[实用新型]一种汽轮机调速系统模型参数测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮机调速系统模型参数测试仪，属电力系统测试仪器技术领域。

背景技术

现代电网是世界上最大的人造系统，具有高度的时变、非线性特点，其控制运行高度依赖于数字仿真，汽轮机调速系统是电力系统中重要的动态元件，其模型参数对电力系统动态稳定分析有着决定性的影响。由于汽轮机调速系统的复杂性，为了建立更为准确的模型，需要同步采集包括机组主汽压、调节级压力等热工模拟量信号，机组电压、电流等高压交流电气量参数，以及采集和模拟输出电网频率参数。现有的参数测试设备不能同时满足模拟量采集、交流电气量参数采集功能和频率采集、输出功能，为了获取试验参数，需要分别采用模拟量采集仪器、高压交流电气量采集仪器和频率信号采集和模拟输出设备。由于设备的测量精度和指标存在差别，容易造成数据的误差增大和失真；同时，由于采用多种设备进行试验，不能够实现数据的同步采样和输出。

此外，建立汽轮机调速系统模型需要在发电机组运行工况下采集和模拟输出参数。将采集设备串联接入现场信号回路进行模拟量数据采集容易对机组的运行安全造成影响；而模拟输出频率信号时，由于电网频率信号带有强电，带电操作容易对试验人员安全造成威胁。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种汽轮机调速系统模型参数测试仪，该仪器可克服以上的缺点，实现热工模拟量信号、交流电气量信号的采集和频率信号的同步采集、输出，并能实现模拟量数据采集时的信号隔离以及频率输出的信号无扰切换。

本实用新型的目的是这样实现的：该汽轮机调速系统模型参数测试仪包括模拟量采集模块、交流电气量采集模块、频率采集和输出模块、GPS对时单元、中央处理单元以及上位计算机；模拟量采集模块和交流电气量采集模的输出端分别连接CAN总线；频率采集和输出模块的输入端连接CAN总线；中央处理单元与CAN总线互连；中央处理单元与GPS对时单元连接；中央处理单元通过USB口连接上位机。

所述模拟量采集模块由信号隔离器、I/V转换单元、V/F转换单元、计数器和处理器组成。信号隔离器连接I/V转换单元；再通过V/F转换单元连接计数器；计数器连接处理器；处理器连接总线。模拟量采集模块用于采集4-20MA或者1-5V的热工模拟量信号。在采集过程中，将模拟量信号转换成0-50KHZ的高频信号，具有精度高、响应及时等特点，在进行信号采集时完全隔离开原有的采集回路，不影响原有回路的安全。

所述交流电气量采集模块包括现场电压互感器、现场电流互感器、小电压互感器、小电流互感器、信号隔离单元、信号滤波单元、采样保持单元、16位高精度A/D转换单元和处理器。现场电压互感器通过小电压互感器连接信号隔离单元的电压输入口；现场电流互感器通过小电流互感器连接信号隔离单元的电流输入口；信号隔离单元输出通过信号滤波单元连接采样保持单元；采样保持单元再连接16位高精度A/D转换单元，16位高精度A/D转换单元连接处理器。交流电气量采集模块用于采集交流电压、交流电流信号，在采集过程中，将电气量模拟信号转换成数字量进行采集，由于采用16位高精度A/D转换芯片，所以采集精度高，能满足汽轮机调速系统建模的需求。

所述频率采集和输出模块包括高速光耦隔离单元、放大整形电路、脉冲计数单元、数据锁存单元、16位D/A转换单元和处理器。输入的频率信号经高速光耦隔离单元、放大整形电路、脉冲计数单元、数据锁存单元到处理器；处理器输出信号经16位D/A转换单元、放大整形电路、高速光耦隔离单元输出。频率采集和输出模块用于实现频率信号的采集和模拟频率信号输出及校准，频率采集和输出范围是0-5000HZ，采集精度高、稳定性好，具备频率的连续输出，可实现电网频率和仿真频率输出间的无扰切换。

所述GPS对时单元包括GPS天线、GPS接收装置和控制系统。主要提供标准时钟，用于信号采样和信号输出的时钟同步。

所述中央处理器是该参数测试仪的核心单元，通过CAN总线实现与模拟量采集模块、高压交流电气量采集模块、频率采集和输出模块的数据通信，并能实现数据运算、处理、存储和上传。

所述上位计算机接收中央处理器上传的数据，通过相应的处理软件进行数据处理，并针对汽轮机调速系统模型进行动态、静态和性能分析。