一种发电机智能控制系统的制作方法

本实用新型一种发电机智能控制系统，属于发电机智能控制技术领域。

背景技术：

发电机在启动、并网、负载运行过程中，需要一系列控制系统和装置，要求按照既定模式运行，控制系统作为发电机正常运行的中枢机构，要求工作精确、快速、高效；目前，各个项目的该机型发电机组在运行过程中，由于控制系统设计复杂，系自身故障频繁，以及设计的局限性，单机独自并电网无法实现，另外受通讯方式以及通讯设备的限制，导致机组数据监控不及时，无法及时调整机组参数，该型发电机控制系统已经不能满足行业发展的需求。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种发电机智能控制系统；为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种发电机智能控制系统，包括发电机，所述发电机的输出端依次串接差动保护电流互感器、电流互感器后与负载相连；所述电流互感器与负载之间还并接有电压互感器的输入端，所述电压互感器的输出端依次并接机组就地配电柜的输入端、保护继电器的输入端、第一电压辅助继电器、电压调节器、电能综合采集表后与中央控制器的输入端相连；

所述电流互感器的输出端与电能综合采集表的输入端相连，所述电能综合采集表还通过导线与中央控制器直接连接；

所述保护继电器的输入端与差动保护电流互感器相连，所述保护继电器通过导线分别与差动保护继电器、中央控制器相连；

所述保护继电器与中央控制器之间还并接有第二电压辅助继电器；

所述电能综合采集表、中央控制器、差动保护继电器的电源输入端还连接有电源模块；

所述电源模块中设置有变压器T1和桥式整流器U1，所述电源模块的电路结构为：

所述变压器T1的输出端接桥式整流器U1 的输入端，所述桥式整流器U1的正极输出端并接有极电容C1的正极，三极管Q1的集电极，三极管Q2的集电极后与三极管Q3的集电极相连；

所述三极管Q3的发射极依次并接电阻R2的一端，二极管D1的正极后与电阻R3的一端相连；

所述电阻R3的另一端依次并接三极管Q4的发射极，电阻R4的一端，电阻R5的一端，电阻R6的一端，有极电容C6的正极，电阻R7的一端，有极电容C7的正极后与电源模块的正极输出端相连；

所述三极管Q1的基极依次并接三极管Q1的发射极，三极管Q2的基极，电容C2的一端，三极管Q4的集电极后与三极管Q7的集电极相连；

所述三极管Q2的发射极并接三极管Q3的基极后与电阻R2的另一端相连；

所述二极管D1的负极并接三极管Q4的基极，电阻R1的一端后与有极电容C3的正极相连；

所述电阻R4的另一端并接电容C4的一端，三极管Q5的基极后与稳压二极管D2的负极相连；

所述电阻R5的另一端并接三极管Q7的基极，电容C4的另一端后与三极管Q5的集电极相连；

所述电阻R6的另一端并接三极管Q7的发射极，电容C5的一端后与三极管Q6的集电极相连；

所述有极电容C6的负极并接电容C5的另一端，三极管Q6的基极后与可调电阻R8的可调端相连，所述可调电阻R8的一端与电阻R7的另一端相连，所述可调电阻R8的另一端与电阻R9的一端相连；

所述稳压二极管D2的正极并接电阻R10的一端，电阻R11的一端后与电源模块的负极输出端相连；

所述桥式整流器U1的负极输出端依次并接有极电容C1的负极，电容C2的另一端，电阻R1的另一端，有极电容C3的负极，电阻R9的另一端，有极电容C7的负极后与电阻R11的另一端相连；

所述中央控制器通过导线还连接有无线通信模块。

所述无线通信模块使用的芯片为通信芯片U2，所述无线通信模块的电路结构为：

所述通信芯片U2的1脚并接电阻R12的一端、电容C8的一端后与晶振Y1的一端相连，所述电容C8的另一端接地；

所述通信芯片U2的2脚并接电容C12的一端、电容C13的一端后接5V输入电源，所述电容C12、C13的另一端接地；

所述通信芯片U2的3脚并接电容C11的一端，电容C10的一端后接地；

所述通信芯片U2的4脚并接电阻R13的一端后与电容C10的另一端相连，所述电阻R13的另一端与电容C11的另一端相连；

所述通信芯片U2的5脚串接电感L1后与通信芯片U2的6脚相连；

所述通信芯片U2的7脚接地；

所述通信芯片U2的8脚并接电容C14的一端后接5V输入电源，所述电容C14的另一端接地；

所述通信芯片U2的9脚、10脚与中央控制器相连；

所述通信芯片U2的11脚串接电阻R14后接地；

所述通信芯片U2的13脚并接电容C15的一端后接5V输入电源，所述电容C15的另一端接地；

所述通信芯片U2的14脚、17脚相互连接后接地；

所述通信芯片U2的15脚、16脚与通信天线端口P1相连；

所述通信芯片U2的20脚并接电阻R12的另一端、电容C9的一端后与晶振Y1的另一端相连，所述电容C9的另一端接地。

所述通信芯片U2的型号为NRF401。

所述负载与电流互感器之间还并接有避雷器。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型提供的发电机控制系统具备实时监控、智能控制的功能，能够有效监控发电机组按照既定模式平稳运行；通过设置中央控制器可以对发电机电压、频率、电流、功率、功率因数、累积发电量、发电机累积运行时间等数据进行有效监控，在发电机或系统运行出现故障时，中央控制器可以通过控制继电器对系统回路中各节点启动保护措施，并发出声光报警及故障指示；本实用新型监控实时，故障判断准确，保护装置动作灵敏及时，可以对现有发电机进行有效的保护，值得推广使用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的电路结构示意图；

图2为本实用新型电源模块的电路图；

图3为本实用新型无线通信模块的电路图；

图中，1为发电机、2为差动保护电流互感器、3为电流互感器、4为负载、5为电压互感器、6为机组就地配电柜、7为保护继电器、8为第一电压辅助继电器、9为电压调节器、10为电能综合采集表、11为中央控制器、12为差动保护继电器、13为第二电压辅助继电器、14为电源模块、15为无线通信模块、16为避雷器。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型一种发电机智能控制系统，包括发电机1，所述发电机1的输出端依次串接差动保护电流互感器2、电流互感器3后与负载4相连；所述电流互感器3与负载4之间还并接有电压互感器5的输入端，所述电压互感器5的输出端依次并接机组就地配电柜6的输入端、保护继电器7的输入端、第一电压辅助继电器8、电压调节器9、电能综合采集表10后与中央控制器11的输入端相连；

所述电流互感器3的输出端与电能综合采集表10的输入端相连，所述电能综合采集表10还通过导线与中央控制器11直接连接；

所述保护继电器7的输入端与差动保护电流互感器2相连，所述保护继电器7通过导线分别与差动保护继电器12、中央控制器11相连；

所述保护继电器7与中央控制器11之间还并接有第二电压辅助继电器13；

所述电能综合采集表10、中央控制器11、差动保护继电器12的电源输入端还连接有电源模块14；

所述电源模块14中设置有变压器T1和桥式整流器U1，所述电源模块14的电路结构为：

所述变压器T1的输出端接桥式整流器U1 的输入端，所述桥式整流器U1的正极输出端并接有极电容C1的正极，三极管Q1的集电极，三极管Q2的集电极后与三极管Q3的集电极相连；

所述三极管Q3的发射极依次并接电阻R2的一端，二极管D1的正极后与电阻R3的一端相连；

所述电阻R3的另一端依次并接三极管Q4的发射极，电阻R4的一端，电阻R5的一端，电阻R6的一端，有极电容C6的正极，电阻R7的一端，有极电容C7的正极后与电源模块14的正极输出端相连；

所述三极管Q1的基极依次并接三极管Q1的发射极，三极管Q2的基极，电容C2的一端，三极管Q4的集电极后与三极管Q7的集电极相连；

所述三极管Q2的发射极并接三极管Q3的基极后与电阻R2的另一端相连；

所述二极管D1的负极并接三极管Q4的基极，电阻R1的一端后与有极电容C3的正极相连；

所述电阻R4的另一端并接电容C4的一端，三极管Q5的基极后与稳压二极管D2的负极相连；

所述电阻R5的另一端并接三极管Q7的基极，电容C4的另一端后与三极管Q5的集电极相连；

所述电阻R6的另一端并接三极管Q7的发射极，电容C5的一端后与三极管Q6的集电极相连；

所述有极电容C6的负极并接电容C5的另一端，三极管Q6的基极后与可调电阻R8的可调端相连，所述可调电阻R8的一端与电阻R7的另一端相连，所述可调电阻R8的另一端与电阻R9的一端相连；

所述稳压二极管D2的正极并接电阻R10的一端，电阻R11的一端后与电源模块14的负极输出端相连；

所述桥式整流器U1的负极输出端依次并接有极电容C1的负极，电容C2的另一端，电阻R1的另一端，有极电容C3的负极，电阻R9的另一端，有极电容C7的负极后与电阻R11的另一端相连；

所述中央控制器11通过导线还连接有无线通信模块15。

所述无线通信模块15使用的芯片为通信芯片U2，所述无线通信模块15的电路结构为：

所述通信芯片U2的1脚并接电阻R12的一端、电容C8的一端后与晶振Y1的一端相连，所述电容C8的另一端接地；

所述通信芯片U2的2脚并接电容C12的一端、电容C13的一端后接5V输入电源，所述电容C12、C13的另一端接地；

所述通信芯片U2的3脚并接电容C11的一端，电容C10的一端后接地；

所述通信芯片U2的4脚并接电阻R13的一端后与电容C10的另一端相连，所述电阻R13的另一端与电容C11的另一端相连；

所述通信芯片U2的5脚串接电感L1后与通信芯片U2的6脚相连；

所述通信芯片U2的7脚接地；

所述通信芯片U2的8脚并接电容C14的一端后接5V输入电源，所述电容C14的另一端接地；

所述通信芯片U2的9脚、10脚与中央控制器11相连；

所述通信芯片U2的11脚串接电阻R14后接地；

所述通信芯片U2的13脚并接电容C15的一端后接5V输入电源，所述电容C15的另一端接地；

所述通信芯片U2的14脚、17脚相互连接后接地；

所述通信芯片U2的15脚、16脚与通信天线端口P1相连；

所述通信芯片U2的20脚并接电阻R12的另一端、电容C9的一端后与晶振Y1的另一端相连，所述电容C9的另一端接地。

所述通信芯片U2的型号为NRF401。

所述负载4与电流互感器3之间还并接有避雷器16。

本实用新型通过在辅机控制配电柜、中央控制配电柜、机组就地配电柜、及其他电气设备之间设置多组保护继电器、电流及电压互感器，可以实时采集发电机的工作参数，并将数据实时传输至中央控制器11进行监控，当数据出现异常，超出或低于中央控制器11中预设的故障阈值时，所述中央控制器11将向保护继电器发出动作型号，及时切断相应回路，保护整个系统；

所述保护继电器7包含发电机自动同期、发电机各种电气保护以及其他发电机组的负载分配功能，带有故障输出；所述差动保护电流互感器2具体为在故障回路中快速切除发电机的装置；所述电能综合采集表10，可以实时显示发电机1的工作功率、电流、电压、功率因数等参数；所述电压调压器9可以用来对励磁系统进行调节和保护；发电机组的各项运行参数传输至中央控制器11进行处理运算，及时判断系统是否出现故障。

本实用新型在具体使用时，在发电机组启动前，中央控制器11将自动检测发电机组是否有故障，确认无故障时，才能启动；发电机组在启动过程中，马达将发电机组带至怠速运行，马达退出，机组才提速至额定转速，当发电机组到达额定转速后，励磁系统自动励磁，使发电机升压至额定电压，此时保护继电器检测发电机电压和母线电压、相位、以及频率均一致时，自动并网，不一致时则同期失败；所述中央控制器11的调压调频功能支持手动和自动两种模式，整个控制系统支持并网运行和孤岛运行两种模式。

所述电源模块14可以对外提供24V直流电源，其输入端设置有调压整流模块，支持将220V交流电调压至30V交流电，再通过内部设置的三极管稳压器，可以将输出电源控制在24V并对外输出。

所述无线通信模块15主要担负中央控制器11与监控中心进行无线数据交换任务，由核心芯片NRF401及其附属元器件构成，所述通信芯片U2是双信道、高性能、低功耗的专用无线通信芯片，工作频率为433.93/434.33MHz，最高通信速率为20kbps，可以直接与中央控制器11通过串口连接，进行异步通信，实现数据发送和接收，并且无需对数据进行编码，可以将采集和处理后的发电机工作数据实时反馈至监控中心，有效提高监控效率。

所述中央控制器11安装在具体的PLC控制柜中，该类型控制柜的型号为WAGO750-881；所述PLC控制柜上另外设置有触摸屏，该触摸屏的型号为proface G4500系列。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。