一种发电机数据采集系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种发电机数据采集系统及方法，该系统包括虚拟负载、电流互感器、电压互感器、隔离变送器模块和信号采集与处理模块，虚拟负载与发电机组连接，电压互感器、电流互感器分别与虚拟负载连接，并经隔离变送器模块与信号采集与处理模块连接；该方法包括：1）系统初始化；2）启动自适应变频数据采集算法；3）判断是否检测到开关信号，是则转步骤4），否则转步骤5）；4）将采样频率提至最高来进行数据采集，并判断从检测到开关信号至今是否达到保持时间，是则转步骤5），否则继续保持最高的采样频率；5）运行旋转门算法，自适应调整数据采集频率来进行数据采集。该系统及方法有利于在兼顾数据采集效率的同时，提高数据采集的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机数据采集系统及方法


[0001]本专利技术属于发电机测试
，具体涉及一种发电机数据采集系统及方法。

技术介绍

[0002]在许多行业，后备电源已经成为动力系统的必要组成部分，比如发电机、USP（不间断电源）、蓄电池等后备电源就必须撑起应急系统的动力大梁。目前维护工作中普遍存在的维护技术难题是，各类发电机组的输出功率与带载能力的检测工作一直以来都无法有效顺利地进行。只有等到供电故障发生后才知道是后备电源性能出现了问题。因此，需要发电机测试系统对发电机组进行定期维护、检修和调试。不仅如此，发电机测试系统还常用于：（1）发电机组出厂测试；（2）对发电机进行动态配载，防止发电机组长期欠载运行；（3）检测老旧发电机的输出功率和带载能力，预防发电机启动失败，延长发电机寿命。
[0003]发电机数据采集系统是发电机测试系统的核心部分。在发电机组进行虚拟负载试验时，发电机数据采集系统能全面、及时地反映发电机运行状态，对相关运行特征数据信息及性能参数进行采集、计算、反馈及存储，有效地减轻专业人员的工作量，最终通过报表的方式将试验数据打印出来。现有技术存在的不足是：（1）发电机在带载测试时，有几率出现发电机自身某项组成部件老化、损耗、性能退化等造成的运行状态改变等。此时发电机状态数据也会出现短暂的波动，传统的等时间间隔数据采样方法有可能丢失这一重要数据。（2）在对发电机进行突加突减负载测试时，通过观察负载突加突减瞬间发电机输出电压、电流、频率等波形波动的幅值和恢复时间来判断发电机的性能。所以这一小段时间，发电机输出的数据波形变化比较剧烈，数据采集的精度越高（采样时间间隔越短），测试效果就越好，就能更直观地反映出发电机的性能。现有的技术一般采用相等时间间隔数据采集算法: 根据预先设定的时间间隔，周期性地采集数据，这种方法虽然简单，但是完全忽略了数据变化的特征，因而采集数据获取的平均信息量少。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种发电机数据采集系统及方法，该系统及方法有利于在兼顾数据采集效率的同时，提高数据采集的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种发电机数据采集系统，包括虚拟负载、电流互感器、电压互感器、隔离变送器模块和信号采集与处理模块，所述虚拟负载与发电机组连接，以模拟相应负载与发电机组连接的工作状态，所述电压互感器、电流互感器分别与虚拟负载连接，以采集一次侧电压、电流并转换为二次侧电压、电流，所述电压互感器、电流互感器经隔离变送器模块与信号采集与处理模块连接，以通过隔离变送器模块对二次侧电压、电流进行调理并将调理后的三相电压、电流信号输入信号采集与处理模块。
[0006]进一步地，还包括上位机人机交互平台，所述信号采集与处理模块通过MUDBUS协议与上位机人机交互平台通信，以将采集及处理后的数据上传至上位机人机交互平台进行人机交互，所述上位机人机交互平台通过CAN
‑
RS485总线与发电机组通信，以向发电机组发
送控制命令以及从发电机组接收相关的运行参数。
[0007]进一步地，所述信号采集与处理模块中嵌设有自适应变频数据采集算法，以根据采集数据的变化自适应调整采样频率。
[0008]进一步地，所述虚拟负载上设有负载控制器，所述负载控制器发出开关信号作为采样频率调制的触发信号。
[0009]本专利技术还提供了一种发电机数据采集方法，包括以下步骤：1）系统初始化；2）启动自适应变频数据采集算法，开始变频采集发电机数据；3）判断是否检测到负载控制器发出的开关信号，是则转步骤4），否则转步骤5）；4）将采样频率提至最高，通过调整后的采样频率进行数据采集，然后不断判断从检测到开关信号至当前是否达到设定的保持时间，是则转步骤5），否则继续保持最高的采样频率；5）运行旋转门算法，自适应调整数据采集的时间间隔来进行数据采集。
[0010]进一步地，步骤5）中，采用旋转门算法自适应调整数据采集的时间间隔的方法为：当数据变化平滑时，采用加法增大的方式逐渐增大采集的间隔时间直至最大采集间隔时间；当数据变化剧烈时，采用乘法减小的方式迅速减小采集的间隔时间直至最小采集间隔时间。
[0011]进一步地，用Inal表示采集间隔时间，用newInal表示采集间隔时间的临时变量；加法增大的实现方法为：如果当前采集的数据在旋转门算法能够套住的范围内时，则逐渐增大采集的间隔时间，如式(1)、(2)所示：（1）（2）其中，F表示增长因子；count表示旋转门算法连续套住数据的次数；max_Inal表示最大采集间隔时间；当数据变化平滑时，采集间隔时间的增长开始较慢，但只要后面采集的数据能连续被旋转门算法套住，则采集的间隔时间增长越来越快；乘法减小的实现方法为：如果当前采集的数据不在旋转门算法能够套住的范围内时，则将当前的采集间隔时间减半，如式(3)、(4)所示：（3）（4）其中，min_Inal表示最小采集间隔时间；当数据变化剧烈时，旋转门算法迅速将采集的间隔时间减小。
[0012]进一步地，进行数据采集时，调用AD转换器进行同步采样，并将模拟量转换为数字量，然后将采集到的数据存储到可编程只读存储器EEPROM中；信号采集与处理模块计算出发电机组的相关电参量，在需要输出时调用DA转换器将所需的电参量由数字量转换为模拟量进行输出。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：该方法针对发电机两种不同的运行状态，采用自适应变频数据采集算法实现变频采集发电机数据：当发电机因自身某项组成部件老化、损耗、性能退化等造成的运行状态改变，采用旋转门算法尽可能精确的拟合出真实的数据波形；当检测到负载控制器发出的开关信号时瞬间将采样频率提至最高，且持续一段时间后，继续采用旋转门算法进行数据采集，从而最快地对发电机状态变化做出响应，精确地记录下发电机的重要数据。相较于现有技术，本专利技术在数据变化较为剧烈的区域自适应提高数据采样频率，在发电机数据变化较为平缓的区域自动降低数据采样频率，从而可在保证采集数据质量的同时减少数据采集量，有效提高数据采集效率与灵活性，从而为发电机在线监测与故障诊断等研究提供有效数据保障。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例的系统结构示意图。
[0015]图2是本专利技术实施例的方法实现流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0017]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0018]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0019]如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电机数据采集系统，其特征在于，包括虚拟负载、电流互感器、电压互感器、隔离变送器模块和信号采集与处理模块，所述虚拟负载与发电机组连接，以模拟相应负载与发电机组连接的工作状态，所述电压互感器、电流互感器分别与虚拟负载连接，以采集一次侧电压、电流并转换为二次侧电压、电流，所述电压互感器、电流互感器经隔离变送器模块与信号采集与处理模块连接，以通过隔离变送器模块对二次侧电压、电流进行调理并将调理后的三相电压、电流信号输入信号采集与处理模块。2.根据权利要求1所述的一种发电机数据采集系统，其特征在于，还包括上位机人机交互平台，所述信号采集与处理模块通过MUDBUS协议与上位机人机交互平台通信，以将采集及处理后的数据上传至上位机人机交互平台进行人机交互，所述上位机人机交互平台通过CAN
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RS485总线与发电机组通信，以向发电机组发送控制命令以及从发电机组接收相关的运行参数。3.根据权利要求1所述的一种发电机数据采集系统，其特征在于，所述信号采集与处理模块中嵌设有自适应变频数据采集算法，以根据采集数据的变化自适应调整采样频率。4.根据权利要求3所述的一种发电机数据采集系统，其特征在于，所述虚拟负载上设有负载控制器，所述负载控制器发出开关信号作为采样频率调制的触发信号。5.一种发电机数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：1）系统初始化；2）启动自适应变频数据采集算法，开始变频采集发电机数据；3）判断是否检测到负载控制器发出的开关信号，是则转步骤4），否则转步骤5）；4）将采样频率提至最高，通过调整后的采样频率进行数据采集，然后不断判断从检测到开关信号至当前是否达到设定的保持时间，是则转步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄靖，林汝平，何志国，陈斌艺，林杨，宋慧姝，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：