毛強(qiáng)

摘要：本文首先將網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的總體構(gòu)成進(jìn)行整理，幫助讀者明確網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成的最大特點(diǎn)是：主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、工作站的協(xié)同工作。其次，從電源電網(wǎng)、測(cè)試站及測(cè)試區(qū)域配置兩方面分析系統(tǒng)的硬件配置。最后，通過對(duì)DF發(fā)電機(jī)帶變頻器測(cè)試來論述網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)在電機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)；硬件配置；DF發(fā)電機(jī)；帶變頻器測(cè)試

中圖分類號(hào)TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2016）06-0071-02

當(dāng)今對(duì)電機(jī)性能、質(zhì)量要求日益嚴(yán)格的情況下，作為對(duì)電機(jī)參數(shù)、性能檢驗(yàn)的關(guān)鍵工序電機(jī)測(cè)試技術(shù)受到了日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。電機(jī)測(cè)試隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展得到長足進(jìn)步，但各系統(tǒng)也存在著硬件集成度低，測(cè)試電網(wǎng)電源不能靈活配置等缺陷，而網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)通過系統(tǒng)構(gòu)成、硬件配置及采用LABVIEW軟件作為測(cè)試界面有效解決了測(cè)試資源、人力、測(cè)試電源的占用問題，提高了電機(jī)測(cè)試的效率。

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要目的是在同一構(gòu)架下完成對(duì)各種不同型號(hào)、安裝形式及不同測(cè)試類型電機(jī)的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試對(duì)象的不同選擇不同的測(cè)試裝置、測(cè)試區(qū)域，在測(cè)試過程中能實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、監(jiān)控和處理等功能，結(jié)束測(cè)試時(shí)能夠?qū)y(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)用與分析等。系統(tǒng)由主服務(wù)器、工控機(jī)、多臺(tái)PC機(jī)、PLC、機(jī)械/電動(dòng)執(zhí)行器件和點(diǎn)參數(shù)儀表等組成，系統(tǒng)整體組成如圖1所示。

本系統(tǒng)最大的構(gòu)成特點(diǎn)是主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、工作站協(xié)同工作。3個(gè)器件在系統(tǒng)中所起的功能和作用如下：主服務(wù)器-系統(tǒng)管理核心，主要功能為數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)、故障報(bào)警記錄的存取、數(shù)據(jù)查詢與網(wǎng)絡(luò)管理；通訊服務(wù)器系統(tǒng)硬件關(guān)聯(lián)核心，通過網(wǎng)絡(luò)接受各種網(wǎng)絡(luò)指令，直接與各類測(cè)試儀器、AC800M（PLC）、測(cè)試輔助設(shè)備（油路、水路、氣路）進(jìn)行數(shù)據(jù)命令交換，并把數(shù)據(jù)和狀態(tài)返回至各工作站；工作站系統(tǒng)的操作核心，通過友好直觀的人機(jī)界面動(dòng)態(tài)地顯示系統(tǒng)操作、設(shè)備工作狀態(tài)等，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集、故障報(bào)警功能。

2.硬件配置

2.1電源電網(wǎng)配置

系統(tǒng)硬件配置如圖2所示，國家電網(wǎng)220kV經(jīng)過變壓器降壓得到35kV的電網(wǎng)電壓，它分別經(jīng)過#1變壓器室、#2變壓器室降壓至所需要電機(jī)測(cè)試用電源，2套可調(diào)電網(wǎng)電源分別由變壓器室、發(fā)電機(jī)室、電氣控制室組成，發(fā)電機(jī)室里安裝有測(cè)試用拖動(dòng)發(fā)電機(jī)、負(fù)載電機(jī)，兩者通過聯(lián)軸節(jié)連接，它是測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)力來源。電氣控制室高低壓控制柜與4個(gè)測(cè)試區(qū)內(nèi)的控制柜連接使每個(gè)測(cè)試區(qū)都有可用于測(cè)試電機(jī)的電源，電氣控制室內(nèi)的一排變頻器控制柜用于對(duì)測(cè)試電源進(jìn)行調(diào)頻。2套電源系統(tǒng)經(jīng)矩陣控制室連接，它們之間的連接電纜經(jīng)地底的托架連接，使得2套電源系統(tǒng)與矩陣控制室連接為一個(gè)整體，2套AC800M PLC分別連接至2個(gè)測(cè)試站的監(jiān)控上位機(jī)（帶IFIX軟件），并且PLC的不同模塊I/0點(diǎn)經(jīng)地址分配分別連接2套測(cè)試設(shè)備的不同點(diǎn)，2套PLC共用一個(gè)OPC服務(wù)器，使得在2個(gè)測(cè)試站的上位機(jī)上共同監(jiān)控、共享測(cè)試電源得以實(shí)現(xiàn)。

2.2測(cè)試站以及測(cè)試區(qū)域配置

系統(tǒng)的2個(gè)測(cè)試站各帶2個(gè)測(cè)試區(qū)域，每個(gè)測(cè)試區(qū)域外面用圍欄圍起來，圍欄上裝有與測(cè)試設(shè)備有互鎖功能的裝置，在測(cè)試時(shí)起到防止非相關(guān)人員誤入而導(dǎo)致人身傷害的作用，測(cè)試站及區(qū)域硬件配置：#1測(cè)試站由#1測(cè)試臺(tái)、#2測(cè)試臺(tái)以及#1監(jiān)控上位機(jī)組成，每個(gè)測(cè)試臺(tái)都是各種電參數(shù)儀表、AC800操控界面的組合，每個(gè)測(cè)試臺(tái)外圍是一個(gè)獨(dú)立的測(cè)試區(qū)域；#2測(cè)試站由#3測(cè)試臺(tái)、#4測(cè)試臺(tái)及#2監(jiān)控上位機(jī)組成，由于需要進(jìn)行常規(guī)測(cè)試的電機(jī)占據(jù)所有被測(cè)電機(jī)的絕大多數(shù)，因此需設(shè)置2個(gè)互相獨(dú)立的電網(wǎng)電源給不同測(cè)試區(qū)域供電，系統(tǒng)把#2、#3測(cè)試區(qū)作為電機(jī)常規(guī)測(cè)試區(qū)，這2個(gè)測(cè)試區(qū)配備有立式電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，#2、#3測(cè)試區(qū)還配備有壓力表和溫度計(jì)的氣、水等管路。

3.系統(tǒng)在電機(jī)測(cè)試中應(yīng)用

DF（Double Feedback Wind Generation）是一種繞線式轉(zhuǎn)子電機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電，DF在電機(jī)測(cè)試中是比較典型的一種機(jī)型

3.1電路組成以及運(yùn)行原理

遠(yuǎn)景2.6MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)硬件測(cè)試平臺(tái)及線路連接及其原理：測(cè)試區(qū)域的低壓電柜G5屏引出測(cè)試電源至VD4控制柜，VD4用來合閘并網(wǎng)，同時(shí)從測(cè)試站串聯(lián)一個(gè)遠(yuǎn)程控制按鈕，測(cè)量柜和VD4連接在一起，測(cè)試臺(tái)上的Norma4000高精度功率分析儀器從測(cè)量柜上引出信號(hào)，用于在電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候從Norma4000上讀取電壓、電流、功率、功率因數(shù)等。測(cè)量柜引出線連接至被測(cè)試DF的定子繞組上；同時(shí)，G5引出線至變頻器ACS80067，給變頻器供電使之運(yùn)行，而變頻器又連接線到被測(cè)DF的轉(zhuǎn)子繞組，整個(gè)框架模擬DF在風(fēng)車內(nèi)運(yùn)行的狀況，由于DF的轉(zhuǎn)子繞組運(yùn)行情況不穩(wěn)定，所以需要通過變頻器ACS800-67來控制，使之按照指令運(yùn)轉(zhuǎn)。另外3個(gè)Norma4000則分別用于電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子及ACS網(wǎng)側(cè)的信號(hào)采集。

3.2電源模式切換

設(shè)置模式根據(jù)電機(jī)的額定電壓、電流等參數(shù)選擇電柜開關(guān)通斷模式組成的電路不同通斷模式，開關(guān)包括電氣室開關(guān)柜、矩陣室的開關(guān)，如圖3所示。設(shè)置模式的前提：首先從監(jiān)測(cè)上位機(jī)觀察2套發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。等待電源測(cè)試的其他區(qū)域測(cè)試人員可詢問在測(cè)試區(qū)的人員，要求他們?cè)诓恍枰娫磿r(shí)把模式卸掉，再根據(jù)需要建立模式。

通過觀察圖中各設(shè)備風(fēng)扇的運(yùn)行情況來推斷運(yùn)行狀態(tài)，圖中G11、G12-發(fā)電機(jī)、M1-拖動(dòng)電機(jī)，M3-負(fù)載電機(jī)。在畫面上可看到這幾個(gè)設(shè)備旁都有一個(gè)三片綠色葉子的風(fēng)扇，如對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，則此設(shè)備處于運(yùn)行中。圖中的TA1即為#1測(cè)試區(qū)域，Q1、Q3、Q5、Q7指開關(guān)柜的各開關(guān)，一個(gè)開關(guān)柜只對(duì)應(yīng)一把閘刀開關(guān)，開關(guān)狀態(tài)為綠色

導(dǎo)通狀態(tài)，而開關(guān)狀態(tài)為紅色斷開狀態(tài)，開關(guān)導(dǎo)通和斷開的不同組合組成了不同的通路。例如，模式101-GIY+T5 690V 3012A，代表連接#1發(fā)電機(jī)系統(tǒng)及T5變壓器作為測(cè)試電源，測(cè)試電源電壓為690V，電流為3012A。操控頻AC800與裝有IFIX軟件的監(jiān)控上位機(jī)是建立通訊的。建立模式后，操控頻AC800自動(dòng)啟動(dòng)，可在AC800界面上操控發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。

3.3測(cè)試操作過程

Drive Window是一種用于ACS800、ACS6000調(diào)試和維護(hù)的Windows軟件。其功能諸如操作控制、監(jiān)控信號(hào)、參數(shù)、數(shù)據(jù)記錄、故障記錄、備份、恢復(fù)，它是帶變頻器測(cè)試中的必要操控軟件。在DF帶載溫升測(cè)試中，使用Drive-Window軟件進(jìn)行并網(wǎng)操作，在AC800操控界面增加電壓至額定電壓Un=690V，增加轉(zhuǎn)速n=1200r/m的時(shí)候，在Drive-Window軟件界面點(diǎn)擊合閘信號(hào)，按下遠(yuǎn)程合閘按鈕使VD4開關(guān)柜的主開關(guān)合上實(shí)現(xiàn)合閘。此后，可以在Drive-Window軟件界面上進(jìn)行操作：繼續(xù)在AC800操控屏上調(diào)轉(zhuǎn)速至n=1 800tad/min（額定轉(zhuǎn)速），通過Drive-Window界面增加轉(zhuǎn)矩T來逐步增加有功功率P，直至達(dá)到額定功率，功率因數(shù)隨有功功率變化，為使發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，需將功率因數(shù)調(diào)整在一個(gè)穩(wěn)定值，因此，需同時(shí)AC800操控臺(tái)發(fā)無功來調(diào)整功率因數(shù)。

4.結(jié)論

通過對(duì)網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、硬件配置及系統(tǒng)的應(yīng)用來分析闡述網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：運(yùn)用上位機(jī)、PLC系統(tǒng)將各個(gè)不同測(cè)試站之間的電源設(shè)備、儀器設(shè)備集成起來，形成一個(gè)可在測(cè)試區(qū)域間切換的可調(diào)電網(wǎng)系統(tǒng)，通過模式切換將電源轉(zhuǎn)移到其他測(cè)試區(qū)的電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電源資源共享；對(duì)整個(gè)測(cè)試作業(yè)區(qū)設(shè)備、工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控達(dá)到完善網(wǎng)狀電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)功效。

它在減少電機(jī)測(cè)試設(shè)備、人員的占用，實(shí)現(xiàn)測(cè)試電源靈活切換，提高測(cè)試效率方面有著其他電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢(shì)。