CN212675029U

CN212675029U - 一种用于低压水电阻的功率预测装置

Info

Publication number: CN212675029U
Application number: CN202020360349.7U
Authority: CN
Inventors: 俞希学; 张虞; 陈晓波; 陆彬; 周杰
Original assignee: 703th Research Institute of CSIC Wuxi Branch
Current assignee: 703th Research Institute of CSIC Wuxi Branch
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2030-03-20

Abstract

本实用新型公布了一种用于低压水电阻的功率预测装置，其主要包括低电压转换模块、二极管、电压测量单元、电流测量单元和功率计算模块等。所述的低电压转换模块对电源侧的交流或直流电压进行降压，为所述功率预测装置提供低电压电源；所述的二极管，用于阻隔水电阻主回路的电压对所述低电压转换模块低压侧的反向馈电。本实用新型的有益效果是能够准确测量低压交流/直流水电阻的预加负载功率，很好的满足动态突加负载的测试要求；直接并联于水电阻的电气主回路，不需要其他任何联锁控制信号，运行简单、安全、可靠；该装置可用于市场上几乎所有结构形式的低压交流/直流水电阻，具有极高的工程应用价值。

Description

一种用于低压水电阻的功率预测装置

技术领域

本实用新型涉及发电机组检测技术领域，尤其是一种低压水电阻装置。

背景技术

大功率低压发电机组或其他大功率低压电源类设备在出厂时，均需要采用低压模拟负载进行电气性能测试，包括稳态的加减载测试和动态的突加、突卸负载测试。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，使得低压水电阻作为低压模拟负载得到了广泛应用。

在进行动态突加负载测试中，由于水电阻自身的局限性，如电极板浸在水中的深度l无法实时测量、水的电导率ρ受环境、温度影响剧烈等，直接导致水电阻的预加功率无法通过公式

准确计算，进而影响动态突加测试的负载精度。

为克服这一弊端，动态突加负载测试的常规做法是：先闭合水电阻开关，稳态进行水电阻的加载操作，当负载的实际功率值到达目标值后，立即分断水电阻开关，先完成一次动态突卸负载测试；待发电机组或电源设备稳定后的1～2分钟内(默认该段时间内，水电阻的实际功率值保持不变)，再次闭合水电阻开关，完成一次动态突加负载测试。至此，完成一次动态突加负载测试。

值得注意的是，在实际操作过程中，受到端电压波动以及水温变化等多方面的影响，在这1～2分钟的时间内，水电阻的负载功率有较为明显的波动，往往导致动态突加试验的负载精度不能满足要求；同时，根据测试要求，往往突卸负载目标值不等同于突加目标值。从而，必须重复多次的“突卸-突加测试”，进而保证测试数据的正确性和准确性。显然，这种做法毫无经济性可言，同时还可能对发电机组或电源设备的安全运行造成一定影响，是不可取的。

在专利“CN203759213U低压直流水电阻系统”中，提出的一种功率预测装置，但该装置要求必须与水电阻开关进行联锁控制，以实现离线式的功率预测功能。同时，并不具备实时的功率预测功能，具有较大的局限性。

基于此种情况，本实用新型设计的一种用于低压水电阻的功率预测装置，很好的解决了这一问题，具有极高的应用价值。

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种用于低压水电阻的功率预测装置，其能够准确测量低压交流/直流水电阻的预加负载功率，很好的满足动态突加负载的测试要求；直接并联于水电阻的电气主回路，不需要其他任何联锁控制信号，运行简单、安全、可靠；该装置可用于市场上几乎所有结构形式的低压交流/直流水电阻，具有极高的工程应用价值。

本实用新型的主要技术方案是：一种用于低压水电阻的功率预测装置，主要包括低电压转换模块、二极管、电压测量单元、电流测量单元和功率计算模块；所述的低电压转换模块对电源侧的交流或直流电压进行降压，为所述功率预测装置提供低电压电源；所述的二极管，用于阻隔水电阻主回路的电压对所述低电压转换模块低压侧的反向馈电；所述的电压测量单元，用于测量功率预测装置的输入、输出电压；所述的电流测量单元，用于测量功率预测装置的输出电流；所述的功率计算模块，根据电压测量单元和电流测量单元的测量值，完成水电阻预加功率的测量、计算和信号输出功能。

进一步的，所述的低电压转换模块由进线断路器、电压转换器和熔断器组成，若为应用于交流水电阻，则为进线交流断路器、三相交流降压变压器和交流熔断器组成；若为应用于直流水电阻，则为进线直流断路器、直流斩波器和直流熔断器组成。在低电压转换模块内部，通过电力电缆，按照固定的顺序(应用于交流水电阻：A相-A相、B相-B相、C相-C相；应用于直流水电阻：正极-正极、负极-负极)进行上述设备的电气连接。

进一步的，所述的二极管由一组单相反向二极管组成，若为应用于交流水电阻，则为三个命名A相、B相和C相的三相二极管；若为应用于直流水电阻，则为两个定义为正极和负极的二极管。通过电力电缆，按照所述低电压转换模块的连接顺序(应用于交流水电阻：A相-A相、B相-B相、C相-C相；应用于直流水电阻：正极-正极、负极-负极)，进行二极管与所述低电压转换模块的电气连接。

进一步的，所述的电压测量单元由两组测量用的电压传感器组成，若为应用于交流水电阻，则每组电压传感器均为一组三相交流电压互感器；若为应用于直流水电阻，则每组电压传感器均为一个霍尔式电压传感器。用于测量功率预测装置的输入、输出电压。

进一步的，所述的电流测量单元由一组测量用的电流传感器组成，若为应用于交流水电阻，则每组电流传感器为一组三相交流电流互感器；若为应用于直流水电阻，则电流传感器为一个霍尔式电流传感器。用于测量功率预测装置的输入、输出电流。

进一步的，所述的功率计算模块用于接收所述电压、电流测量单元的输出信号，完成水电阻预加功率的计算、输出等功能。

进一步的，为保证测量精度，所述的电压测量单元、电流测量单元以及功率计算模块的测量精度均不低于0.2级。

本实用新型的有益效果：本实用新型的显著特点是能够准确测量低压交流/直流水电阻的预加负载功率，很好的满足动态突加负载的测试要求；直接并联于水电阻的电气主回路，不需要其他任何联锁控制信号，运行简单、安全、可靠；该装置可用于市场上几乎所有结构形式的低压交流/直流水电阻，具有极高的工程应用价值。

附图说明

附图1功率预测装置的电气原理图；

附图2应用于交流水电阻的功率预测装置电气原理图

附图3应用于直流水电阻的功率预测装置电气原理图

注：M为低压交流发电机组或电源设备；Q为水电阻开关柜；LD为低压水电阻。

其中，虚线框内为功率预测装置的主要设备，

如图1所示，TV1～2为电压测量单元；TA为电流测量单元；TB为低压转换模块；D1为二极管；TP为功率计算模块。

如图2所示，TV1～2为电压测量单元的三相交流电压互感器；TA为电流测量单元的三相交流电流互感器；Q1为低电压转换模块的进线交流断路器；T1为低电压转换模块的三相交流降压变压器；F1为低电压转换模块的交流熔断器；D1为二极管；TP为功率计算模块。

如图3所示，TV1～2为电压测量单元的霍尔式电压传感器；TA为电流测量单元的霍尔式电流传感器；Q1为低电压转换模块的进线直流断路器；T1为低电压转换模块的直流斩波器；F1为低电压转换模块的直流熔断器；D1为二极管；TP为功率计算模块。

具体实施方式

图1至图3所示，公开了一种用于低压水电阻的功率预测装置，主要包括低电压转换模块、二极管、电压测量单元、电流测量单元和功率计算模块；所述的低电压转换模块对电源侧的交流或直流电压进行降压，为所述功率预测装置提供低电压电源；所述的二极管，用于阻隔水电阻主回路的电压对所述低电压转换模块低压侧的反向馈电；所述的电压测量单元，用于测量功率预测装置的输入、输出电压；所述的电流测量单元，用于测量功率预测装置的输出电流；所述的功率计算模块，根据电压测量单元和电流测量单元的测量值，完成水电阻预加功率的测量、计算和信号输出功能。

其中，所述的低电压转换模块由进线断路器、电压转换器和熔断器组成，若为应用于交流水电阻，则为进线交流断路器、三相交流降压变压器和交流熔断器组成；若为应用于直流水电阻，则为进线直流断路器、直流斩波器和直流熔断器组成。在低电压转换模块内部，通过电力电缆，按照固定的顺序(应用于交流水电阻：A相-A相、B相-B相、C相-C相；应用于直流水电阻：正极-正极、负极-负极)进行上述设备的电气连接。

其中，所述的二极管由一组单相反向二极管组成，若为应用于交流水电阻，则为三个命名A相、B相和C相的三相二极管；若为应用于直流水电阻，则为两个定义为正极和负极的二极管。通过电力电缆，按照所述低电压转换模块的连接顺序(应用于交流水电阻：A相-A相、B相-B相、C相-C相；应用于直流水电阻：正极-正极、负极-负极)，进行二极管与所述低电压转换模块的电气连接。

其中，所述的电压测量单元由两组测量用的电压传感器组成，若为应用于交流水电阻，则每组电压传感器均为一组三相交流电压互感器；若为应用于直流水电阻，则每组电压传感器均为一个霍尔式电压传感器。用于测量功率预测装置的输入、输出电压。

其中，所述的电流测量单元由一组测量用的电流传感器组成，若为应用于交流水电阻，则每组电流传感器为一组三相交流电流互感器；若为应用于直流水电阻，则电流传感器为一个霍尔式电流传感器。用于测量功率预测装置的输入、输出电流。

其中，所述的功率计算模块用于接收所述电压、电流测量单元的输出信号，完成水电阻预加功率的计算、输出等功能。

其中，为保证测量精度，所述的电压测量单元、电流测量单元以及功率计算模块的测量精度均不低于0.2级。

为了限制功率预测装置的功率损耗，可以设定功率预测装置的输出电流I_N≤100A，输出电压U_N≤10V。本实用新型设计的功率预测装置几乎适用于市场上所有低压交流/直流水电阻，在本实例中，仅以AC400V、1000kW低压交流水电阻装置为例。由水电阻U＝AC400V、P＝1000kW，可知水电阻的额定电阻

选定功率预测装置的额定输出电压U_N＝10V，得出额定输出电流I_N＝62.5A。

根据选定功率预测装置的输出电压、输出电流，按照图2所示，完成图示功率预测装置的元器件选型和设备连接。在电缆连接过程中，Q1、T1、F1和D1均具有A、B、C三相接线端子，必须严格按照“A相-A相、B相-B相、C相-C相”的顺序进行连接，从而保证功率预测装置三相输入与三相输出在相序和相位的一致性。

如图2所示，将功率预测装置的三相输入端子接入图示Q的输入端，将功率预测装置的三相输出端子接入图示LD的输入端。值得注意的是，必须严格按照“A相-A相、B相-B相、C相-C相”的顺序进行连接。

如图3所示，功率计算模块TP可选用PLC，接收TV1、TV2、TA的二次输出信号，分别标记为U₁、U₂和I₂。则，由

可得出

则此处的P即为水电阻的预加功率。只需将图2所示的功率信号P引至负载操作台或负载集控中心，即可随时读取水电阻的预加功率值。

在进行动态突加负载的测试时，先断开水电阻开关Q，再按照水电阻的正常加载/减载流程进行加载，功率预测装置会实时计算当前预加功率值。当预加功率值到达突加目标值后，闭合水电阻开关Q，预加功率直接转换为M的实际功率值，预加功率值自动降至零，从而完成M的动态突加负载测试。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于低压水电阻的功率预测装置，其特征在于，包括低电压转换模块、二极管、电压测量单元、电流测量单元和功率计算模块；所述的低电压转换模块对电源侧的交流或直流电压进行降压，为所述功率预测装置提供低电压电源；所述的二极管用于阻隔水电阻主回路的电压对所述低电压转换模块低压侧的反向馈电；所述的电压测量单元用于测量功率预测装置的输入、输出电压；所述的电流测量单元用于测量功率预测装置的输出电流；所述的功率计算模块根据电压测量单元和电流测量单元的测量值，完成水电阻预加功率的测量、计算和信号输出功能。

2.根据权利要求1所述的功率预测装置，其特征在于，所述低电压转换模块由进线断路器、电压转换器和熔断器组成；若为应用于交流水电阻，则为进线交流断路器、三相交流降压变压器和交流熔断器组成；若为应用于直流水电阻，则为进线直流断路器、直流斩波器和直流熔断器组成；在低电压转换模块内部，通过电力电缆，按照固定的顺序进行相应设备的电气连接。

3.根据权利要求1所述的功率预测装置，其特征在于，所述二极管由一组单相反向二极管组成，若为应用于交流水电阻，则为三个命名A相、B相和C相的三相二极管；若为应用于直流水电阻，则为两个定义为正极和负极的二极管通过电力电缆，按照所述低电压转换模块的连接顺序进行二极管与所述低电压转换模块的电气连接。

4.根据权利要求1所述的功率预测装置，其特征在于，所述电压测量单元由两组测量用的电压传感器组成，若为应用于交流水电阻，则每组电压传感器均为一组三相交流电压互感器；若为应用于直流水电阻，则每组电压传感器均为一个霍尔式电压传感器，用于测量功率预测装置的输入、输出电压。

5.根据权利要求1所述的功率预测装置，其特征在于，所述电流测量单元由一组测量用的电流传感器组成，若为应用于交流水电阻，则电流传感器为一组三相交流电流互感器；若为应用于直流水电阻，则电流传感器为一个霍尔式电流传感器，用于测量功率预测装置的输入、输出电流。

6.根据权利要求1所述的功率预测装置，其特征在于，所述功率计算模块用于接收所述电压、电流测量单元的输出信号，完成水电阻预加功率的计算、输出功能。

7.根据权利要求1、4、5或6所述的功率预测装置，其特征在于，所述电压测量单元、电流测量单元以及功率计算模块的测量精度均不低于0.2级。