小型发电机组电气性能自动测试平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种小型发电机组电气性能自动测试平台，包括智能负载单元、电气性能测量单元和系统测量控制单元，所述智能负载单元连接于所述发电机组的负载端，为发电机组提供不同的负载，所述智能负载单元与所述电气性能测量单元之间通信连接，所述电气性能测量单元和系统测量控制单元通过CAN总线连接；所述电气性能测量单元检测发电机组在不同工况、不同负载下的电压、电流和频率信息，并通过CAN总线传送到所述系统测量控制单元进行分析。该测试平台结构简单，减少了人工操作的步骤，节约了人力成本，也减小了因为人主观因素而造成的测试误差，测试结果更加准确。
【专利说明】
小型发电机组电气性能自动测试平台
技术领域
[0001]本实用新型涉及小型柴/汽油发电机组领域，具体涉及一种小型发电机组电气性能自动测试平台。
【背景技术】
[0002]传统小型柴(汽)油发电机组性能试验方法是试验人员根据机组测试的需要，人工外接功率不一的负载，并通过电压表、电流表、秒表、示波器等测量并计算机组的电气性能指标。传统方法的不足:一是负载准备困难。通常进行一次测试，需要准备大量的电炉、灯泡以及变压器、调压器、电容器等负载，这些负载的功率值可调性差、且体积大，使用时很难获得准确的设备测试所需的功率值。二是对测试人员要求高。由于人工操作，设备操纵、仪表操作、数据记录、负载调节等工作需同时进行，所以至少需要四到五人配合工作。三是测试周期长。由于一次测试所需的负载多、仪器多，测试准备周期长;在测试过程中，要经常转接各种负载，程序复杂且容易出错。四是测试结果误差大。由于测试过程复杂，人为因素众多，以及受测试仪器和测试条件的制约，测试结果误差大甚至无法完成测试。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种结构简单、能准确测试小型发电机组电气性能的测试平台。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种小型发电机组电气性能自动测试平台，包括智能负载单元、电气性能测量单元和系统测量控制单元，所述智能负载单元连接于所述发电机组的负载端，为发电机组提供不同的负载，所述智能负载单元与所述电气性能测量单元之间通信连接，所述电气性能测量单元和系统测量控制单元通过CAN总线连接；
[0005]所述电气性能测量单元检测发电机组在不同工况、不同负载下的电压、电流和频率信息，并通过CAN总线传送到所述系统测量控制单元进行分析。
[0006]该测试平台结构简单，智能负载单元能自动为发电机组提供不同的负载，解决了准确提供不同负载困难的问题，同时电气性能测量单元测量在不同工况、不同负载下发电机组的电压、电流和频率信息，并且由系统测量控制单元进行控制和分析，整个过程都由该测试平台自动执行，减少了人工操作的步骤，节约了人力成本，也减小了因为人主观因素而造成的测试误差，测试结果更加准确。
[0007]进一步的，所述智能负载单元包括电阻负载单元、电感负载单元、电容负载单元、接触器单元、接口及驱动单元和控制器，所述电阻负载单元、电感负载单元和电容负载单元与电流母线之间连接所述接触器单元，所述接触器单元通过所述接口及驱动单元与所述控制器连接，所述控制器通过所述接口及驱动单元控制所述接触器单元的闭合与断开。
[0008]控制器通过接口及驱动单元控制接触器单元的闭合与断开，以便于按照要求接入不同的负载，负载设置更加准确，也更加方便。
[0009]进一步的，所述电阻负载单元、电感负载单元和电容负载单元均设置有N组，每组分别有A、B和C相负载，且每组的功率容量值以第一组的功率容量值为基数按2N倍增，N为正整数，这样能更好的选择不同大小的负载。
[0010]进一步的，所述电气性能测量单元包括电压测量单元、电流测量单元、频率测量单元、数字信号处理单元、数据存储单元和主控制器，所述电压测量单元、电流测量单元输出端连接A/D转换单元输入端，所述A/D转换单元输出端连接至所述主控制器的输入端，所述频率测量单元输出端连接定时计数器输入端，所述定时计数器输出端连接所述主控制器的输入端，所述主控制器和数字信号处理单元双向连接，所述主控制器通过CAN总线与所述系统测量控制单元连接；
[0011 ]所述电压测量单元、电流测量单元的采样信号通过所述A/D转换单元进行模/数转换后发送至所述主控制器;所述频率测量单元的采样信号经定时计数器处理后，发送至所述主控制器，所述主控制器将电压测量单元、电流测量单元以及频率测量单元的采样信号发送给所述数字信号处理单元，所述数字信号处理单元分析处理所接收到数据，并将分析处理结果发送至所述主控制器中，所述主控制器通过所述CAN总线控制器和所述系统测量控制单元进行信息交互。
[0012]该电气性能测量单元能自动测量、计算出发电机组的相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、功率因数、频率、相位等基本参数，并能完成瞬态电压调整率及电压恢复时间、瞬态频率调整率及频率稳定时间、电压调制和稳态频率调整率等动态性能指标的测试。这其中所涉及的测量方法及计算方法均采用现有的方法即可。
[0013]进一步的，所述系统测量控制单元包括工控机、显示器、参数设置单元和CAN总线接口，所述工控机通过所述CAN总线接口与所述电气性能测量单元连接，所述参数设置单元输入端连接所述工控机输入端，所述工控机第一输出端连接所述显示器输入端；
[0014]所述CAN总线接口和电气性能测量单元进行交互，得到测量数据和波形，所述参数设置单元为所述工控机设置参数，所述工控机对获得的数据进行分析处理，并将分析处理结果显示于显示器上。
[0015]该系统测量控制单元按照国家标准要求设定不同工况，通过CAN总线与电气性能测量单元进行数据和命令交互，获得发电机组在不同工况下的测量数据，并对数据进行相应的分析计算处理，得到额定输出功率、连续运行能力、电压(频率)稳态调整率、电压(频率)波动率、电压(频率)瞬态调整率及稳定时间、电压波形畸变率、三相电压不平衡值、波峰系数、总谐波含量及单个谐波含量、调制量和漂移量等性能指标，形成报表，存入数据库，自动生成试验报告。
[0016]更进一步的，所述系统测量控制单元还包括参数显示屏，所述工控机第二输出端连接所述参数显示屏输入端。测试过程中的电气基本参数由参数显示屏指示，方便现场操作人员了解设备运行状态。
[0017]进一步的，所述智能负载单元与电气性能测量单元之间通过隔离型RS-232C串口连接进行数据通信。
[0018]本实用新型具有以下有益效果:
[0019]1、该测试平台具有结构紧凑、使用方便等优点，具有阻性、容性、感性负载全域覆盖的功能；
[0020]2、实现负载容量的自由组合，能够根据发电机组的测试需求自动定制指定性质和大小的负载；
[0021]3、自动测量发电机组的输出相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、功率因数、频率、相位等基本参数，并能完成瞬态电压调整率及电压恢复时间、瞬态频率调整率及频率稳定时间、电压调制和稳态频率调整率等动态性能指标的测试；
[0022]4、系统监控单元对试验数据进行数据库管理，能自动生成测试报表。
[0023]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0024]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0025]图1为本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0028]如图1所示，本实用新型提供了一种小型发电机组电气性能自动测试平台，包括智能负载单元、电气性能测量单元和系统测量控制单元，智能负载单元连接于发电机组的负载端，为发电机组提供不同的负载，智能负载单元与电气性能测量单元之间通信连接，电气性能测量单元和系统测量控制单元通过CAN总线连接。
[0029]其中，智能负载单元包括电阻负载单元、电感负载单元、电容负载单元、接触器单元、接口及驱动单元和控制器，电阻负载单元、电感负载单元和电容负载单元与电流母线之间连接接触器单元，接触器单元通过接口及驱动单元与控制器连接，控制器通过接口及驱动单元控制接触器单元的闭合与断开。
[0030]电阻负载单元、电感负载单元和电容负载单元均设置有N组，每组分别有A、B和C相负载，且每组的功率容量值以第一组的功率容量值为基数按2N倍增，N为正整数。
[0031]接口及驱动单元中的驱动单元采用光电隔离器，并用三级驱动方式，保证足够的驱动能力，以驱动接触器单元工作。智能负载单元与电气性能测量单元之间的数据通信采用隔离型的RS-232C方式。负载的设定可自动或手动运行，自动运行时，负载由系统自动调节，而在手动运行时，负载由试验人员通过拨码盘灵活设置。
[0032]电气性能测量单元包括电压测量单元、电流测量单元、频率测量单元、数字信号处理单元、数据存储单元和主控制器，电压测量单元、电流测量单元输出端连接A/D转换单元输入端，A/D转换单元输出端连接至主控制器输入端，频率测量单元输出端连接定时计数器输入端，定时计数器输出端连接主控制器输入端，主控制器和数字信号处理单元双向连接，主控制器通过CAN总线与系统测量控制单元连接。主控制器可选用单片机。
[0033]电压测量单元、电流测量单元的采样信号通过A/D转换单元进行模/数转换后发送至主控制器;频率测量单元的采样信号经定时计数器处理后，发送至主控制器，主控制器将电压测量单元、电流测量单元以及频率测量单元的采样信号发送给数字信号处理单元，数字信号处理单元分析处理所接收到数据，并将分析处理结果发送至主控制器中，主控制器通过CAN总线控制器和系统测量控制单元进行信息交互。
[0034]电压测量单元包括精密电压变换器、多路模拟开关和电压跟随器，电流测量单元包括精密电流变换器、多路模拟开关和电压跟随器。电压测量单元、电流测量单元通过对发电机组输出的电压和电流信号进行交流采样，经过相应的精密变换器处理后，再通过高速A/D转换器进行模/数转换，转换后的数据送入数字信号处理单元进行DIT-FFT分析，完成发电机组在不同工况下的输出电压、电流、功率、频率、谐波等参数测量。这里的数字信号处理单元可选用DSP数字信号处理单元。
[0035]系统测量控制单元包括工控机、显示器、参数设置单元和CAN总线接口，工控机通过CAN总线接口与电气性能测量单元连接，参数设置单元输入端连接工控机输入端，工控机第一输出端连接显示器输入端。参数设置单元通常包括键盘和鼠标。
[0036]系统测量控制单元还包括参数显示屏，工控机第二输出端连接参数显示屏输入端。
[0037]工控机通过CAN总线接口与电气性能测量单元进行交互，得到测量数据和波形，参数设置单元为工控机设置参数，工控机对获得的数据进行分析处理，并将分析处理结果显示于显示器上。
[0038]测试时，控制器通过接口及驱动单元控制并驱动接触器单元的闭合与开启，按照需求接入不同类型、大小的负载，并通过RS-232C串口将接入的负载信息发送至电气性能测量单元的主控制器中。系统测量控制单元按照国家标准要求设定不同工况，并将所设定的工况通过CAN总线接口发送至电气性能测试单元的主控制器中。电气性能测量单元对发电机组的电压、电流及频率进行采集，经过A/D转换器或定时计数器处理后发送到数字处理单元，由DSP进行DIT-FFT进行分析处理，完成发电机组在不同工况下、不同负载下的输出电压、电流、功率、频率、谐波等参数测量。系统测量控制单元通过CAN总线与电气性能测试进行数据命令交互，获得发电机组在不同工况、不同负载下的测量数据，并由工控机对数据进行相应的分析计算处理，得到额定输出功率、连续运行能力、电压(频率)稳态调整率、电压(频率)波动率、电压(频率)瞬态调整率及稳定时间、电压波形畸变率、三相电压不平衡值、波峰系数、总谐波含量及单个谐波含量、调制量和漂移量等性能指标，形成报表，存入数据库，自动生成试验报告。测试过程中的电气基本参数由参数显示屏指示。
[0039]该小型发电机组电气性能自动测试平台适用于小型柴油发电机组和小型汽油发电机组。
[0040]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0041]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种小型发电机组电气性能自动测试平台，其特征在于，包括智能负载单元、电气性能测量单元和系统测量控制单元，所述智能负载单元连接于所述发电机组的负载端，为发电机组提供不同的负载，所述智能负载单元与所述电气性能测量单元之间通信连接，所述电气性能测量单元和系统测量控制单元通过CAN总线连接； 所述电气性能测量单元检测发电机组在不同工况、不同负载下的电压、电流和频率信息，并通过CAN总线传送到所述系统测量控制单元进行分析。2.根据权利要求1所述的小型发电机组电气性能自动测试平台，其特征在于，所述智能负载单元包括电阻负载单元、电感负载单元、电容负载单元、接触器单元、接口及驱动单元和控制器，所述电阻负载单元、电感负载单元和电容负载单元与电流母线之间连接所述接触器单元，所述接触器单元通过所述接口及驱动单元与所述控制器连接，所述控制器通过所述接口及驱动单元控制所述接触器单元的闭合与断开。3.根据权利要求2所述的小型发电机组电气性能自动测试平台，其特征在于，所述电阻负载单元、电感负载单元和电容负载单元均设置有N组，每组分别有A、B和C相负载，且每组的功率容量值以第一组的功率容量值为基数按2N倍增，N为正整数。4.根据权利要求1所述的小型发电机组电气性能自动测试平台，其特征在于，所述电气性能测量单元包括电压测量单元、电流测量单元、频率测量单元、数字信号处理单元、数据存储单元和主控制器，所述电压测量单元、电流测量单元输出端连接A/D转换单元输入端，所述A/D转换单元输出端连接至所述主控制器输入端，所述频率测量单元输出端连接定时计数器输入端，所述定时计数器输出端连接所述主控制器输入端，所述主控制器和数字信号处理单元双向连接，所述主控制器通过CAN总线与所述系统测量控制单元连接； 所述电压测量单元、电流测量单元的采样信号通过所述A/D转换单元进行模/数转换后发送至所述主控制器;所述频率测量单元的采样信号经定时计数器处理后，发送至所述主控制器，所述主控制器将电压测量单元、电流测量单元以及频率测量单元的采样信号发送给所述数字信号处理单元，所述数字信号处理单元分析处理所接收到数据，并将分析处理结果发送至所述主控制器中，所述主控制器通过所述CAN总线控制器和所述系统测量控制单元进行信息交互。5.根据权利要求1所述的小型发电机组电气性能自动测试平台，其特征在于，所述系统测量控制单元包括工控机、显示器、参数设置单元和CAN总线接口，所述工控机通过所述CAN总线接口与所述电气性能测量单元连接，所述参数设置单元输入端连接所述工控机输入端，所述工控机第一输出端连接所述显示器输入端； 所述CAN总线接口和电气性能测量单元进行交互，得到测量数据和波形，所述参数设置单元为所述工控机设置参数，所述工控机对获得的数据进行分析处理，并将分析处理结果显示于显示器上。6.根据权利要求5所述的小型发电机组电气性能自动测试平台，其特征在于，所述系统测量控制单元还包括参数显示屏，所述工控机第二输出端连接所述参数显示屏输入端。7.根据权利要求1所述的小型发电机组电气性能自动测试平台，其特征在于，所述智能负载单元与电气性能测量单元之间通过隔离型RS-232C串口连接进行数据通信。
【文档编号】G01R31/34GK205484718SQ201620028503
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月13日
【发明人】王飞雪, 曹龙汉, 强生泽, 李建勇, 刘小丽
【申请人】重庆人文科技学院, 中国人民解放军重庆通信学院