CN1805266A

CN1805266A - 电力系统感应电动机负荷监测控制系统

Info

Publication number: CN1805266A
Application number: CNA2005101222984A
Authority: CN
Inventors: 李超; 马幼捷; 周雪松; 李季
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2006-07-19

Abstract

一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，提供一种动态负荷主要是感应电动机负荷监测控制系统，针对感应电动机负荷的固有特性，运用现代远程监测控制技术，调节参量，以影响感应电动机负荷的特性，改善某一区域可能发生的由于感应电动机负荷特性所导致的电网失稳甚至崩溃的局面，提高电网稳定性、最大程度的减小事故损失。本发明的优越性和技术效果在于：硬件装置与计算机软件编程相结合，硬件装置设计简单，软件编程通俗易懂；利用计算机高速的数据计算和数据处理能力，大大提高了该监测系统监测控制速度和可靠性；微机数据处理及管理系统采用VB语言编写的友好界面，使操作人员更便于理解，操作也更直观。

Description

电力系统感应电动机负荷监测控制系统

(一)技术领域：

本发明属于电力系统负荷监测控制技术领域，特别是一种集硬件技术和软件编程于一体的电力系统感应电动机负荷监测控制系统。

(二)背景技术：

近些年来，在发达国家中发生了多起大面积停电事故，尤其是美国加拿大8.14和莫斯科5.25大停电事故，造成了巨大的经济损失；我国虽然没有发生过类似的恶性事故，但局部停电事故却时有发生；在整个电力系统中，负荷无疑是最基本也是最重要的因素，离开负荷谈电网稳定将毫无意义；而且负荷具有时变性，是动态的；因此分析电网稳定与负荷的关系问题必须考虑负荷中的动态负荷主要是感应电动机负荷的特性。它在很大程度上影响着电网稳定的两个重要条件即有功功率平衡和无功功率平衡问题，目前电网稳定研究中受到重视的负荷动态特性有以下2个方面：(1)动态负荷为实现输入/输出的有功功率平衡自动调整导纳的内在特性。负荷稳定运行时，表现为一个恒定的等值导纳。当运行状态发生变化后，表现为一个动态导纳。(2)随着负荷母线电压下降，负荷从系统吸收的无功功率反而增加的特性会恶化系统的区域无功平衡状况，形成导致电压下降的正反馈机制。基于以上两点，当某区域发生故障或者功率波动时，由于动态负荷即感应电动机负荷本身的固有特性，可能加快整个区域电网的失稳和崩溃过程，带来巨大的经济损失，因此快速、有效的控制负荷的动态特性将是保证电力系统稳定的重要方面之一。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，它针对感应电动机负荷的固有特性，运用现代远程监测控制技术，调节参量，以影响感应电动机负荷的特性，改善某一区域可能发生的由于感应电动机负荷特性所导致的电网失稳甚至崩溃的局面，提高电网稳定性、最大程度的减小事故损失。

本发明的技术方案：一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于该系统是由数据采集、负荷控制及报警系统两部分；所说数据采集部分外部硬件设备包括电压互感器、信号隔离器、变送器、多路开关、信号采集板卡和工业控制计算机；电压互感器的输入端接母线、其输出端连接信号隔离器，信号隔离器的输出端连接到变送器、变送器的输出端连接到信号采集板卡，信号采集板卡插入工业控制计算机的PCI插槽内；所说的负荷控制及报警系统包括变频器和一些报警装置；通过变频器可以调节感应电动机转速，从而控制电机的滑差s，影响感应电动机的等效电阻，最终控制感应电动机吸收的有功和无功功率。报警装置主要包括信号接收装置、信号指示灯；通常信号接收装置接收微机数据处理及管理系统发出的开关量信号信号，决定信号指示灯的开闭。

一种配合上述电力系统感应电动机负荷监测控制系统的工作方法，其特征在于它是由使用VB语言编写的上层友好界面、数据处理程序、数据库操作程序和硬件的操作程序四部分构成：(1)信号采集板卡采集的信号经过数据处理程序处理得到的数据信息传入数据库操作程序；(2)然后传回数据处理程序处理得到控制信息传入硬件控制程序；(3)硬件控制程序得到分析结果后，指示负荷控制系统进行开关量和模拟量的控制，同时向报警系统发出开关量信号；(4)上层友好界面在整个过程中显示处理过程。

本发明的工作原理：

本案所涉及的动态负荷监测控制系统的工作原理为：数据采集部分实际是频率和电压测定装置，通过外部硬件设备及计算机软件编程实现对频率信号和电压信号的实时采集和处理；微机数据处理和管理部分实际是实现信息处理，显示，报警等操作的中心控制系统，它将采集系统所得的频率及电压信号与设定频率和电压值相比较，计算出偏差，如果偏差大于允许范围，则依据负反馈原理将调节信号传递给动态负荷控制系统，命令负荷控制及报警系统一面完成控制方案，一面给报警装置发出开关量信号，红色指示灯亮起，通知现场操作人员所测母线频率和电压有异常情况，引起现场人员关注，同时在工业控制机的友好界面中显示异常，通知控制室人员，当负荷控制及报警系统完成控制方案，系统频率和母线电压恢复正常状态时，报警信号消失，报警系统绿灯亮起，最后将整个过程的数据经过处理记录到相应的数据库中。

本发明的优越性和技术效果在于：①硬件装置与计算机软件编程相结合，硬件装置设计简单，软件编程通俗易懂；②数据采集部分使用信号隔离器，可以防止干扰信号可能引起的误操作，使用了数据采集板卡，保证了采集数据的实时性；③利用计算机高速的数据计算和数据处理能力，大大提高了该监测系统监测控制速度和可靠性④微机数据处理和管理系统的使用实现了远程和自动控制⑤微机数据处理和管理系统采用VB语言编写的友好界面，使操作人员更便于理解，操作也更直观；⑥有强大的数据库支持，便于技术以及管理人员对事故的分析，对数据的统计和查询。

(四)附图说明：

附图1为本发明所涉电力系统感应电动机负荷监测控制系统中的总体结构示意图。

附图2为本发明所涉电力系统感应电动机负荷监测控制系统中的数据采集部分结构示意图。

附图3为本发明所涉电力系统感应电动机负荷监测控制系统中的软件实现示意图。

附图4为本发明所涉电力系统感应电动机负荷监测控制系统中的数据处理程序流程图

附图5为本发明所涉电力系统感应电动机负荷监测控制系统中的负荷控制及报警系统结构示意图

(五)具体实施方式：

实施例：一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统(见图1)，其特征在于该系统是由数据采集、负荷控制及报警系统两部分；所说数据采集部分外部硬件设备包括电压互感器、信号隔离器、变送器、多路开关、信号采集板卡和工业控制计算机；电压互感器的输入端接母线、其输出端连接信号隔离器，信号隔离器的输出端连接到变送器、变送器的输出端连接到信号采集板卡，信号采集板卡插入工业控制计算机的PCI插槽内(见图2)；所说的负荷控制及报警系统包括变频器和一些报警装置；通过变频器可以调节感应电动机转速，从而控制电机的滑差s，影响感应电动机的等效电阻，最终控制感应电动机吸收的有功和无功功率。报警装置主要包括信号接收装置、信号指示灯；通常信号接收装置接收微机数据处理及管理系统发出的开关量信号信号，决定信号指示灯的开闭。

其中信号采集板卡采用研华公司PCI-1710板卡，工业控制机采用研华工控机，电压互感器使用HJ57A1型电压互感器，信号隔离器采用PH-10系列信号隔离器。

一种配合上述电力系统感应电动机负荷监测控制系统的工作方法，其特征在于它是由使用VB语言编写的上层友好界面、数据处理程序(见图3)、数据库操作程序和硬件的操作程序四部分构成：(1)信号采集板卡采集的信号经过数据处理程序处理得到的数据信息传入数据库操作程序；(2)然后传回数据处理程序处理得到控制信息传入硬件控制程序；(3)硬件控制程序得到分析结果后，指示负荷控制系统进行开关量和模拟量的控制，同时向报警系统发出开关量信号；(4)上层友好界面在整个过程中显示处理过程(见图4)。

Claims

1、一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于该系统由数据采集和负荷控制的硬件设备以及计算机语言编写的软件组成，主要由数据采集、微机数据处理及管理系统、负荷控制系统、报警系统等四部分组成；所说的数据采集部分的输入端连接到电网的母线上，其输出端连接微机数据处理及管理系统和报警系统，微机数据处理及管理系统输出端则连接负荷控制系统的输入端。

2、根据权利要求1所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于该系统的硬件设备主要涉及数据采集、负荷控制及报警系统两大个部分。

3、根据权利要求2所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于数据采集部分外部硬件设备包括：电压互感器、信号隔离器、变送器、多路开关、信号采集板卡和工业控制计算机；电压互感器将母线电压降低，信号隔离器去除掉经电压互感器降压过的电压信号中的干扰信号，变送器将这个信号转换成标准信号，然后信号采集板卡将这标准信号采集进入计算机进行处理。多路开关可以实现一台工业控制计算机同时对多条母线电压数据的采集。

4、根据权利要求2所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于负荷控制及报警系统包括变频器和一些报警装置；通过变频器可以调节感应电动机转速，从而控制电机的滑差s，影响感应电动机的等效电阻，最终控制感应电动机吸收的有功和无功功率。报警装置主要包括信号接收装置、信号指示灯；通常信号接收装置接收微机数据处理及管理系统发出的开关量信号信号，决定信号指示灯的开闭。

5、根据权利要求1所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于微机数据处理及管理系统包括使用VB语言编写的上层友好界面、数据处理程序、数据库操作程序和硬件的操作程序四部分；

6、根据权利要求5所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于上层友好界面主要是编写一些菜单条和窗口，使用户更加直观地了解对多台感应电动机负荷控制过程中不同的工作状况。

7、根据权利要求5所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于数据处理程序主要是将数据采集系统采集的电压信号，使用VB语言中的模块进行傅立叶分解获得电网频率信号，然后将所得到的频率和电压信号与正常运行状态数据进行比较，如果出现偏差超过允许范围，通知硬件操作程序，准备启动负荷控制及报警系统。

8、根据权利要求5所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于数据库操作程序是将采集的数据经过处理写入数据库，还可以实现数据的传输、复制、打印等功能。

9、根据权利要求5所说的一种电力系统感应电动机负荷监测控制系统，其特征在于硬件的操作程序是根据数据处理程序所分析结果，指示负荷控制系统进行开关量和模拟量的控制，同时向报警系统发出开关量信号。