CN112051503A - 一种柴油发电机组多路市电监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柴油发电机组多路市电监测装置，包括电压检测装置，用于检测第一市电回路和第二市电回路；控制单元，用于获得柴油发电机组的故障检测模块；故障检测模块，用于检测柴油发电机组是否出现故障；所述故障检测模块包括数据采集模块和计算模块；第一市电接触器，连接第一市电回路和用于驱动第一市电接触器启动或关闭的第一市电接触器驱动模块；第二市电接触器，连接第二市电回路和用于驱动第二市电接触器启动或关闭的第二市电接触器驱动模块；柴油发电机组接触器，连接柴油发电机组和用于驱动柴油发电机组启动或关闭的柴油发电机组驱动模块；操作模块，包括用于设定电源输出优先级的优先级开关；控制器，包括定时器和休眠模块。
Description
技术领域
本发明涉及市电检测技术领域，更具体地，涉及一种柴油发电机组多路市电监测装置。
背景技术
随着国民经济发展，人们对供电可靠性的要求越来越高，人们对电源系统要求越来越高。目前柴油发电机组作为备用电源已经在很多行业应用成熟，常用领域有医院、银行、军事设施、工业、酒店、小区、商场等领域，都是毕不可少的备用应急电源。
柴油发电机组大多数是做为备用电源使用，优先使用市电，当市电处于故障失电后，通过发电机组监测系统自动识别让机组自启动运行输出电源而人们对柴油发电机组的故障检测和供电可靠性也提出了新要求。现有的柴油发电机组在智能化控制的过程中，通常采用人工检测，使得管理人员无法实时了解监控柴油发电机组的实际工作情况，一旦柴油发电机发生故障，将造成维修不及时的问题，严重影响负载的使用，具有操作不便和智能化特性差的问题。目前，大多数工厂、小区、大型商业场、医疗、银行所都有双市电回路，有些用户要求两个市电回路全部停电后发电机才启动送电，有的则需要其中任何一路市电失电后发电机都要启动供电，但目前柴油发电机组只能监控一路市电回路，达不到用户对柴油发电机组的多种情况下的启动需求。
发明内容
本发明提出一种能够实时了解监控柴油发电机组的实际工作情况、检测柴油发电机组故障、能够同时监控两个市电回路并能对电源输出进行自由选择的柴油发电机组多路市电监测装置。
为达到上述目的，提出一种柴油发电机组多路市电监测装置，包括：
电压检测装置，用于检测第一市电回路和第二市电回路；
控制单元，用于获得柴油发电机组的故障检测模块；
故障检测模块，用于检测柴油发电机组是否出现故障；所述故障检测模块包括数据采集模块和计算模块；所述数据采集模块安装于柴油发电机组的各个测量点上，用于测量柴油发电机组的实时环境数据；所述计算模块用于存储大量故障状态下数据采集模块测量出的历史环境数据，依据历史数据建立故障特征曲线模型并利用故障特征曲线模型对柴油发电机组的运行状态进行判定；
第一市电接触器，连接第一市电回路和用于驱动第一市电接触器启动或关闭的第一市电接触器驱动模块；
第二市电接触器，连接第二市电回路和用于驱动第二市电接触器启动或关闭的第二市电接触器驱动模块；
柴油发电机组接触器，连接柴油发电机组和用于驱动柴油发电机组启动或关闭的柴油发电机组驱动模块；
操作模块，包括用于设定电源输出优先级的优先级开关；
控制器，包括定时器和休眠模块，用于接收电压检测装置、故障检测模块、操作模块的信息并控制第一市电接触器、第二市电接触器、柴油发电机组接触器。
特别的，所述数据采集模块包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、振动传感器、扭矩传感器、转速传感器、噪声传感器、有害气体传感器。
特别的，所述电压信号采集电路包括电压传感器、运算放大器、电阻、电位器和A/D转换器；所述电位器包括第一静接点、第二静接点和动接点；所述电压传感器的输入端分别连接柴油发电机组的输出端；所述电压传感器的信号输出端连接运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的反向输入端连接电阻与所述电位器第一静接点的中间接点；所述电阻一端接地；所述电位器的第二静接点和动接点连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接A/D转换器。
特别的，所述电流信号采集电路包括电流传感器、运算放大器、电阻、电位器和A/D转换器；所述电位器包括第一静接点、第二静接点和动接点；所述电流传感器穿心于柴油发电机组的直流负母线上，所述电压传感器的信号输出端连接运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的反向输入端连接电阻与所述电位器第一静接点的中间接点；所述电阻一端接地；所述电位器的第二静接点和动接点连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接A/D转换器。
特别的，所述操作模块还包括第一市电使用状态指示灯、第二市电使用状态指示灯和发电组使用状态指示灯。
特别的，所述定时器设置的定时时间为5min。
一种柴油发电机组多路市电监测方法，采用上述监测装置，包括以下步骤：
（1）柴油发电机组启动步骤：控制单元控制柴油发电机组接触器启动使柴油发电机组启动；
（2）柴油发电机组故障检测步骤；所述柴油发电机组故障检测步骤包括以下步骤：
a.读取计算模块的历史数据；
b. 计算模块对读取历史环境数据进行预处理，将历史环境数据的无效数据去除获得预处理数据；
c.计算模块将预处理数据作为输入，采用神经网络和机器学习方法建立故障特征曲线模型；
d.计算模块接收数据采集模块的实时环境数据；
e.计算模块将实时环境数据输入至故障特征曲线模型，计算期望故障特征值；
d.对期望故障特征值与实际故障特征值进行偏差统计；
e.根据实际故障特征值采集数据相对于期望故障特征值的波动采用多数投票算法对柴油发电机组运行状态进行判定，并将判定结果传送至控制单元；
（3）电源输出优先级确认步骤：操作模块将电源输出优先级信息发送至控制单元；
（4）市电使用状态检测步骤：若控制单元收到优先级信息为第一市电优先，控制单元控制电压检测装置检测第一市电回路，若电压电压检测装置检测电压为正常值，则控制单元控制第一市电接触器启动；若电压电压检测装置检测电压为非正常值，则控制单元控制第二市电接触器启动；若控制单元收到优先级信息为第二市电优先，控制单元控制电压检测装置检测第二市电回路，若电压电压检测装置检测电压为正常值，则控制单元控制第二市电接触器启动；若电压电压检测装置检测电压为非正常值，则控制单元控制第一市电接触器启动；
（5）定时休眠：控制单元通过休眠模块进入休眠状态，定时器执行一段时间后，控制单元唤醒并返回执行步骤（2）。
特别的，所述神经网络为BP神经网络。
特别的，所述判定结果包括正常运行状态、非正常运行状态和故障状态；所述正常运行状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数超过3%；所述非正常运行状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数为1-3%；所述故障状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数低于1%。
本发明的有益效果：
本发明通过故障检测模块，应用神经网络监控柴油发电机组的实际工作情况，检测柴油发电机组故障；设置电压检测装置、第一市电接触器、第二市电接触器、柴油发电机组接触器和操作模块，能够同时监控两个市电回路并能对电源输出进行自由选择的柴油发电机组多路市电监测装置，满足用户对柴油发电机组的多种情况下的启动需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例的电路图；
图2为本发明实施例市电监测装置的电路结构图；
图3为本发明实施例的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1、图2所示，为本实施例一种柴油发电机组多路市电监测装置，包括：
电压检测装置，用于检测第一市电回路和第二市电回路。
控制单元，用于获得柴油发电机组的故障检测模块。本发明实施例的控制单元采用ARM系列单片机。
故障检测模块，用于检测柴油发电机组是否出现故障。故障检测模块包括数据采集模块和计算模块。数据采集模块安装于柴油发电机组的各个测量点上，用于测量柴油发电机组的实时环境数据。计算模块用于存储大量故障状态下数据采集模块测量出的历史环境数据，依据历史数据建立故障特征曲线模型并利用故障特征曲线模型对柴油发电机组的运行状态进行判定。
第一市电接触器，连接第一市电回路和用于驱动第一市电接触器启动或关闭的第一市电接触器驱动模块。
第二市电接触器，连接第二市电回路和用于驱动第二市电接触器启动或关闭的第二市电接触器驱动模块。
柴油发电机组接触器，连接柴油发电机组和用于驱动柴油发电机组启动或关闭的柴油发电机组驱动模块。
操作模块，包括用于设定电源输出优先级的优先级开关。
控制器，包括定时器和休眠模块，用于接收电压检测装置、故障检测模块、操作模块的信息并控制第一市电接触器、第二市电接触器、柴油发电机组接触器。
数据采集模块包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、振动传感器、扭矩传感器、转速传感器、噪声传感器、有害气体传感器，可分别用于测量出柴油发电机组的电压、电流、振动加速度、扭矩、转速、噪声分别、各种成分的有害含量。
电压信号采集电路包括电压传感器、运算放大器、电阻、电位器和A/D转换器。电位器包括第一静接点、第二静接点和动接点。电压传感器的输入端分别连接柴油发电机组的输出端。电压传感器的信号输出端连接运算放大器的同相输入端。运算放大器的反向输入端连接电阻与电位器第一静接点的中间接点。电阻一端接地。电位器的第二静接点和动接点连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接A/D转换器。
电流信号采集电路包括电流传感器、运算放大器、电阻、电位器和A/D转换器。电位器包括第一静接点、第二静接点和动接点。电流传感器穿心于柴油发电机组的直流负母线上，电压传感器的信号输出端连接运算放大器的同相输入端。运算放大器的反向输入端连接电阻与电位器第一静接点的中间接点。电阻一端接地。电位器的第二静接点和动接点连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接A/D转换器。操作模块还包括第一市电使用状态指示灯、第二市电使用状态指示灯和发电组使用状态指示灯。定时器设置的定时时间为5min。
如图3所示，一种柴油发电机组多路市电监测方法，采用上述监测装置，包括以下步骤：
（1）柴油发电机组启动步骤：控制单元控制柴油发电机组接触器启动使柴油发电机组启动；
（2）柴油发电机组故障检测步骤；所述柴油发电机组故障检测步骤包括以下步骤：
a.读取计算模块的历史数据；
b. 计算模块对读取历史环境数据进行预处理，将历史环境数据的无效数据去除获得预处理数据；
c.计算模块将预处理数据作为输入，采用神经网络和机器学习方法建立故障特征曲线模型；神经网络为BP神经网络；
d.计算模块接收数据采集模块的实时环境数据；
e.计算模块将实时环境数据输入至故障特征曲线模型，计算期望故障特征值；
d.对期望故障特征值与实际故障特征值进行偏差统计；
e.根据实际故障特征值采集数据相对于期望故障特征值的波动采用多数投票算法对柴油发电机组运行状态进行判定，并将判定结果传送至控制单元；判定结果包括正常运行状态、非正常运行状态和故障状态；所述正常运行状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数超过3%；所述非正常运行状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数为1-3%；所述故障状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数低于1%。
（3）电源输出优先级确认步骤：操作模块将电源输出优先级信息发送至控制单元。
（4）市电使用状态检测步骤：若控制单元收到优先级信息为第一市电优先，控制单元控制电压检测装置检测第一市电回路，若电压电压检测装置检测电压为正常值，则控制单元控制第一市电接触器启动；若电压电压检测装置检测电压为非正常值，则控制单元控制第二市电接触器启动；若控制单元收到优先级信息为第二市电优先，控制单元控制电压检测装置检测第二市电回路，若电压电压检测装置检测电压为正常值，则控制单元控制第二市电接触器启动；若电压电压检测装置检测电压为非正常值，则控制单元控制第一市电接触器启动。
（5）定时休眠：控制单元通过休眠模块进入休眠状态，定时器执行5min后，控制单元唤醒并返回执行步骤（2）。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种柴油发电机组多路市电监测装置，其特征在于：包括：
电压检测装置，用于检测第一市电回路和第二市电回路；
控制单元，用于获得柴油发电机组的故障检测模块；
故障检测模块，用于检测柴油发电机组是否出现故障；所述故障检测模块包括数据采集模块和计算模块；所述数据采集模块安装于柴油发电机组的各个测量点上，用于测量柴油发电机组的实时环境数据；所述计算模块用于存储大量故障状态下数据采集模块测量出的历史环境数据，依据历史数据建立故障特征曲线模型并利用故障特征曲线模型对柴油发电机组的运行状态进行判定；
第一市电接触器，连接第一市电回路和用于驱动第一市电接触器启动或关闭的第一市电接触器驱动模块；
第二市电接触器，连接第二市电回路和用于驱动第二市电接触器启动或关闭的第二市电接触器驱动模块；
柴油发电机组接触器，连接柴油发电机组和用于驱动柴油发电机组启动或关闭的柴油发电机组驱动模块；
操作模块，包括用于设定电源输出优先级的优先级开关；
控制器，包括定时器和休眠模块，用于接收电压检测装置、故障检测模块、操作模块的信息并控制第一市电接触器、第二市电接触器、柴油发电机组接触器。
2.根据权利要求1所述的一种柴油发电机组多路市电监测装置，其特征在于：所述数据采集模块包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、振动传感器、扭矩传感器、转速传感器、噪声传感器、有害气体传感器。
3.根据权利要求2所述的一种柴油发电机组多路市电监测装置，其特征在于：所述电压信号采集电路包括电压传感器、运算放大器、电阻、电位器和A/D转换器；所述电位器包括第一静接点、第二静接点和动接点；所述电压传感器的输入端分别连接柴油发电机组的输出端；所述电压传感器的信号输出端连接运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的反向输入端连接电阻与所述电位器第一静接点的中间接点；所述电阻一端接地；所述电位器的第二静接点和动接点连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接A/D转换器。
4.根据权利要求2所述的一种柴油发电机组多路市电监测装置，其特征在于：所述电流信号采集电路包括电流传感器、运算放大器、电阻、电位器和A/D转换器；所述电位器包括第一静接点、第二静接点和动接点；所述电流传感器穿心于柴油发电机组的直流负母线上，所述电压传感器的信号输出端连接运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的反向输入端连接电阻与所述电位器第一静接点的中间接点；所述电阻一端接地；所述电位器的第二静接点和动接点连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接A/D转换器。
5.根据权利要求1所述的一种柴油发电机组多路市电监测装置，其特征在于：所述操作模块还包括第一市电使用状态指示灯、第二市电使用状态指示灯和发电组使用状态指示灯。
6.根据权利要求1所述的一种柴油发电机组多路市电监测装置，其特征在于：所述定时器设置的定时时间为5min。
7.一种柴油发电机组多路市电监测方法，采用上述监测装置，包括以下步骤：
（1）柴油发电机组启动步骤：控制单元控制柴油发电机组接触器启动使柴油发电机组启动；
（2）柴油发电机组故障检测步骤；所述柴油发电机组故障检测步骤包括以下步骤：
a.读取计算模块的历史数据；
b. 计算模块对读取历史环境数据进行预处理，将历史环境数据的无效数据去除获得预处理数据；
c.计算模块将预处理数据作为输入，采用神经网络和机器学习方法建立故障特征曲线模型；
d.计算模块接收数据采集模块的实时环境数据；
e.计算模块将实时环境数据输入至故障特征曲线模型，计算期望故障特征值；
d.对期望故障特征值与实际故障特征值进行偏差统计；
e.根据实际故障特征值采集数据相对于期望故障特征值的波动采用多数投票算法对柴油发电机组运行状态进行判定，并将判定结果传送至控制单元；
（3）电源输出优先级确认步骤：操作模块将电源输出优先级信息发送至控制单元；
（4）市电使用状态检测步骤：若控制单元收到优先级信息为第一市电优先，控制单元控制电压检测装置检测第一市电回路，若电压电压检测装置检测电压为正常值，则控制 单元控制第一市电接触器启动；若电压电压检测装置检测电压为非正常值，则控制单元控制第二市电接触器启动；若控制单元收到优先级信息为第二市电优先，控制单元控制电压检测装置检测第二市电回路，若电压电压检测装置检测电压为正常值，则控制单元控制第二市电接触器启动；若电压电压检测装置检测电压为非正常值，则控制单元控制第一市电接触器启动；
（5）定时休眠：控制单元通过休眠模块进入休眠状态，定时器执行一段时间后，控制单元唤醒并返回执行步骤（2）。
8.根据权利要求7所述的一种柴油发电机组多路市电监测方法，其特征在于：所述神经网络为BP神经网络。
9.根据权利要求7所述的一种柴油发电机组多路市电监测方法，其特征在于：所述判定结果包括正常运行状态、非正常运行状态和故障状态；所述正常运行状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数超过3%；所述非正常运行状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数为1-3%；所述故障状态为实际故障特征值采样点相对于期望故障特征值波动多数低于1%。
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