CN201607499U - 发变组综合监录装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验功能的发变组综合监录装置。它是由主机箱和扩展机箱组成的,主机箱连接扩展机箱,主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面、外部通讯和电源模块,DSP数据采集单元分别连接模拟量单元、开关量单元、GPS模块和管理单元,扩展机箱包括模拟量单元、开关量单元、DSP数据采集单元和电源模块,模拟量单元、开关量单元连接DSP数据采集单元。本实用新型电气试验软件支持多种电气试验功能,支持多种通讯方式,支持多种通讯协议,可与故障信息子站、故障信息处理系统、DCS等进行通讯。

Description

发变组综合监录装置
(一)技术领域
本实用新型涉及电力电子技术,具体说就是一种发变组综合监录装置。
(二)背景技术
发变组综合监录装置主要用于发电厂、变电站及配电站等场所,当发电机、变压器组发生故障时,保护装置动作切除故障及切除故障的断路器重新合闸的故障过程中,监录装置可记录故障发生前后一段时间内的电流、电压的变化过程以及保护和开关量的动作时序,并将记录的故障数据保存,为事故后故障分析提供依据。现有的故障录波装置主要有以下不足之处:装置可记录的模拟量通道和开关量通道数不够,模拟量和开关量的采样不同步,采集频率不高;装置的主要功能是记录故障数据,在实时监测方面功能不足;无稳态数据记录功能,不能记录长期的稳态运行数据;采用工业控制计算机为数据采集或记录分析的主体,其体积大、功耗高,带有风扇用于散热,可靠性不高;发电厂或变电站在设备检修后需要做大量的电气试验,一般录波装置不具备电气试验功能,需使用专用的电气试验仪器。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验功能的发变组综合监录装置。
本实用新型的目的是这样实现的:它是由主机箱和扩展机箱组成的,主机箱连接扩展机箱,主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面、外部通讯和电源模块,DSP数据采集单元分别连接模拟量单元、开关量单元、GPS模块和管理单元,管理单元连接人机界面和外部通讯,扩展机箱包括模拟量单元、开关量单元、DSP数据采集单元和电源模块,模拟量单元、开关量单元连接DSP数据采集单元。
本实用新型发变组综合监录装置,所述的模拟量通道、开关量通道接入路数多,其中模拟量96路、开关量192路,并可根据需要扩展。全部模拟量、开关量信号同步采集,采集频率10K/S,采集脉冲可与GPS脉冲同步。数据采集单元采用付利叶算法计算DFT,实时计算模拟量的幅值和相位,当电力系统的频率发生波动时,数据采集单元自动调整采样时间间隔,避免频率泄漏,保证计算的准确和适应性。本实用新型组态和安装灵活,适应场所多,在接入量少时可只用一个主机箱,独立组屏或与其它装置一起安装,也可以作为便携式装置使用。接入量多时,加一个扩展机箱即可。具有故障测距功能,在安装在变电站场所时,当线路发生短路故障时,装置可记录故障数据,利用故障前后的电压、电流及阻抗参数测量出故障短路位置,以方便线路检修。本实用新型电气试验软件支持多种电气试验功能,包括:用于测试发电机参数的各种特性试验和励磁系统试验;变压器组的试验功能,以测试变压器的空载特性、短路特性、负载特性及励磁涌流特性;断路器的开关特性试验;PT/CT试验等。支持多种通讯方式(RS485、以太网等),支持多种通讯协议(103协议、MODBUS协议等)可与故障信息子站、故障信息处理系统、DCS等进行通讯。
(四)附图说明
图1为本实用新型的整体结构方框图;
图2为本实用新型的机箱面板图;
图3为本实用新型的机箱内部配置图;
图4为本实用新型的数据采集单元原理图;
图5为本实用新型的模拟量信号为交流电流时的模拟量单元原理图;
图6为本实用新型的模拟量信号为交流电压时的模拟量单元原理图;
图7为本实用新型的模拟量信号为直流电压时的模拟量单元原理图;
图8为本实用新型的模拟量信号为直流电流时的模拟量单元原理图;
图9为本实用新型的模拟量信号为转速时的模拟量单元原理图;
图10为本实用新型的开关量信号为无源时的开关量单元原理图;
图11为本实用新型的开关量信号为有源时的开关量单元原理图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本实用新型作进一步说明。
实施例1:结合图1,本实用新型发变组综合监录装置,它是由主机箱和扩展机箱组成的,主机箱连接扩展机箱,主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面、外部通讯和电源模块,DSP数据采集单元分别连接模拟量单元、开关量单元、GPS模块和管理单元,管理单元连接人机界面和外部通讯,扩展机箱包括模拟量单元、开关量单元、DSP数据采集单元和电源模块,模拟量单元、开关量单元连接DSP数据采集单元。
实施例2:结合图2-图11,本实用新型发变组综合监录装置由一个或两个机箱组成,两个机箱分别为主机箱和扩展机箱。每一机箱可采集48路模拟量和64路开关量(扩展机箱可达128路开关量),管理单元板安装在主机箱,各机箱的数据采集单元通过通讯线与管理单元连接。主机箱可采集模拟量48路,开关量64路,在发电机组或变压器组需要采集的模拟量和开关量路数少时,可只安装主机箱。两个机箱可采集模拟量96路,开关量192路,适用于电气量和保护开关量较多的机组或变压器组。机箱采用19寸6U高度铝合金机箱,每一机箱包括以下插件,管理单元插件(仅主机箱)、数据采集单元插件、模拟量采集插件单元、开关量采集单元插件、电源单元插件,各插件通过背板连接。数据采集单元通过数据通讯线与管理单元间通讯。管理单元包括工控主板、硬盘、显示接口、通讯接口等,管理单元安装在管理单元板上,核心为嵌入式工控模块,此工控模块采用低功耗、高性能的CPU,模块上集成了显示芯片、网络芯片、USB控制器等,具有丰富的外围接口。主机箱前面板安装有液晶显示器,管理单元通过LVDS数据线控制显示。管理单元通过通讯线与主机箱及扩展机箱的数据采集单元通讯,实时读取采集波形和计算数据,监测电气量和开关量的异常变化,以启动故障录波。数据采集单元负责采集模拟量和开关量,数据采集单元采用TI公司的高性能32位浮点数字信号处理器TMS320C6713,为运算核心,该芯片包含两组并行运算处理单元,在200M主频下,运算速度可达1600MIPS/1200MFLOPS,运算速度极快,数字信号处理能力强。采用MAX1270型CPLD芯片来控制A/D采集及其它组合与时序逻辑。采用6片8通道同步采样A/D芯片MAX1320,完成48路模拟量同步采集。数据采集单元可同步采集48路模拟量(模拟量由模拟量单元通过背板提供),128路开关量(开关量单元通过背板提供),采集频率达到10K/S。数据采集单元可实时计算全部模拟量的相量(幅值、相角)及各生派生参数如有功、无功、功率因数、正序、负序、零序等。模拟量单元完成模拟量信号的隔离、转换、滤波和放大。每一模拟量单元可处理12路模拟量信号,这些模拟量信号包括:交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、转速等。开关量采集单元完成无源或有源开关量信号的光电隔离、电平转换及继电器输出控制功能。每一开关量采集单元可采集32路开关量信号,可控制两路继电器的输出。电源单元输入交直流200V,为机箱其它单元提供电源(5V、±15V、24V)等。
本实用新型系统软件包括:在线监测软件、系统配置软件、电气试验软件、数据分析软件。在线监测软件作为装置的系统软件,完成以下工作:初始化数据采集单元,设置系统参数,启动数据采集单元工作;接收数据采集单元传送的波形、相量数据,记录稳态数据,并实时显示;判断电气量、开关量是否发生变化及变化是否引发故障记录,是则记录故障数据;维护故障数据,在线路发生故障时测量短路位置;向信息子站或其它控制系统传送数据。电气试验软件完成各种电气试验数据记录、数据分析计算、数据比较等功能。数据分析用于分析记录的故障波形,可同轴或异轴分析比较波形、分析谐波、分析矢量、计算各种派生参数(有功、无功、功率因数、序量等)、测量故障线路短路位置。
实施例3:本实用新型提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验功能的装置,它具有以下特征:分布式数据采集,装置可记录和采集模拟量通道96路,开关量通道192路,模拟量和开关量同步采样,采集频率达到10K/S;装置功能综合集成了故障录波和实时监测功能,实时监测包括模拟量监测、开关量状态监测、模拟量通道波形监测、矢量图监测等;装置提供了稳态数据记录功能,可记录长达3个月的电气量数据,并且可对电气量的变化趋势、故障等进行统计和分析。装置的数据单元采用嵌入式、低功耗、无风扇的工控模块,采用电子盘代替硬盘,而不是采用笨重的工控机,主机的稳定性、可靠性大为增加。装置支持各种电气试验功能,包括发电机启动时的各种电气试验(空载试验、短路试验、励磁试验、同期试验等),变压器试验(励磁涌流试验、空载试验、短路试验、负载试验等)。

Claims (1)

1.一种发变组综合监录装置,它是由主机箱和扩展机箱组成的,其特征在于:主机箱连接扩展机箱,主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面、外部通讯和电源模块,DSP数据采集单元分别连接模拟量单元、开关量单元、GPS模块和管理单元,管理单元连接人机界面和外部通讯,扩展机箱包括模拟量单元、开关量单元、DSP数据采集单元和电源模块,模拟量单元、开关量单元连接DSP数据采集单元。
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