［關(guān)鍵詞］發(fā)電機組；監(jiān)控裝置；監(jiān)控測試

［中圖分類號］TM612 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）10–0122–03

1系統(tǒng)總體設(shè)計

文章所設(shè)計的發(fā)電機組監(jiān)控裝置由電源管理板、監(jiān)測板、機頭控制板構(gòu)成，監(jiān)控裝置的架構(gòu)如圖1所示。在機組電氣箱中設(shè)置電源管理板和檢測板，利用電氣箱和滑環(huán)連接機頭控制板，使電流信號能將信息傳輸?shù)诫姵毓芾戆逯?，并且上傳發(fā)電機組的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。

通過分析監(jiān)控裝置的功能和工作流程，該系統(tǒng)的設(shè)計包括以下幾點。

（1）通道測試。監(jiān)控裝置和傳感器的數(shù)據(jù)傳輸方式較多，傳輸通道工作狀態(tài)對裝置收集傳感器數(shù)據(jù)具有重要影響，因此要求系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)控裝置的傳感器進行測試。

（2）控制算法測試。利用三閉環(huán)控制算法實現(xiàn)監(jiān)控裝置的變槳距操作，對發(fā)電機組的調(diào)節(jié)與安全保護等有重要作用。變槳距調(diào)節(jié)裝置能夠保障發(fā)電機組安全穩(wěn)定的運行，所以要求測試系統(tǒng)中具備變槳距測試功能，從而測試控制算法。

（3）控制邏輯測試?？刂七壿嫓y試重點是為應(yīng)對監(jiān)控裝置中出現(xiàn)的故障、數(shù)據(jù)超限等問題。所以，可通過控制邏輯測試提高監(jiān)控裝置的診斷與處理能力。

（4）通信測試。通過CAN總線總結(jié)機組上傳的工作參數(shù)與運行狀態(tài)，由操作人員下發(fā)控制指令。

2系統(tǒng)的硬件設(shè)計

基于分布式計算機測控技術(shù)進行系統(tǒng)的硬件設(shè)計，對系統(tǒng)進行多任務(wù)、多進程處理。另外，用戶可以使用手動或自動兩種方式進行控制，從而滿足不同的測試和操作需求。

2.1通信協(xié)議設(shè)計

通過調(diào)度中心的內(nèi)外部和監(jiān)控中心進行系統(tǒng)通信，內(nèi)部通信為主控站上位機和現(xiàn)地單元下位機通信、PLC和機組單元的通信等。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度中心通信。將監(jiān)控系統(tǒng)中的信息和調(diào)度系統(tǒng)信息進行實時交換，接收到調(diào)度中心的命令后發(fā)送發(fā)電機組的數(shù)據(jù)，包括遙測、遙感、遙信等。此種通信方式為串口通信，能夠和其他規(guī)約的可開發(fā)通信進行連接。

（2）上位機與下位機。上位機通過PC計算機設(shè)計，下位機通過IPC和PLC設(shè)計。利用上位機實現(xiàn)系統(tǒng)的人機界面，利用RS485總線通信，并且對機組進行監(jiān)控。通過總線轉(zhuǎn)換能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，根據(jù)實際需求對下位機進行巡檢和控制。

（3）設(shè)備智能通信。在現(xiàn)場控制單元設(shè)置RS485接口，實現(xiàn)智能儀器通信，如溫度巡檢儀、PLC、交流儀器等。再通過附屬設(shè)備開展串行通信，在多站點實現(xiàn)PLC和智能設(shè)備的通信，如操作器、無刷勵磁調(diào)節(jié)器等。

（4）IPC和PLC的通信。利用PS485實現(xiàn)通信，通信雙方設(shè)置相同的通信參數(shù)，以通信規(guī)約和協(xié)議中的規(guī)定來編寫通信程序。

2.2開關(guān)控制程序

通過開關(guān)控制對機組輔助設(shè)備與調(diào)速操作設(shè)備進行邏輯控制，方便系統(tǒng)的后期調(diào)試。設(shè)計基于PLC的自動化模塊結(jié)構(gòu)，包括主程序、子程序與終端程序。若發(fā)電機斷路器的啟動機組為分閘狀態(tài)，利用接力器將機組制動系統(tǒng)設(shè)置為復歸狀態(tài)。并對系統(tǒng)機組進行監(jiān)視，且對系統(tǒng)故障進行檢測。在停機時將停機命令通過按鈕發(fā)送給管理人員，假如機組出現(xiàn)故障，繼電器能夠自動操作，讓機組停機。若發(fā)電機的內(nèi)部出現(xiàn)問題，可以開啟差動保護，避免發(fā)電機與機組在運行過程中出現(xiàn)問題。

2.3人機界面設(shè)計

系統(tǒng)使用觸摸屏的方式實現(xiàn)人機交互，計算機系統(tǒng)觸屏畫面要設(shè)計主畫面和初始畫面。系統(tǒng)將初始畫面打開后能夠顯示系統(tǒng)的基本信息，操作人員根據(jù)信息開展初始化操作。在設(shè)計人機界面的過程中，主畫面為重點內(nèi)容，能夠展現(xiàn)系統(tǒng)的信息。若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要針對故障信號設(shè)計專門的機組故障、事故等畫面，還要設(shè)計事故信號燈，假如出現(xiàn)故障能夠及時的進入到畫面中查看。

2.4數(shù)據(jù)收集傳感器

利用現(xiàn)場傳感器將各測量點信號傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理模塊中，對收集的數(shù)據(jù)、信號將進行調(diào)理，將調(diào)理的信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡PXI–6052E中，利用主機箱和從機箱構(gòu)建PXI系統(tǒng)，通過MXI–3技術(shù)和光纜連接機箱。MXI–3技術(shù)能夠連接標準PCI–PCI橋技術(shù)，是一種PCI總線連接技術(shù)。將兩個MXI–3模塊設(shè)置到系統(tǒng)的主組合式機箱中，分別安裝在系統(tǒng)槽和主機箱任意槽中，實現(xiàn)PIX系統(tǒng)模塊和計算機的通信，對兩個機箱進行級聯(lián)。根據(jù)PXI規(guī)范對機箱進行擴展，還能夠遠距離傳輸信號。PXI系統(tǒng)與機組的位置較接近，可將信號傳輸線設(shè)置到機組中。PXI總線儀器具有較強的可擴展性，可對通道的數(shù)量和類型進行分析。

3系統(tǒng)的軟件設(shè)計

發(fā)電機組監(jiān)控裝置測試系統(tǒng)的軟件架構(gòu)（圖2）由控制層面和功能層面構(gòu)成，其主要包括以下方面。

（1）用戶接口。管理用戶的測試，并且對文檔中用戶的功能界面進行設(shè)計，通過單元測試和控制管理進行操作。

（2）系統(tǒng)核心。要求對系統(tǒng)運行進行調(diào)度，并且實現(xiàn)系統(tǒng)底層的操作，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)對系統(tǒng)參數(shù)進行訪問、存儲與管理，并且利用ADO接口對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行交互。還能夠調(diào)度系統(tǒng)運行過程中的時序，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)各個功能模塊之間的消息。

（3）功能驅(qū)動。將功能驅(qū)動提供給用戶界面，從而實現(xiàn)單元測試、控制管理等功能。利用單元測試驅(qū)動用戶界面的操作，還能夠?qū)ο聦庸δ苷{(diào)度與系統(tǒng)消息進行交互，以此得到測試過程中的參數(shù)信息。通過控制管理驅(qū)動用戶界面的操作，劃分系統(tǒng)的控制命令，并且轉(zhuǎn)發(fā)到控制命令模塊中。在對執(zhí)行結(jié)構(gòu)進行接收后，需要提交到用戶界面中。

（4）命令驅(qū)動。能夠有效管理系統(tǒng)通信的命令數(shù)據(jù)，并且接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送測試命令集，并且整理測試結(jié)果。系統(tǒng)還能夠響應(yīng)控制命令，在功能模塊中傳輸單位響應(yīng)結(jié)果。

上位機監(jiān)控通過VC++編制，利用串口和SRWF–1型射頻卡連接，控制界面能夠?qū)o線射頻卡進行操作。MSComm能夠為系統(tǒng)提供串行接口進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，利用串行端口接收數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)通信協(xié)議提供標準化的事件處理，并且設(shè)置串行通信，便于訪問串行通信驅(qū)動程序。另外，利用事件驅(qū)動收集相關(guān)數(shù)據(jù)，輪詢方法較簡單。針對發(fā)電機組設(shè)計的監(jiān)控界面，對應(yīng)類為CDispjktDlg，插入MSComm控件。通過上述操作能夠處理串口消息事件，若串口在接收到數(shù)據(jù)之后產(chǎn)生了字符消息事件，并且此事件為串口接收緩沖區(qū)中的，要設(shè)計針對性代碼以得到功能需求，在串口通信時設(shè)置雙方通信格式。

4系統(tǒng)性能的測試

4.1測試環(huán)境

通過發(fā)動機、扭矩傳感器、發(fā)電機、計算機、控制柜、變頻器創(chuàng)建試驗平臺，在試驗過程中設(shè)置相應(yīng)的頻率、電壓和電流，通過計算機、傳感器創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且設(shè)計測試機箱。利用電壓倍頻器、放大器對發(fā)電機組的信號進行傳遞，為了充分展現(xiàn)系統(tǒng)的性能，要求改變電動轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機組的功率。發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速與功率曲線如圖3所示。

4.2結(jié)果和分析

使用不同系統(tǒng)對發(fā)電機組進行多次測試，系統(tǒng)的響應(yīng)時間如圖4所示。從圖4中可看出，在相同功率的發(fā)電機組中，文章系統(tǒng)響應(yīng)時間比其他系統(tǒng)要短。通過電動機轉(zhuǎn)矩的改變，實現(xiàn)發(fā)電機組不間斷的遞增，并且掌握系統(tǒng)的響應(yīng)時間變化規(guī)律。隨著發(fā)電機組功率的增加，測試系統(tǒng)的響應(yīng)時間也在增加。文章系統(tǒng)增長幅度較慢，測試效率高。由此可見，文章測試系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的性能良好。

5結(jié)束語

通過發(fā)電機組測試系統(tǒng)的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)加載和空載時系統(tǒng)電壓、電流、功率等參數(shù)的實時監(jiān)控。而通過控制與保護等信號可實現(xiàn)變頻器的多種功能，如變頻器的并聯(lián)、停機控制、串聯(lián)和卸載控制等，還能夠?qū)崿F(xiàn)電機的低電壓、過載和過流保護。系統(tǒng)還能對各個參數(shù)數(shù)據(jù)進行存儲，人機界面良好。