一种电压穿越测试系统的制作方法

本实用新型涉及电力电网控制领域，具体涉及一种电压穿越测试系统。

背景技术：

随着国家节能政策的大力实施，火电厂辅机系统进行大量变频器改造，以降低机组厂用电。但是，目前大多数火电机组的辅机变频器低电压穿越能力未得到验证，有的甚至不具备低电压穿越能力，出现了电网发生瞬时电压波动引起发电机组跳机的问题；由于变频器未经过低电压穿越功能测试，一旦出现电压跌落或过高，变频器会触发低电压和过流等保护，致使变频器闭锁输出，对于高压变频器，供给都是重要辅机，一旦变频器闭锁，重要辅机的停运会最终导致机组跳闸事故发生。

目前，火电厂煤粉炉的给煤、给粉机、预热器、空冷风机系统成为变频器应用最多的设备，特别是控制给煤给粉机、预热器、空冷风机出力的变频器，一旦发生低电压，保护动作，往往造成重要辅机停机、机组跳闸等故障。在实际使用过程中，因为电网发生故障或备自投切换时，厂用电电压瞬时或短时低于变频器低电压保护整定值（根据变频器型号不同该值也不同）时，变频器低电压保护也会动作，而厂用电和变频器母线低电压保护整定值通常低于变频器低电压保护整定值，厂用电系统中的其它设备还在正常工作，变频器一旦保护闭锁，辅机停止运行工作，可能造成停机停炉故障，给电厂带来很大的经济损失，也成为电厂跳机事故多发原因之一，同时也是目前电厂面临的比较大的问题，只有很好地解决该问题，才能保证电厂安全、可靠、高效的正常运行，避免停机停炉事故发生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电压穿越测试系统，应用于变频器低电压穿越能力。

一种电压穿越测试系统，快速切换工作电压，考验变频器在过电压和低电压时的工作性能，包含：

可调变压器，输出端设5个抽头，分别引出5种不同幅值的电压；

分接开关，包含8个输入端，一个输出端，受人工或程序控制仪控制，在8个输入端之中选择一个连接到输出端，所述的8个输入端与所述可调变压器的输出端的5个抽头连接；

变频器，与所述可调变压器和分接开关输出端连接；

可调负载，与所述变频器连接，根据变频器的不同输出值而调整可调负载的大小；

控制记录仪，与可调变压器、分接开关和变频器分别连接，控制记录仪控制可调变压器、分接开关和变频器的工作状态，并采集变频器（3）输入、输出的电压、电流波形和开关保护动作信号。

上述的一种电压穿越测试系统，其中，所述可调负载包含若干串联的阻性负载、若干串联的感性负载和风机，所述若干阻性负载和若干感性负载分别设置若干抽头，所述抽头的选择根据所述变频器的电压和频率而改变，负载按恒磁通 v/f 控制方式模式调节；所述风机作为感性负载的细调，弥补负载调节空挡；风机还辅助对所述可调负载进行散热。

上述的一种电压穿越测试系统，其中，所述可调变压器的5个抽头分别输出20%U、60%U、90%U、100%U和130%U，其中U表示变频器的额定电压。

上述的一种电压穿越测试系统，其中，所述分接开关的8个输入端依次连接电压值为130%U、100%U、90%U、100%U、60%U、100%U、20%U和100%U。

上述的一种电压穿越测试系统，其中，所述控制记录仪还包含：

中央控制器，集中控制全系统的工作状态；

压缩存储模块，输入端与中央控制器连接，交换存储的数据，及时保存数据；

数据采集模块，输出端与中央控制器和压缩存储模块连接，采集系统中电压电流和频率信息；

波形分析模块，实时记录数据采集模块采集到的信息，绘制波形，对波形进行计算测量和分析；

显示模块，与中央控制器连接，显示波形和指令按键；

打印模块，与中央控制器连接，输出纸质报告。

上述的一种电压穿越测试系统，其中，所述数据采集模块采用8个隔离通道，16位高速A/D转换器。

上述的一种电压穿越测试系统，其中，所述压缩存储模块包含本地存储模块和移动存储模块两部分，本地存储模块与数据采集模块和移动存储模块连接，移动存储模块包含2个USB接口，用于连接外部移动存储设备。

上述的一种电压穿越测试系统，其中，所述波形分析模块包含波形记录模块和参数计算模块两部分，波形记录模块与中央控制器和参数计算模块连接，参数计算模块与中央控制器连接。

一种电压穿越测试方法，控制记录仪控制所述分接开关依次切换不同电压，并同时记录数据，步骤如下：

S1、所述分接开关输出端设置于第8个输入端，输出电压为100%U，其中U表示变频器的额定电压；

S2、所述分接开关（2）输出端切换至第1个输入端，输出电压为130%U，保持时间0.5秒；

S3、所述分接开关（2）输出端切换至第2个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S4、所述分接开关（2）输出端切换至第3个输入端，输出电压为90%U，保持时间大于5秒，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S5、所述分接开关（2）输出端切换至第4个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S6、所述分接开关（2）输出端切换至第5个输入端，输出电压为60%U，保持时间为5秒；

S7、所述分接开关（2）输出端切换至第6个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S8、所述分接开关（2）输出端切换至第7个输入端，输出电压为20%U，保持0.5秒；

S9、所述分接开关（2）输出端切换至第8个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S10、所述控制记录仪判断变频器是否运行正常并记录所有试验参数和波形，试验过程中如某一项目试验失败，则直接进入下一个试验项目；

S11、所述控制记录仪评估被测系统的低电压穿越能力，生成分析报告。

本实用新型的优点和有益效果是：

（1）保证电厂安全、可靠、高效的正常运行。

（2）防止机组跳闸或锅炉灭火，造成非计划停机事故。

附图说明

图1是本实用新型的设备连接图。

图2是本实用新型中控制记录仪的框图。

图3是本实用新型中控制记录仪的控制软件流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。

如图1所示，电厂电源接入可调变压器1中，可调变压器1将电源电压切换为不同电压值，由分接开关2选择和切换，输出试验所需的电压值给变频器3。控制记录仪4控制切换过程并记录数据和分析性能，最终给出报告。

一种电压穿越测试系统，快速切换工作电压，考验变频器3在过电压和低电压时的工作性能，包含可调变压器1、分接开关2、变频器3、可调负载5和控制记录仪4。仪器的各输入、输出通道之间相互隔离，以免试验中不同电位点的连接问题导致被测系统发生故障。

可调变压器1，输出端设5个抽头，分别引出5种不同幅值的电压；

分接开关2，包含8个输入端，一个输出端，受人工或程序控制仪控制，在8个输入端之中选择一个连接到输出端，所述的8个输入端与所述可调变压器1的输出端的5个抽头连接；

变频器3，与所述可调变压器1、分接开关2连接；

可调负载5，与所述变频器3连接，根据变频器3的不同输出值而调整可调负载5的大小；

控制记录仪4，与可调变压器1、分接开关2和变频器3分别连接，控制记录仪4控制可调变压器1、分接开关2和变频器3的工作状态，并采集可调变压器1输出端和变频器3输入端的电压电流信息。试验结束后记录试品电源侧和负载侧的电压、电流、频率和功率变化情况，并对瞬态信号进行记录，保存试验过程中的电压波形。根据试验过程中的设备运行状况和保存的电压波形，评估此变频调速系统的低电压穿越能力，自动生成分析报告。

进一步地，所述可调负载5包含若干串联的阻性负载、若干串联的感性负载和风机，所述若干阻性负载和若干感性负载分别设置若干抽头，所述抽头的选择根据所述变频器3的电压和频率而改变，负载按恒磁通 v/f 控制方式模式调节；所述风机作为感性负载的细调，弥补负载调节空挡；风机还辅助对所述可调负载5进行散热。

所述可调负载5为高压大容量模拟负载，可承受最高负载电压为10kV。通过改变所述阻性负载和感性负载的串并联状态，模拟不同类型的负载。用于模拟容量为300kVA-3000kVA、功率因数为0.7~0.9的实际负载。

所述电阻负载模块由耐高温特制合金不锈钢电阻连接而成。不锈钢电阻管材料为镍铬铝电阻丝不锈钢电热丝，确保负载电阻的稳定性。

所述风机采用6kV风机，功率300kVar，作为感性负载的细调，弥补0-300kVar之间调节空挡；风机还辅助箱体内负载进行散热，防止负载过热功能。

风机设置保护功能有：

过压保护：负载输入电压超过警戒值时，报警并自动卸载；

短路、过流保护：负载电路配有断路器，短路或电流过大时自动卸载；

温度保护：负载温度超过警戒值时，报警并人工或自动卸载；

风机风压保护：任一台风机的风量不足时，自动卸载并报警；

风机安全保护：当风机发生机械或电气故障时负载自动卸载保护；

紧急停止：可手动一键强制卸载，急停锁定状态下不能加载；

相序保护：负载相序接错时，可以自动转换。

整个可调负载5安装在一个集装箱内，箱体耐高温、寒冷、日晒、雨淋、潮气、防盐雾、防尘、防腐蚀、防霉菌，箱体表面涂料为海事油漆，达到正常集装箱涂装等级。

进一步地，所述可调变压器1的5个抽头分别输出20%U、60%U、90%U、100%U和130%U，其中U表示变频器3的额定电压。

进一步地，所述分接开关2的8个输入端依次连接电压值为130%U、100%U、90%U、100%U、60%U、100%U、20%U和100%U。

进一步地，如图2所示，所述控制记录仪4还包含中央控制器41、压缩存储模块42、数据采集模块43、波形分析模块44、和打印模块46。

中央控制器41，集中控制全系统的工作状态；

压缩存储模块42，输入端与中央控制器41连接，交换存储的数据，及时保存数据；

数据采集模块43，输出端与中央控制器41和压缩存储模块42连接，采集系统中电压电流和频率信息；

波形分析模块44，实时记录数据采集模块43采集到的信息，绘制波形，对波形进行计算测量和分析；

显示模块45，与中央控制器41连接，选用大彩屏，实时显示当前电压电流和频率的波形，选用触摸屏，方便试验者操作指令按键；

打印模块46，与中央控制器41连接，输出纸质报告。

进一步地，所述数据采集模块43采用8通道，16位高速A/D转换器。电压信号采集误差<0.2V；电流信号采集误差<0.02mA；频率测量误差<0.01Hz。

进一步地，所述压缩存储模块42包含本地存储模块和移动存储模块两部分，本地存储模块与数据采集模块43和移动存储模块连接，移动存储模块包含2个USB接口，用于连接外部移动存储设备。

进一步地，所述波形分析模块44包含波形记录模块和参数计算模块两部分，波形记录模块与中央控制器41和参数计算模块连接，参数计算模块与中央控制器41连接。

如图3所示，试验时由控制记录仪4通过分接开关2控制可调变压器1输出电压暂降值和时间，由数据采集模块43采集数据，波形分析模块44记录波形，中央控制器41判定试验状态。试验结束后操作人员使用波形分析模块44中的波形分析和统计工具、图形绘制工具、波形组合运算工具、有效值计算、功率计算、相量图工具对记录的数据进行检查和分析。试验数据和分析结果可以生成WORD/EXCEL形式试验报告，也可通过软件生成JPG图片导出。试验报告对曲线进行自动标示，使试验报告制作完全实现自动化。仪器内部还可预置针对该试验的模板，使试验者方便地完成试验数据的测量与记录,自动计算试验模板中的试验参数。

一种电压穿越测试方法，控制记录仪4控制所述分接开关2依次切换不同电压，并同时记录数据，步骤如下：

S1、所述分接开关2输出端设置于第8个输入端，输出电压为100%U，其中U表示变频器3的额定电压；

S2、所述分接开关（2）输出端切换至第1个输入端，输出电压为130%U，保持时间0.5秒；

S3、所述分接开关（2）输出端切换至第2个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S4、所述分接开关（2）输出端切换至第3个输入端，输出电压为90%U，保持时间大于5秒，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S5、所述分接开关（2）输出端切换至第4个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S6、所述分接开关（2）输出端切换至第5个输入端，输出电压为60%U，保持时间为5秒；

S7、所述分接开关（2）输出端切换至第6个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S8、所述分接开关（2）输出端切换至第7个输入端，输出电压为20%U，保持0.5秒；

S9、所述分接开关（2）输出端切换至第8个输入端，输出电压为100%U，待变频器（3）运行至稳定，读取变频器（3）工作状态；

S10、所述控制记录仪4判断变频器是否运行正常并记录所有试验参数和波形，试验过程中如某一项目试验失败，则直接进入下一个试验项目；

S11、所述控制记录仪4评估被测系统的低电压穿越能力，生成分析报告。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。