一种水电站水力测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及水轮发电机组水力测试技术领域，特别是涉及一种水电站水力测试系统。


背景技术：

2.水力参数测量是水电站机组启动必要的测试过程，其目的是通过测量电站启动过程中功率、导叶、转速和各测点水压力等关键数据，以此掌握机组运行状态，对真机设计和电站安全稳定运行有着重要意义，属于流体机械水力测试范畴。以往进行水电站水力测试时，由于信号源不同，采用了不同的测量方式。如功率、导叶、转速等信号接入电厂信号源时，因信号接入时为电流信号，无需额外供电，其信号可直接接入端子板。而水压力类测量时需要24v供电，且需要相应信号转换装置转换后再接入端子板。另外，上述转换装置对接线有着严格要求，且操作复杂，需要专业培训才能正确完成接线工作，在电站机组调试任务繁复且时间紧张的情况下，上述操作都对机组调试工作带来不利影响。
3.现有技术中，提出了公开号为cn206362483u，授权公告日为2017年07月28日的中国实用新型专利文件，来解决上述存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：一种无线压力变送器，包括：电源、压力传感器、信号转换器、控制器以及无线传输模块；压力传感器与电源连接信号转换器，信号转换器连接控制器，控制器连接无线传输模块，电源为压力传感器、信号转换器、控制器、无线传输模块提供工作电源；信号转换器采集电源的电压信号和压力传感器传送的压力信号，进行模数转换后发送给控制器，控制器控制信号转换器对电压信号和压力信号的采集频率，并通过无线传输模块将采集的电压信号和压力信号发送给远程终端。
4.上述技术方案在实际使用过程中，会出现以下问题：信号的过滤功能和隔离性差，采用无线传输的方式会产生信号衰减和受外界干扰大的问题。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种水电站水力测试系统，能有效解决信号隔离性差和抗干扰能力差的问题。
6.本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：
7.一种水电站水力测试系统，其特征在于：包括电源装置、采集板卡、压力变送器和若干组并联设置的信号处理装置，每组信号处理装置包括一一对应的输入端、转换器和调理器；所述压力变送器安装在电站测压管上，所述电源装置用于为转换器、采集板卡和调理器提供电源；所述输入端一端与压力变送器或/和电站外源信号连接，另一端与对应的转换器相连，所述转换器另一端与对应的调理器连接；所述调理器分别与采集板卡相连；不同调理器选择不同的信号过滤频率；所述压力变送器用于测量水压力值及其变化量，将其转换为电信号后输送至相应的一组信号处理装置中，该信号处理装置中的输入端用于将接收到的信号送入同组的转换器，所述转换器用于进行信号转换并将其送入同组的调理器中；所
述调理器用于对输入信号进行处理，并将模拟信号进一步转换为数字信号，再送入到采集板卡。
8.所述电源装置包括电源控制开关和24v电源适配器，所述电源控制开关一端与外电源相连，另一端与24v电源适配器相连。
9.所述调理器被固定在采集板卡中，采用针脚式传输数字信号。
10.所述采集板卡通过usb数据线与外部设备相连，用于传输数据，所述外部设备为pc机。
11.所述输入端与转换器之间通过航空插头相连。
12.所述转换器的数量为16或32或64。
13.所述转换器能同时进行16个信号转换，包括12个压力变送器信号和4个电站外源信号。
14.所述调理器用于对输入信号进行处理，包括幅值调理、滤波和去分量。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：
16.1、本系统能很好地适应各种形式机组启动对水力测试的要求，具有比较好的稳定性，减少了冗余工序，提高了测试系统的可操作性和整体性。
17.本系统包括若干组并联设置的信号处理装置，使得信号处理装置具备信号过滤功能，可针对电站干扰信号特征频率选择相应频率过滤块对测试信号进行滤波处理，所得信号更能真实地反映电站水力信号的原始状态。并且当连接压力变送器线缆发生短路情况时，由于本技术的转换器具有若干组，不会因短路而损毁，当短路问题解决后，相应转换器可正常使用。
18.本技术中，信号通过转换器转换后再输入调理器进行进一步处理，最后才能进入采集板卡进行处理和存储。这样设置一方面使信号具有完整的数据流，另一方面具有隔离性强、抗干扰能力大等特点。
19.本技术中，设有若干输入端，能实现压力变送器信号和电站外源信号同时测量，可适应多种信号输入，如压力、振动、温度、湿度、位移、行程、转速等信号，可测试水电站几十种参数；这种连接方式还可输入不需要本系统电源的外源信号，可根据信号特点选择性的输入；这种多源输入方式还为信号的同时同地分析提供了极大方便，如某一信号变动对其他信号的影响性分析等。
20.2、所述电源装置包括电源控制开关和24v电源适配器，能有效减少电源对系统的干扰，具有较强的稳定性和较大容量。
21.3、所述调理器被固定在采集板卡中，数字信号采用针脚式传输，针脚式传输方式传输距离短，避免了无线传输或线缆传输带来的信号衰减、易受外界干扰问题；调理器直接插在采集板卡上，其针脚式插槽一对一接触牢固，避免了信号线接触不良的问题。这种方式正常状态下为相对永久固定连接，并且还具有节省空间和便于安装的优点。
22.4、所述采集板卡通过usb数据线与外部设备相连，用于传输数据，能很好的解决现有技术中信号衰减和受外界干扰大等问题。
23.5、输入端与转换器之间通过航空插头相连，可以有效防止信号线出现断路、接触不良等现象出现，另一方面可自动调节信号正负端与转换器正负端的准确对应。
24.6、所述转换器的数量为16或32或64，可以根据实际需要，选择转换器的数量。
25.7、所述转换器能同时进行16个信号转换，包括12个压力变送器信号和4个电站外源信号，两种信号源通道数比例为3：1，这种设置可以使系统更多的接收压力变送器信号，适应了水电站启动调试和多机联调等特性试验。
附图说明
26.下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：
27.图1为本实用新型的结构示意图；
28.图2为本实用新型中压力变送器信号测量的结构示意图；
29.图3为本实用新型中电站外源信号测量的结构示意图；
30.图中标记：
31.1、电源控制开关，2、24v电源适配器，3、转换器，4、采集板卡，5、输入端，6、调理器，7、压力变送器。
具体实施方式
32.实施例1
33.作为本实用新型基本实施方式，本实用新型包括一种水电站水力测试系统，用于水电站机组启动测试及稳定运行时水力参数测试，包括电源装置、采集板卡4、压力变送器7和若干组并联设置的信号处理装置。每组信号处理装置包括一一对应的输入端5、转换器3和调理器6。所述压力变送器7安装在电站测压管上。所述电源装置用于为转换器3、采集板卡4和调理器6提供电源。所述输入端5一端与压力变送器7或电站外源信号连接，另一端与对应的转换器3相连，所述转换器3另一端与对应的调理器6连接。所述调理器6分别与采集板卡4相连。不同调理器6选择不同的信号过滤频率。所述压力变送器7用于测量水压力值及其变化量，将其转换为电信号后输送至相应的一组信号处理装置中，该信号处理装置中的输入端5用于将接收到的信号送入同组的转换器3，所述转换器3用于进行信号转换并将其送入同组的调理器6中；所述调理器6用于对输入信号进行处理，并将模拟信号进一步转换为数字信号，再送入到采集板卡4。
34.实施例2
35.作为本实用新型最佳实施方式，参照说明书附图1，本实用新型包括一种水电站水力测试系统，包括电源装置、采集板卡4、压力变送器7和若干组并联设置的信号处理装置，每组信号处理装置包括一一对应的输入端5、转换器3和调理器6。
36.所述电源装置包括电源控制开关1和24v电源适配器2，所述电源控制开关1作为系统220v电源输入控制装置，其一端与外电源220vac交流电源连接，另一端与24v电源适配器2相连。24v电源适配器2一端与电源控制开关1连接，另一端与转换器3和采集板卡4连接。所述24v电源适配器2为转换器3、采集板卡4、调理器6的供电电源，具有较强的稳定性和较大容量。
37.所述输入端5与压力变送器7和电站外源信号连接，所述输入端5与转换器3之间通过航空插头相连。转换器3一端与24v电源适配器2连接，一端与同组的输入端5连接，一端与同组的调理器6连接。可接入压力变送器7信号，也可对电站现场（4~20）mma电流信号进行转
换。所述转换器3的数量为16或32或64，可根据实际需要进行选择扩容。所述转换器3能同时进行16个信号转换，包括12个压力变送器信号和4个电站外源信号。
38.所述调理器6可以包括一个调理模块和一组过滤模块，调理模块的型号可以为ni9205。所述调理器6被固定在采集板卡4中，数字信号采用针脚式传输，所述采集板卡4型号为ni cdaq-9174。不同调理器6选择不同的信号过滤频率。所述调理器6一端与同组的转换器3连接，一端分别与采集板卡4连接。所述调理器6可接收单端信号，也可接收差分信号，可根据电站现场实地要求进行选择。所述调理器6选择单端信号时可同时接收32个通道的信号，选择差分信号时可同时接收16个通道的信号。
39.所述压力变送器7安装在电站测压管上。所述压力变送器7测量水压力值及其变化量，将其转换为电信号。由于信号与输入端5为一一对应的关系，信号源特性由试验人员利用万用表检测，并判断做出选择性输入，将电信号输送至相应的一组信号处理装置中。该信号处理装置中的输入端5将接收到的电信号送入同组的转换器3，所述转换器3进行信号转换并将其送入同组的调理器6中；所述调理器6对输入信号进行处理，包括幅值调理、滤波和去分量，最终将模拟信号进一步转换为数字信号，再送入到采集板卡4。所述采集板卡4通过usb数据线与外部设备传输数据，所述外部设备为pc机。
40.实施例3
41.作为本实用新型另一较佳实施方式，参照说明书附图2，本实用新型包括一种水电站水力测试系统，包括电源控制开关1、24v电源适配器2、采集板卡4、压力变送器7和若干组并联设置的信号处理装置。每组信号处理装置包括一一对应的输入端5、转换器3和调理器6，每组信号处理装置都为一条信号处理通道。
42.所述24v电源适配器2用于为转换器3、采集板卡4和调理器6提供电源。所述输入端5一端与压力变送器7连接，另一端与对应的转换器3相连，所述转换器3另一端与对应的调理器6连接。所述调理器6分别与采集板卡4相连；不同调理器6选择不同的信号过滤频率。
43.开展电站水力参数测试工作时，压力变送器7被安装在电站测压管上，其主要作用是用来测量水压力值及其变化量，并转换为电信号，其特征在于作用于两端的激励电压为dc24v 。当水压力作用于变送器应变片上时，压力变送器7输出相应电流信号，该电流信号被接入相应通道的输入端5。系统可根据实际需要增加通道和压力变送器7数量，其最大数量可以为12或24。
44.输入端5将接收到的信号送入转换器3，以进行信号转换。转换器3进行信号转换时，其特征是各通道具有很强的屏蔽性，各通道之间没有干扰，相互隔离。转换器3可同时进行12通道或24通道的压力变送器信号转换，其数量可根据实际需要选择。
45.输入端5将接收到的信号送入转换器3，进行信号转换时，可根据信号类型选择相应的通道。信号输入后，转换器3特征在于可自动将测量信号进行转换，转换完成后将信号送入信号调理器6。
46.调理器6可接收单端信号，也可接收差分信号，可根据电站现场实地要求进行选择；选择单端信号时，调理器6可同时接收32通道的信号；选择差分信号时，调理器6可同时接收64通道的信号；信号接入后，调理器6可对输入信号进行处理，如幅值调理、滤波、去分量等过程，并将模拟信号进一步转换为数字信号，再送入到采集板卡4。
47.采集板卡4将收集的数字信号送入pc机，其特征在于可根据实际需要进行相应扩
容，即选择调理器6数量，其最大容量可安装4个调理器6，对共计64个差分信号或128个单端信号同时进行相应数据处理。
48.实施例4
49.作为本实用新型又一较佳实施方式，本实用新型包括一种水电站水力测试系统，参照说明书附图3，包括电源控制开关1、24v电源适配器2、采集板卡4、压力变送器7和若干组并联设置的信号处理装置。每组信号处理装置包括一一对应的输入端5、转换器3和调理器6。所述24v电源适配器2用于为转换器3、采集板卡4和调理器6提供电源。所述输入端5一端电站外源信号连接，另一端与对应的转换器3相连，所述转换器3另一端与对应的调理器6连接。所述调理器6分别与采集板卡4相连；不同调理器6选择不同的信号过滤频率。
50.电站水力测试时，有时需要接入电站调速柜信号，即外源信号，该信号不需要再额外接激励电压而直接接入系统，该外源信号被接入相应通道输入端5，系统可根据实际需要增加通道数量，其最大数量可以为4或8。
51.输入端5将接收到的信号送入转换器3，以进行信号转换。转换器3进行信号转换时，其特征是各通道具有很强的屏蔽性，各通道之间没有干扰，相互隔离。转换器3可同时进行4通道或8通道的外源信号转换，其数量可根据实际需要选择。
52.输入端5将接收到的信号送入转换器3，进行信号转换时，可根据信号类型选择相应的通道。信号输入后，转换器3特征在于可自动将测量信号进行转换，一组转换器3可同时转换4个外源信号，转换完成后将信号送入信号调理器6。
53.调理器6可接收单端信号，也可接收差分信号，可根据电站现场实地要求进行选择；选择单端信号时，调理器6可同时接收32通道的信号；选择差分信号时，调理器6可同时接收64通道的信号；信号接入后，调理器6可对输入信号进行处理，如幅值调理、滤波、去分量等过程，并将模拟信号进一步转换为数字信号，再送入到采集板卡4。
54.采集板卡4将收集的数字信号送入pc机，其特征在于可根据实际需要进行相应扩容，即选择调理器6数量，其最大容量可安装4个调理器6，对共计64个差分信号或128个单端信号同时进行相应数据处理。
55.使用该系统进行水电站水力测量时，通过上述方式可以开展水电站两台机组同时调试工作，进行双机联调、双机甩负荷、双机断电等电站调试试验。
56.综上所述，本领域的普通技术人员阅读本实用新型文件后，根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。