一种使用计算机实时监测无刷励磁发电机转子电流If的方法技术

本发明专利技术公开了一种无刷励磁发电机转子电流实时监测显示系统，涉及电量测量、电磁计算及计算机技术。为了解决无刷励磁发电机转子电流长期无法测量的难题，本发明专利技术由智能测控终端、通讯口转换器、计算机组成，在计算机内编制有转子电流计算模块和定子负序电流计算模块，从而实时监测和显示转子电流并直观显示负序电流的标么值，达到机组安全经济运行的目的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种无刷励磁发电机转子电流实时监测显示系统，涉及电量测量、电磁计算及计算机技术。发电机的无刷励磁是十多年来广泛采用的一种新型励磁方式，具有结构紧凑、维护方便等优点，因而得到越来越广泛的应用。但在发电机转子回路不能接入表计，故其转子电流无法测量，给机组的安全、经济运行带来严重影响。为了解决以上问题，目前现场工作人员通常是查对发电机的P-Q曲线，找出其有功出力的限值，达到监控的目的。另外欲知转子电流的大小，必须首先测出有功功率、无功功率的大小而算出功率因数，再根据功率因数和测出的定子电流来查对制造厂提供的V形曲线，进而找出转子电流的数值。显而易见，查图过程费时费力而又不准确。本专利技术的目的在于彻底改变无刷励磁发电机转子电流长期无法实时监测显示的现状，提供一种实时监测显示系统及实施方法，确保机组安全经济运行。本专利技术的目的是这样实现的，即和发电机定子二次回路连接的该系统是由智能测控终端、通讯口转换器、计算机组成，依次用双绞线连接，其计算机内编制有转子电流计算模块和定子负序电流计算模块，从而间接计算和显示转子电流，并直观显示负序电流的标么值。下面结合附图作进一步说明。附图说明图1为本专利技术结构原理图；图2为本专利技术软件流程图；图3为本专利技术显示器。其中1-发电机、2-智能测控终端、3-通讯口转换器、4-计算机、5-发电机转子、6-发电机定子、7-电流互感器(CT)、8-电压互感器(PT)、9-短接端子、10-初始化、11-调用界面显示模块、12-初始化串行通讯口、13-1秒定时到否、14-底层通讯模块、15-转换、16-调用转子电流计算模块、17-调用负序电流计算模块、18-调用显示模块、19-显示器。由附图可知，本专利技术是由智能测控终端2、通讯口转换器3、计算机4三部分组成的监测显示系统，依次用双绞线连接。通过发电机1的电流互感器(CT)7和电压互感器(PT)8使本系统和发电机相互连接。一智能测控终端2为了准确实时计算并显示出转子电流及定子负序电流，就必须准确实时地采集到定子的电流、电压以及发电机的有功功率、无功功率和功率因数，为此选用了性能价格比高的法国DIRISC或加拿大ACM3300测检终端，均带有RS485接口。二通讯口转换器3本系统用RS485接口方式远距离传输数据到主控室(或屏上)后，再通过通讯转换器，上计算机的RS232接口，保证了传输及通讯的可靠性。通讯口转换器设计的技术指标如下输入 RS232接口(四线)输出 RS485接口(二线)速率 19.2K及以下最大传输距离 1200m供电电源 +5V功耗 ≤1W三计算机4(1)转子电流计算模块①电磁计算式转子电流的计算方法有多种，这里，原则上选用了保梯相量图法，并经改进，得转子全电流If=Ifa2+Ifδ2+2IfaIfδ(USinΦ+IXp)/(UCosΦ)2+(USinΦ+IXp)2]]>Ifa=(I/Ie)Ifk-(Xp/100)IδEδ=(UCosΦ)2+(USinΦ+IXp)2]]>其中Ifa-相应于发电机电枢反应磁动势转子电流的一部分Ifδ-相应于发电机内电势的转子电流的一部分，它是根据Eδ的数值查对发电机空载特性曲线而求得Ifk-短路电流为额定电流值时的励磁电流Iδ-空载气隙励磁电流Ie-发电机额定电流Eδ-发电机内电势Xp-保梯电抗φ-功率因数角②建立发电机空载特性曲线最佳数学模型依据最小二乘法原理，得到f(x)=a+bx+cx+……+nx③利用上述电磁计算式，利用实时测得的运行数据，利用建立的数学模型，最终建立转子电流计算模块。(2)负序电流计算模块设采集到的定子三相电流分别为Ia、Ib、Ic，则有a=(Ia2+Ib2+Ic2)/3b=(Ia4+Ib4+Ic4)/3c=3-2b/a2]]>得负序电流I_=a(1-C)/2]]>(3)界面显示模块采用自制点阵式汉字，不需要汉字系统支持，使得软件拥有很大程度的灵活性，同时字体大小可任意调整。(4)软件设计本软件是在DOS下设计的，最终形成*.EXE(执行文件)，不需要任何环境，字节数为200KB，对于内存无特殊要求，具有很强的实用性，软件流程如图2所示初始化10→调用界面显示模块11→初始化串行通讯口12→1秒定时到否13→底层通讯模块14→转换15→调用转子电流计算模块16→调用负序电流计算模块17→调用显示模块18。本专利技术在软件设计中，许多关键之处，包括通讯发送、接收、定时器工作及软件本身等方面，都有很强的容错能力。本专利技术操作简单，通过键盘，根据需要，调用相应的模块，即可得到实时的监测和显示。本专利技术实施例如下(一)实施原则(1)要快速、实时、准确地测量和采集运行中发电机的电气量电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数。(2)将实时采集到的各电气量按照上述的程序和算式编制软件。(3)计算中涉及到的特性曲线和有关参数，须针对不同的电机型号和容量进行认真的查找和确认。(二)实施方案(1)采用法国DIRISC型或加拿大ACM3300型智能测控仪，RS/485RS与RS/232接口转换器，具有RS/232接口的普通计算机，用普通双绞线连接即可，适用于各种容量的无刷励磁发电机。(2)采用法国DIRISC型或加拿大ACM3300型智能测控仪进行数据采集，利用机组的控制系统或远动装置的主机进行编制软件和运算，通过CRT或RTU进行显示，用导线连接即可，适用于大中型电站。(3)采用加拿大ACM3300型智能测控仪进行数据采集和显示，用单片机进行运算。适用于小型发电机的转子电流显示，安装方便。本专利技术具有以下优点和积极效果(1)实时监测和显示转子电流，确保机组安全经济运行，满足了电力生产的需要，填补了国内外这一
的空白。(2)在不另外投资硬件的情况下，利用同一系统，只需编制负序电流计算模块，就可以直观显示负序电流标么值，使系统性能价格比高。(3)通过多方面的测试显示结果分析，该装置所显示的转子电流与查对V形曲线所得值比较，其偏差小于1％；显示的负序电流值与专用负序电流表测试值比较，其偏差小于1％，说明本专利技术完全能够满足工程需要。(4)安装操作简单，便于推广。权利要求1.一种无刷励磁发电机转子电流实时监测显示系统，包括(1)用于实时采集定子电流、电压以及发电机有功功率、无功功率、功率因数的智能测控终端(2)；(2)用于保证采集信号传输及通讯可靠性的通讯口转换器(3)；(3)用于计算和显示的计算机(4)；依次用双绞线连接。其特征在于使用上述系统进行间接计算和显示，计算机(4)内编制有(1)转子电流计算模块，计算式为If=Ifa2+Ifδ2+2IfaIfδ(USinΦ+IXp)/(UCosΦ)2+(USinΦ+IXp)2]]>(2)定子负序电流计算模块，计算式为I_=a(1-C)/2]]>2.按权利要求1所述的无刷励磁发电机转子电流实时监测显示系统，其特征在于，计算机(4)的软件流程是初始化(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷励磁发电机转子电流实时监测显示系统，包括：（１）用于实时采集定子电流、电压以及发电机有功功率、无功功率、功率因数的智能测控终端（２）；（２）用于保证采集信号传输及通讯可靠性的通讯口转换器（３）；（３）用于计算和显示的计算 机（４）；依次用双绞线连接。其特征在于使用上述系统进行间接计算和显示，计算机（４）内编制有：（１）转子电流计算模块，计算式为：Ｉ↓［ｆ］＝＊＊＊（２）定子负序电流计算模块，计算式为：Ｉ＿＝＊＊＊。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凤姿，吴涛，周仕平，
申请(专利权)人：赵凤姿，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]