CN113702827B - 一种用于低压水电阻的功率自动预加装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于低压水电阻的功率自动预加装置，主要包括降压单元、电流测量单元、电量变送单元和上位机单元。降压单元对低压发电机组电压进行降压，为功率自动预加装置提供低压电源；电量变送单元采集降压单元的输出电压和电流测量单元的输出电流；通过上位机单元对功率预加值与电量变送单元传送来的信号进行比较，自动闭环控制低压水电阻电机，从而调节水电阻功率到预加值。该功率自动预加装置能够准确自动的调节需要预加的低压水电阻功率，很好的满足动态突加负载的测试要求，运行简单、安全、可靠，具有极高的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及低压发电机组检测技术领域，尤其是一种用于低压水电阻的功率自动预加装置。
背景技术
船用低压柴油发电机组装置或者汽轮发电机组在进行陆上单机试验时，均需要采用水电阻模拟有功负载进行机组装置的单机性能测试，主要包括机组的稳态特性和动态特性测试。由于低压水电阻具有结构简单、运行可靠、维护成本低、易于实现负载功率的连续无级调节等特点，使得水电阻作为低压有功负载得到了广泛应用。
在进行机组动态突加负载测试时，特别是柴油发电机组，由于柴油机特性原因，大多不能满载突加，需要进行2级甚至是3级突加试验，先闭合1#水电阻断路器，再进行加载操作，当负载功率值到达目标值后，分断1#水电阻断路器，待机组稳定后，闭合1#水电阻断路器，完成第一级突加负载测试，然后闭合2#水电阻断路器，再进行加载操作，当负载功率值到达目标值后，分断2#水电阻断路器，待机组稳定后，闭合2#水电阻断路器，完成第二级突加负载测试，以此类推。至此，完成一次动态突加负载测试。在实际操作过程中，受到机组电压特性(机组突卸部分负载后，机组电压会升高)以及水温变化等多方面的影响，在机组稳定过程中，水电阻的负载功率有较为明显的变化，往往导致动态突加试验的负载功率不能满足要求，进而影响机组动态突加特性。
发明内容
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种用于低压水电阻的功率自动预加装置，本发明的技术方案如下：
一种用于低压水电阻的功率自动预加装置，包括降压单元、电流测量单元和上位机单元；降压单元和低压水电阻、低压发电机组连接形成串联线路；电流测量单元用于感应串联线路上的电流，上位机单元连接电流测量单元；功率自动预加装置的工作方法包括：
上位机单元确定低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压；
降压单元对低压发电机组的电压进行降压得到设定电压；
电流测量单元测量串联线路的输出电流并传输给上位机单元；
根据设定电压、预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，通过上位机单元计算降压后的低压水电阻预加功率；
根据设定电压和输出电流，通过上位机单元计算低压水电阻的实际功率；
利用上位机单元调节低压水电阻的电阻值直至低压水电阻的实际功率等于降压后的低压水电阻预加功率时，利用串联线路中当前串联的低压水电阻进行负载突加测试。
进一步的，上位机单元还连接降压单元以及电压测量单元，电压测量单元用于测量降压单元的输出端的电压；
降压单元对低压发电机组的电压进行降压得到设定电压，包括：
上位机单元调节降压单元的降压幅度，直至通过电压测量单元测量到降压单元的输出电压为设定电压。
进一步的，按照公式计算降压后的低压水电阻预加功率，按照公式Preal＝UIreal计算低压水电阻的实际功率，其中U表示设定电压，u表示预加功率后低压发电机组的电压，p表示预加功率，Ireal表示输出电流。
进一步的，上位机单元包括触摸屏和控制单元，触摸屏连接控制单元，则上位机单元确定低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，包括：
通过触摸屏设置低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，并传输给控制单元。
进一步的，功率自动预加装置还包括电量变送单元，电压测量单元和电流测量单元通过电量变送单元连接上位机单元。
进一步的，电量变送单元包括电量变送器、寄存器和通讯接口；电量变送器对电压测量单元采集到的电压和电流测量单元采集到的电流进行转换后存储到寄存器中，并经由通讯接口发送给上位机单元。
进一步的，功率自动预加装置包括若干级并联的低压水电阻，每个低压水电阻分别串联一个接触器开关，当一个接触器开关闭合时所串联的低压水电阻接入串联线路，上位机单元控制各个接触器开关依次闭合将不同的低压水电阻分别接入串联线路中完成功率预加后进行负载突加测试。
进一步的，在利用串联线路中当前串联的低压水电阻进行负载突加测试的过程中，切换至将下一级低压水电阻串联的接触器开关闭合使得下一级低压水电阻接入串联线路中同步进行功率自动预加。
进一步的，电流测量单元和电量变送单元的测量误差均不大于0.2％。
进一步的，设定电压不大于10V。
本发明的有益技术效果是：
本发明公开了一种用于低压水电阻的功率自动预加装置，能够依次对多台水电阻进行功率的自动预调节，使得水电阻到达预加功率；同时，该装置可以在前一级水电阻进行突加测试时，就对下一级水电阻功率进行自动调节，节约了测试时间。此外，该装置可以规避发电机组电压降和水温对突加功率的影响，且运行简单、安全、可靠，具有极高的工程应用价值。
附图说明
图1是本发明的用于低压水电阻的功率自动预加装置的电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种用于低压水电阻的功率自动预加装置，请结合图1，主要包括：降压单元、电流测量单元和上位机单元；降压单元和低压水电阻、低压发电机组连接形成串联线路；电流测量单元用于感应串联线路上的电流，上位机单元连接电流测量单元；该功率自动预加装置的工作方法包括：
上位机单元确定低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压；优选的，上位机单元包括包括触摸屏和控制单元，触摸屏连接控制单元，通过触摸屏设置低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，并传输给控制单元。
降压单元对低压发电机组的电压进行降压得到设定电压；可选的，降压单元包括熔断器和三相固态调压器，降压单元连接低压发电机组，在降压单元内部，通过电力电缆，按照固定的顺序进行相应设备的电气连接；优选的，上位机单元还连接降压单元以及电压测量单元(图中未示出)，电压测量单元用于测量降压单元的输出端的电压通过上位机单元调节降压单元的降压幅度，直至降压单元对低压发电机组的电压进行降压后的输出电压为设定电压；优选的，设定电压不大于10V。
电流测量单元测量串联线路的输出电流并传输给上位机单元；优选的，电流测量单元的测量误差不大于0.2％。
根据设定电压、预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，通过上位机单元计算降压后的低压水电阻预加功率；根据设定电压和输出电流，通过上位机单元计算低压水电阻的实际功率；具体按照公式计算降压后的低压水电阻预加功率，按照公式Preal＝UIreal计算低压水电阻的实际功率，其中U表示设定电压，u表示预加功率后低压发电机组的电压，p表示预加功率，Ireal表示输出电流。
利用上位机单元调节低压水电阻的电阻值直至低压水电阻的实际功率等于降压后的低压水电阻预加功率时，利用串联线路中当前串联的低压水电阻进行负载突加测试；可选的，上位机单元通过控制低压水电阻控制电机来调节低压水电阻的电阻值。
优选的，功率自动预加装置还包括电量变送单元，电压测量单元和电流测量单元通过电量变送单元连接上位机单元，电量变送单元的测量误差不大于0.2％。在一个实施例中，电量变送单元包括电量变送器、寄存器和通讯接口；电量变送器对电压测量单元采集到的电压和电流测量单元采集到的电流进行转换后存储到寄存器中，并经由通讯接口发送给上位机单元。
可选的，电流测量单元包括多个电流互感器CT，用于测量串联线路的输出电流，并将输出电流转换成小电流信号接入电量变送单元。
优选的，功率自动预加装置包括若干级并联的低压水电阻，每个低压水电阻分别串联一个接触器开关，当一个接触器开关闭合时所串联的低压水电阻接入串联线路，上位机单元控制各个接触器开关依次闭合将不同的低压水电阻分别接入串联线路中完成功率预加后进行负载突加测试，具体包括：在利用串联线路中当前串联的低压水电阻进行负载突加测试的过程中，切换至将下一级低压水电阻串联的接触器开关闭合使得下一级低压水电阻接入串联线路中同步进行功率自动预加。
在一个实施例中，采用图1所示的水电阻功率自动预加装置对1250kW柴油发电机组进行单机性能测试，分三级功率突加，具体工作过程如下：
通过触摸屏HMI设定第一级水电阻SDZ1预加功率P11＝625kW、第一级水电阻SDZ1预加功率后的低压发电机组电压U11＝398V，第二级水电阻SDZ2预加功率P12＝375kW、第二级水电阻SDZ2预加功率后的低压发电机组电压U12＝396V，第三级水电阻SDZ3预加功率P13＝250kW、第三级水电阻SDZ3预加功率后的低压发电机组电压U13＝395V，并将设定值通过以太网传输给可编程逻辑控制器PLC；
通过PLC控制第一接触器KM1闭合、第二接触器KM2和第三接触器KM3断开，利用电压测量单元采集三相固态调压器TA的输出电压，利用电量变送单元P对电压测量单元采集到的电压和电流测量单元采集到的电流Ireal1进行转换后传输给PLC；
通过PLC控制三相固态调压器TA的输出电压U2＝10V；
利用PLC根据公式计算降压后的第一级水电阻预加功率，以及根据公式Preal1＝U2Ireal1计算第一级水电阻SDZ1的实际功率；
通过PLC比较Preal1是否等于P21，若等于，则通过PLC断开第一接触器开关KM1、闭合第一级水电阻的电气主回路开关Q1，进行第一级水电阻的负载突加测试，同时控制第二接触器开关KM2闭合、开始第二级水电阻SDZ2的功率预加过程；
若不等于，则通过PLC控制第一水电阻控制电机M1来调整第一水电阻SDZ1的放电板位置，以此调整第一水电阻SDZ1的电阻值R1，通过实时调整R1来控制电流测量单元的输出电流Ireal，使得第一级水电阻SDZ1的实际功率Preal等于降压后的第一级水电阻预加功率。
第二级水电阻SDZ2的功率预加过程和第一级水电阻SDZ1的功率预加过程相同，在此不再赘述。当第二级水电阻SDZ2的实际功率Preal2等于降压后的第二级水电阻预加功率P22时，通过PLC断开第二接触器开关KM2、闭合第二级水电阻的电气主回路开关Q2，进行第二级水电阻的负载突加测试，同时控制第三接触器开关KM3闭合、开始第三级水电阻SDZ2的功率预加过程，第三级水电阻SDZ3的功率预加过程和第一级水电阻SDZ1的功率预加过程相同，同样不再赘述。
本方案在完成前一级水电阻功率预加后，在闭合该第一级水电阻电气主回路开关、进行该级负载突加测试的同时，就开始下一级的水电阻功率预加过程，整个过程闭环控制，该操作能够规避水温对水电阻阻值的影响，有效提高了预加功率的精度。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述装置包括降压单元、电流测量单元和上位机单元；所述降压单元和低压水电阻、低压发电机组连接形成串联线路；所述电流测量单元用于感应所述串联线路上的电流，所述上位机单元连接所述电流测量单元；所述功率自动预加装置的工作方法包括：
所述上位机单元确定低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压；
所述降压单元对所述低压发电机组的电压进行降压得到设定电压；
所述电流测量单元测量所述串联线路的输出电流并传输给所述上位机单元；
根据所述设定电压、所述预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，通过所述上位机单元计算降压后的低压水电阻预加功率；
根据所述设定电压和所述输出电流，通过所述上位机单元计算所述低压水电阻的实际功率；
利用所述上位机单元调节所述低压水电阻的电阻值直至所述低压水电阻的实际功率等于降压后的低压水电阻预加功率时，利用所述串联线路中当前串联的低压水电阻进行负载突加测试。
2.根据权利要求1所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述上位机单元还连接所述降压单元以及电压测量单元，所述电压测量单元用于测量所述降压单元的输出端的电压；
所述降压单元对所述低压发电机组的电压进行降压得到设定电压，包括：
所述上位机单元调节所述降压单元的降压幅度，直至通过所述电压测量单元测量到所述降压单元的输出电压为设定电压。
3.根据权利要求1所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，按照公式计算降压后的低压水电阻预加功率，按照公式Preal＝UIreal计算低压水电阻的实际功率，其中U表示设定电压，u表示预加功率后低压发电机组的电压，p表示预加功率，Ireal表示所述输出电流。
4.根据权利要求1所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述上位机单元包括触摸屏和控制单元，所述触摸屏连接所述控制单元，则所述上位机单元确定低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，包括：
通过所述触摸屏设置低压水电阻的预加功率和预加功率后低压发电机组的电压，并传输给所述控制单元。
5.根据权利要求2所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述功率自动预加装置还包括电量变送单元，所述电压测量单元和所述电流测量单元通过所述电量变送单元连接所述上位机单元。
6.根据权利要求5所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述电量变送单元包括电量变送器、寄存器和通讯接口；所述电量变送器对所述电压测量单元采集到的电压和所述电流测量单元采集到的电流进行转换后存储到所述寄存器中，并经由所述通讯接口发送给所述上位机单元。
7.根据权利要求1所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述功率自动预加装置包括若干级并联的低压水电阻，每个低压水电阻分别串联一个接触器开关，当一个接触器开关闭合时所串联的低压水电阻接入所述串联线路，所述上位机单元控制各个接触器开关依次闭合将不同的低压水电阻分别接入所述串联线路中完成功率预加后进行负载突加测试。
8.根据权利要求7所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，在利用所述串联线路中当前串联的低压水电阻进行负载突加测试的过程中，切换至将下一级低压水电阻串联的接触器开关闭合使得下一级低压水电阻接入所述串联线路中同步进行功率自动预加。
9.根据权利要求5所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述电流测量单元和所述电量变送单元的测量误差均不大于0.2％。
10.根据权利要求1所述的用于低压水电阻的功率自动预加装置，其特征在于，所述设定电压不大于10V。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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