淺議網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)及其應(yīng)用

毛強

摘要：本文首先將網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)的總體構(gòu)成進行整理，幫助讀者明確網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)構(gòu)成的最大特點是：主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、工作站的協(xié)同工作。其次，從電源電網(wǎng)、測試站及測試區(qū)域配置兩方面分析系統(tǒng)的硬件配置。最后，通過對DF發(fā)電機帶變頻器測試來論述網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)在電機測試中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)；硬件配置；DF發(fā)電機；帶變頻器測試

中圖分類號TP2 文獻標(biāo)識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0071-02

當(dāng)今對電機性能、質(zhì)量要求日益嚴(yán)格的情況下，作為對電機參數(shù)、性能檢驗的關(guān)鍵工序電機測試技術(shù)受到了日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。電機測試隨著計算機技術(shù)飛速發(fā)展得到長足進步，但各系統(tǒng)也存在著硬件集成度低，測試電網(wǎng)電源不能靈活配置等缺陷，而網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)通過系統(tǒng)構(gòu)成、硬件配置及采用LABVIEW軟件作為測試界面有效解決了測試資源、人力、測試電源的占用問題，提高了電機測試的效率。

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要目的是在同一構(gòu)架下完成對各種不同型號、安裝形式及不同測試類型電機的測試，根據(jù)測試對象的不同選擇不同的測試裝置、測試區(qū)域，在測試過程中能實現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)進行顯示、監(jiān)控和處理等功能，結(jié)束測試時能夠?qū)y試數(shù)據(jù)進行存儲、調(diào)用與分析等。系統(tǒng)由主服務(wù)器、工控機、多臺PC機、PLC、機械/電動執(zhí)行器件和點參數(shù)儀表等組成，系統(tǒng)整體組成如圖1所示。

本系統(tǒng)最大的構(gòu)成特點是主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、工作站協(xié)同工作。3個器件在系統(tǒng)中所起的功能和作用如下：主服務(wù)器-系統(tǒng)管理核心，主要功能為數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)、故障報警記錄的存取、數(shù)據(jù)查詢與網(wǎng)絡(luò)管理；通訊服務(wù)器系統(tǒng)硬件關(guān)聯(lián)核心，通過網(wǎng)絡(luò)接受各種網(wǎng)絡(luò)指令，直接與各類測試儀器、AC800M（PLC）、測試輔助設(shè)備（油路、水路、氣路）進行數(shù)據(jù)命令交換，并把數(shù)據(jù)和狀態(tài)返回至各工作站；工作站系統(tǒng)的操作核心，通過友好直觀的人機界面動態(tài)地顯示系統(tǒng)操作、設(shè)備工作狀態(tài)等，并可實現(xiàn)對各類設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集、故障報警功能。

2.硬件配置

2.1電源電網(wǎng)配置

系統(tǒng)硬件配置如圖2所示，國家電網(wǎng)220kV經(jīng)過變壓器降壓得到35kV的電網(wǎng)電壓，它分別經(jīng)過#1變壓器室、#2變壓器室降壓至所需要電機測試用電源，2套可調(diào)電網(wǎng)電源分別由變壓器室、發(fā)電機室、電氣控制室組成，發(fā)電機室里安裝有測試用拖動發(fā)電機、負(fù)載電機，兩者通過聯(lián)軸節(jié)連接，它是測試系統(tǒng)的動力來源。電氣控制室高低壓控制柜與4個測試區(qū)內(nèi)的控制柜連接使每個測試區(qū)都有可用于測試電機的電源，電氣控制室內(nèi)的一排變頻器控制柜用于對測試電源進行調(diào)頻。2套電源系統(tǒng)經(jīng)矩陣控制室連接，它們之間的連接電纜經(jīng)地底的托架連接，使得2套電源系統(tǒng)與矩陣控制室連接為一個整體，2套AC800M PLC分別連接至2個測試站的監(jiān)控上位機（帶IFIX軟件），并且PLC的不同模塊I/0點經(jīng)地址分配分別連接2套測試設(shè)備的不同點，2套PLC共用一個OPC服務(wù)器，使得在2個測試站的上位機上共同監(jiān)控、共享測試電源得以實現(xiàn)。

2.2測試站以及測試區(qū)域配置

系統(tǒng)的2個測試站各帶2個測試區(qū)域，每個測試區(qū)域外面用圍欄圍起來，圍欄上裝有與測試設(shè)備有互鎖功能的裝置，在測試時起到防止非相關(guān)人員誤入而導(dǎo)致人身傷害的作用，測試站及區(qū)域硬件配置：#1測試站由#1測試臺、#2測試臺以及#1監(jiān)控上位機組成，每個測試臺都是各種電參數(shù)儀表、AC800操控界面的組合，每個測試臺外圍是一個獨立的測試區(qū)域；#2測試站由#3測試臺、#4測試臺及#2監(jiān)控上位機組成，由于需要進行常規(guī)測試的電機占據(jù)所有被測電機的絕大多數(shù)，因此需設(shè)置2個互相獨立的電網(wǎng)電源給不同測試區(qū)域供電，系統(tǒng)把#2、#3測試區(qū)作為電機常規(guī)測試區(qū)，這2個測試區(qū)配備有立式電機測試平臺，#2、#3測試區(qū)還配備有壓力表和溫度計的氣、水等管路。

3.系統(tǒng)在電機測試中應(yīng)用

DF（Double Feedback Wind Generation）是一種繞線式轉(zhuǎn)子電機，其定、轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電，DF在電機測試中是比較典型的一種機型

3.1電路組成以及運行原理

遠(yuǎn)景2.6MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機硬件測試平臺及線路連接及其原理：測試區(qū)域的低壓電柜G5屏引出測試電源至VD4控制柜，VD4用來合閘并網(wǎng)，同時從測試站串聯(lián)一個遠(yuǎn)程控制按鈕，測量柜和VD4連接在一起，測試臺上的Norma4000高精度功率分析儀器從測量柜上引出信號，用于在電機運行的時候從Norma4000上讀取電壓、電流、功率、功率因數(shù)等。測量柜引出線連接至被測試DF的定子繞組上；同時，G5引出線至變頻器ACS80067，給變頻器供電使之運行，而變頻器又連接線到被測DF的轉(zhuǎn)子繞組，整個框架模擬DF在風(fēng)車內(nèi)運行的狀況，由于DF的轉(zhuǎn)子繞組運行情況不穩(wěn)定，所以需要通過變頻器ACS800-67來控制，使之按照指令運轉(zhuǎn)。另外3個Norma4000則分別用于電機定子、轉(zhuǎn)子及ACS網(wǎng)側(cè)的信號采集。

3.2電源模式切換

設(shè)置模式根據(jù)電機的額定電壓、電流等參數(shù)選擇電柜開關(guān)通斷模式組成的電路不同通斷模式，開關(guān)包括電氣室開關(guān)柜、矩陣室的開關(guān)，如圖3所示。設(shè)置模式的前提：首先從監(jiān)測上位機觀察2套發(fā)電機組的運行狀態(tài)。等待電源測試的其他區(qū)域測試人員可詢問在測試區(qū)的人員，要求他們在不需要電源時把模式卸掉，再根據(jù)需要建立模式。

通過觀察圖中各設(shè)備風(fēng)扇的運行情況來推斷運行狀態(tài)，圖中G11、G12-發(fā)電機、M1-拖動電機，M3-負(fù)載電機。在畫面上可看到這幾個設(shè)備旁都有一個三片綠色葉子的風(fēng)扇，如對應(yīng)的風(fēng)扇處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，則此設(shè)備處于運行中。圖中的TA1即為#1測試區(qū)域，Q1、Q3、Q5、Q7指開關(guān)柜的各開關(guān)，一個開關(guān)柜只對應(yīng)一把閘刀開關(guān)，開關(guān)狀態(tài)為綠色

導(dǎo)通狀態(tài)，而開關(guān)狀態(tài)為紅色斷開狀態(tài)，開關(guān)導(dǎo)通和斷開的不同組合組成了不同的通路。例如，模式101-GIY+T5 690V 3012A，代表連接#1發(fā)電機系統(tǒng)及T5變壓器作為測試電源，測試電源電壓為690V，電流為3012A。操控頻AC800與裝有IFIX軟件的監(jiān)控上位機是建立通訊的。建立模式后，操控頻AC800自動啟動，可在AC800界面上操控發(fā)電機的運行。

3.3測試操作過程

Drive Window是一種用于ACS800、ACS6000調(diào)試和維護的Windows軟件。其功能諸如操作控制、監(jiān)控信號、參數(shù)、數(shù)據(jù)記錄、故障記錄、備份、恢復(fù)，它是帶變頻器測試中的必要操控軟件。在DF帶載溫升測試中，使用Drive-Window軟件進行并網(wǎng)操作，在AC800操控界面增加電壓至額定電壓Un=690V，增加轉(zhuǎn)速n=1200r/m的時候，在Drive-Window軟件界面點擊合閘信號，按下遠(yuǎn)程合閘按鈕使VD4開關(guān)柜的主開關(guān)合上實現(xiàn)合閘。此后，可以在Drive-Window軟件界面上進行操作：繼續(xù)在AC800操控屏上調(diào)轉(zhuǎn)速至n=1 800tad/min（額定轉(zhuǎn)速），通過Drive-Window界面增加轉(zhuǎn)矩T來逐步增加有功功率P，直至達(dá)到額定功率，功率因數(shù)隨有功功率變化，為使發(fā)電機穩(wěn)定運行，需將功率因數(shù)調(diào)整在一個穩(wěn)定值，因此，需同時AC800操控臺發(fā)無功來調(diào)整功率因數(shù)。

4.結(jié)論

通過對網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、硬件配置及系統(tǒng)的應(yīng)用來分析闡述網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)的優(yōu)勢：運用上位機、PLC系統(tǒng)將各個不同測試站之間的電源設(shè)備、儀器設(shè)備集成起來，形成一個可在測試區(qū)域間切換的可調(diào)電網(wǎng)系統(tǒng)，通過模式切換將電源轉(zhuǎn)移到其他測試區(qū)的電機進行測試，可實現(xiàn)電網(wǎng)電源資源共享；對整個測試作業(yè)區(qū)設(shè)備、工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控達(dá)到完善網(wǎng)狀電機測試系統(tǒng)功效。

它在減少電機測試設(shè)備、人員的占用，實現(xiàn)測試電源靈活切換，提高測試效率方面有著其他電機測試系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢。