值；
S2、控制单元根据所述功率因数、视在功率值，按照内置的程序选取负载单元内若干接触器；控制单元驱动所选取的接触器闭合，且驱动所有其他未选取的接触器断开，调整所述负载单元的实际功率值达到视在功率值。
所述船舶电源远程测试方法，还包含步骤：
S3、功率仪采集负载单元的实际功率值；控制单元还将所述实际功率值发送给上位机；
S4、工作人员根据实际功率值与所述视在功率值的差值通过上位机输入对应的功率微调指令；
S5、控制单元根据所述功率微调指令和内置的程序重新选取负载单元内若干接触器；控制单元驱动所选取的接触器闭合，且驱动所有其他未选取的接触器断开，实现调整所述负载单元的实际功率值满足预设精度。
所述功率微调指令用于指示对负载单元进行加载/减载；所述功率微调指令还包含基于所述实际功率值对负载单元进行加载/减载的幅度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明通过调整连接测试电源的负载单元，保证了船舶电源的测试电源能够在设定的测试功率下进行电源测试，并通过调整负载单元的实际功率值达到预设精度，保证了船舶电源测试结果的准确性；
2)通过本发明能够在多种测试功率下，测试船舶电源能否有效工作设定的时长，满足船舶电源的多样化测试需求；
3)本发明能够对若干船舶电源(也即测试电源)进行测试，大大提高了测试效率；
4)本发明结构简单、具有良好的散热性能，能够防止负载单元的阻抗值因温度变化，影响船舶电源测试功率。本发明中，工作人员可以通过上位机对多个测试电源的测试过程同时进行远程控制，大大节约了人力资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1、图2为本发明的船舶电源远程测试系统结构示意图；
图3为实施例一中，测试单元所包含的七组电阻负载单元示意图；
图4为本发明的船舶电源远程测试方法示意图；
图5为本发明的电阻器结构示意图；
图6为实施例一中负载单元电性连接测试电源示意图；
图中：1、测试单元；
11、测试电源；12、负载单元；120、电阻负载单元；121、电阻器；1211、电阻管；1212、散热螺纹管；1213、绝缘瓷套；1214、螺纹套管；122、电抗负载单元；123、接触器；13、PLC控制单元；
2、上位机；
3、铜排；31、安装孔；4、功率仪；5、负载箱；
R1～R7：第一电阻负载单元～第七电阻负载单元。
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。
如图1、图2所示，本发明提供一种船舶电源远程测试系统，包含：若干个测试单元1和上位机2。
所述测试单元1包含：测试电源11、负载单元12、控制单元、功率仪4、散热风机。其中，所述负载单元12、控制单元、功率仪4、散热风机(图中未示出)均设置在负载箱5中，所述负载箱5设有散热通孔。
所述测试电源11用于生成额定电压、额定频率的交流电；
如图2所示，所述负载单元12包含若干电阻负载单元120、若干电抗负载单元122、若干个接触器123。所述电阻负载单元120、电抗负载单元122具有设定的电阻值、电抗值。一个所述接触器123对应一个电阻负载单元120或电抗负载单元122，电阻负载单元120、电抗负载单元122通过对应的接触器123并联联接所述测试电源11。在本发明的实施例中，所述电阻负载单元120包含若干串联的电阻器121；如图5所示，所述电阻器121包含U形电阻管1211及固定套设在所述电阻管1211外部的散热螺纹管1212，U形电阻管1211的开口端还设有绝缘瓷套1213和螺纹套管1214，U形电阻管1211通过螺纹套管1214安装在铜排3上。如图3所示，在本发明的实施例中，铜排3设有用于安装电阻管的U形电阻管的安装孔31，U形电阻管1211的螺纹套管1214通过螺母固定安装在所述安装孔内31并垂直于所述铜排3。一个电阻负载单元120内的所有U形电阻管1211均串联连接。所述电抗负载单元122包含一个电抗器。
如图2所示，所述控制单元信号连接所述接触器123和上位机2。控制单元根据上位机2输入的功率因数、视在功率值，控制所述接触器123进行分闸/合闸，调整所述负载单元12的实际功率值为视在功率值。在本发明的实施例中，所述控制单元可以为PLC控制单元13。然而，实际测试中，由于电阻负载单元120、电抗负载单元122长时间运行会产生热量，进而使得负载单元12的实际功率值与视在功率值存在差异。另一方面，由于通常测试电源11与负载单元12距离较远，因此从测试电源11到负载单元12的供电线路中会产生压降，也会造成负载单元12的实际功率值与视在功率值不同。需要使负载单元12的实际功率值与视在功率值的差值小于设定的阈值，以满足测试精度，
如图2所示、所述功率仪4连接电阻负载单元120、电抗负载单元122、控制单元；功率仪4用于测试、显示负载单元12的实际功率值，并通过控制单元将所述实际功率值发送给上位机2。上位机2根据接收的实际功率值与视在功率值的差值，生成一个功率微调指令，并发送给PLC控制单元13。PLC控制单元13根据所述功率微调指令，重新调整需要闭合或断开的接触器123，实现负载单元12的实际功率值达到预设精度
本发明还提供一种船舶电源远程测试方法，采用本发明所述的船舶电源远程测试系统实现的，如图4所示，包含步骤：
S1、上位机2向控制单元输入功率因数、视在功率值；
S2、控制单元内预置有程序，所述程序被配置为根据所述功率因素、视在功率值选择若干电阻负载单元120和电抗负载单元122，使得所选取的电阻负载单元120和电抗负载单元122的功率值之和最接近于所述视在功率值；控制单元根据所述功率因数、视在功率值，按照内置的程序选取负载单元12内若干接触器123；控制单元驱动所选取的接触器123闭合，且驱动所有其他未选取的接触器123断开，调整所述负载单元12的实际功率值达到视在功率值。
优选的，所述船舶电源远程测试方法，还包含步骤：
S3、功率仪4采集负载单元12的实际功率值；控制单元还将所述实际功率值发送给上位机2；
S5、控制单元根据所述功率微调值和内置的程序重新选取负载单元12内若干接触器123；控制单元驱动所选取的接触器123闭合，且驱动所有其他未选取的接触器123断开，实现调整所述负载单元12的实际功率值满足预设精度。
S4、工作人员根据实际功率值与所述视在功率值的差值通过上位机2输入对应的功率微调指令；所述功率微调指令用于指示对负载单元进行加载/减载；所述功率微调指令还包含基于所述实际功率值对负载单元进行加载/减载的幅度；在本发明的实施例中，通过功率微调指令，指示控制单元基于所述实际功率值将负载单元的功率加载/减载0.2％、1％或5％(实现三档可调)。
S5、控制单元根据所述功率微调指令和内置的程序重新选取负载单元内若干接触器；控制单元驱动所选取的接触器闭合，且驱动所有其他未选取的接触器断开，实现调整所述负载单元的实际功率值满足预设精度。
实施例一
本实施例中，测试电源11的额定电压115/200V，频率400Hz，视在功率50kVA，功率因素0.8，负载单元12的实际功率与视在功率差值的阈值(测试精度)为1kW。
U形电阻管1211内的电热丝为Ni80Cr20，电阻管1211内的填充料采用氧化镁，散热螺纹管1212采用SUS304材料。本发明的电阻器121具有耐酸碱、耐盐雾和使用寿命长等特点。如图3所示，在本实施例中负载单元12包含七个电阻负载单元，且每个电阻负载单元包含了若干根相同的电阻器121。所述七个电阻负载单元分别为第一电阻负载单元R1至第七电阻负载单元R7。表1包含了第一至第七电阻负载单元的有功功率、每个电阻负载单元所包含的单根电阻器121的有功功率，电阻器121的数量。通过控制电阻负载单元内电阻器121的数量及电阻值，使每组电阻负载单元在额定电压达到表1中所示的有功功率(此为现有技术)。如图3所示，通过电阻器121的错落排布，实现降低负载箱内的温度。同时，通过所述散热螺纹管1212进一步降低U型电阻管1211的温度，防止对船舶电源测试结果产生影响。另一方面，通过设置在负载箱内的散热风机，有效地帮助负载单元12散热，进一步保证了船舶电源测试精度。
表1
本实施例的负载单元包含了七个电抗负载单元122，分别为第一至第七电抗负载单元，七个电抗负载单元的总功率为37.5kVar。每个电抗负载单元122包含一个具有设定电抗值的电抗器。本发明的实施例中，电抗器选用干式铁芯并联电抗器，电抗器硅钢片材料为23Q085取向硅钢，电抗器线圈主要材料选用聚酰亚胺耐高频铜线。通过控制电抗负载单元内电抗器的电抗值，使每个电抗负载单元122在额定电压达到表2中所示的无功功率(此为现有技术)。每个电抗负载单元122的无功功率如表2所示：
表2
图6为本实施例中负载单元电性连接测试电源示意图。本实施例中，视在功率为50KW，功率因素为0.8，负载单元中的若干个电阻负载单元总功率应该为40KW，若干个电抗负载单元的总功率应该为10KW。PLC控制单元13驱动第一、第二、第三电阻负载单元的接触器123闭合，同时驱动第二、第六、第七电抗负载单元的接触器123闭合，其他所有接触器123断开，此时负载单元的总功率应当为49.75kW，满足测试精度的需求。
然而，实际测试中，负载单元的实际功率会与根据表1、表2得出理想的计算结果存在差异(由于测试电源引线的压降等造成的)，若测试仪测得负载单元12的实际功率值为48.6KW，工作人员通过上位机2生成对负载单元加载1％的功率微调指令，负载单元需要加载的功率为0.486KW，PLC控制单元13进一步驱动第七电阻负载单元的接触器123闭合，以使得负载单元的功率达到48.6+1＝49.6KW，(此时PLC控制单元13选择第一、第二、第三、第七电阻负载单元的接触器123，第二、第六、第七电抗负载单元的接触器123闭合，其他接触器123断开)。实现船舶电源达到测试精度要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种船舶电源远程测试系统，其特征在于，包含：若干个测试单元
所述测试单元包含：测试电源、负载单元、控制单元；
所述测试电源用于生成额定电压、额定频率的交流电；
所述负载单元包含若干电阻负载单元、若干电抗负载单元、若干个接触器；所述电阻负载单元、电抗负载单元具有设定的电阻值、电抗值；一个所述接触器对应一个电阻负载单元或电抗负载单元，电阻负载单元、电抗负载单元通过对应的接触器并联联接所述测试电源；
所述控制单元信号连接所述接触器，控制单元根据外部输入的功率因数、视在功率值、功率微调指令，控制所述接触器进行分闸/合闸，实现调整所述负载单元的实际功率值达到预设精度。
2.如权利要求1所述的船舶电源远程测试系统，其特征在于，所述电阻负载单元包含若干串联的电阻器；所述电抗负载单元包含一个电抗器。
3.如权利要求1所述的船舶电源远程测试系统，其特征在于，还包含上位机，所述上位机通讯连接所述控制单元，用于向控制单元发送所述功率因数、视在功率值、功率微调指令。
4.如权利要求3所述的船舶电源远程测试系统，其特征在于，所述测试单元还包含功率仪，其连接设置在所述负载单元与控制单元之间，用于测试、显示负载单元的实际功率值，控制单元将所述实际功率值发送给上位机。
5.如权利要求4所述的船舶电源远程测试系统，其特征在于，所述负载单元、控制单元、功率仪均设置在负载箱中，所述负载箱设有散热通孔。
6.如权利要求5所述的船舶电源远程测试系统，其特征在于，还包含散热风机，其设置在所述负载箱中。
7.如权利要求2所述的船舶电源远程测试系统，其特征在于，所述电阻器包含U形电阻管及固定套设在所述电阻管外部的散热螺纹管；若干个U形电阻管通过铜排串联连接成一个电阻负载单元。
8.一种船舶电源远程测试方法，采用如权利要求1至7任一所述的船舶电源远程测试系统实现的，其特征在于，包含步骤：
S1、工作人员通过上位机向控制单元输入功率因数、视在功率值；
S2、控制单元根据所述功率因数、视在功率值，按照内置的程序选取负载单元内若干接触器；控制单元驱动所选取的接触器闭合，且驱动所有其他未选取的接触器断开，调整所述负载单元的实际功率值达到视在功率值。
9.如权利要求8所述的船舶电源远程测试方法，其特征在于，还包含步骤：
S3、功率仪采集负载单元的实际功率值；控制单元还将所述实际功率值发送给上位机；
S4、工作人员根据实际功率值与所述视在功率值的差值通过上位机输入对应的功率微调指令；
S5、控制单元根据所述功率微调指令和内置的程序重新选取负载单元内若干接触器；控制单元驱动所选取的接触器闭合，且驱动所有其他未选取的接触器断开，实现调整所述负载单元的实际功率值满足预设精度。
10.如权利要求9所述的船舶电源远程测试方法，其特征在于，所述功率微调指令用于指示对负载单元进行加载/减载；所述功率微调指令还包含基于所述实际功率值对负载单元进行加载/减载的幅度。
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