專利名稱：工頻電站微機(jī)測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工頻電站的測試儀表。
近幾年來，由于工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，各種小型電站、移動(dòng)電站發(fā)展迅猛，但是，測試手段卻比較落后。目前國內(nèi)對柴、汽油發(fā)電機(jī)組均使用傳統(tǒng)的指針式儀表，測試方法均采用由測試人員讀取數(shù)據(jù)，然后手工進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與計(jì)算，這種方法工作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，而且由于試驗(yàn)人員的人為誤差，產(chǎn)生同一測量，不同結(jié)果，給電站工作帶來很多困難。
本實(shí)用新型的目的是為了徹底改變移動(dòng)電站的測試手段。本實(shí)用新型主要解決了柴、汽油發(fā)電機(jī)組八大電氣性能指標(biāo)(穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率δu、穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率δf、電壓波動(dòng)率δuB、頻率波動(dòng)率δfB、瞬態(tài)電壓調(diào)整率δuS、瞬態(tài)頻率調(diào)整率δfS、電壓穩(wěn)壓時(shí)間tO和頻率穩(wěn)定時(shí)間tp)的自動(dòng)測試及三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率共十三項(xiàng)電氣性能指標(biāo)的自動(dòng)測試。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的(圖一)。
圖一為工頻電站微機(jī)測試儀的原理圖1、電壓；2、衰減裝置；3、電壓通道；4、電流；5、變送裝置；6、電流通道；7、A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換板；8a、同步脈沖；8b、同步裝置；
9、TP86A單板機(jī)；10、顯示裝置；11、打印裝置；將電站三相線電壓經(jīng)過精密電阻分壓，處理后進(jìn)入三路電壓通道，分別將三相電壓的弱電信號(hào)的交流電壓送至A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換板的三個(gè)通道接口上，將三相電流經(jīng)過電流互感器后，變成二次電流，經(jīng)三相電流傳感變送器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)過通道處理后的電壓信號(hào)分別加在A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換板的另外三個(gè)通道接口上。A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換器由計(jì)算機(jī)控制將通道處理后的信號(hào)通過采樣，量化轉(zhuǎn)換成與模擬量相對應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)送入TP86A單板機(jī)，計(jì)算機(jī)按預(yù)定程序進(jìn)行一系列運(yùn)算，最后運(yùn)算結(jié)果送給打印機(jī)和顯示器輸出。同步裝置的主要功能是在瞬態(tài)測試電壓信號(hào)時(shí)發(fā)出一個(gè)負(fù)脈沖，通知計(jì)算機(jī)打開采樣門，使加減負(fù)荷引起電壓及頻率變化的瞬態(tài)信號(hào)一到A／D立即進(jìn)行采樣。保證既不丟失瞬態(tài)信號(hào)又在不超出內(nèi)存許可的范圍內(nèi)采集有用的信號(hào)。同步信號(hào)的輸入接在加減載控制的總接觸器的輔助接點(diǎn)上。
以下詳述每一部分的原理、構(gòu)成及功能。
電壓通道和電流通道是信號(hào)傳遞的重要部件，是保證整個(gè)測試儀精度的關(guān)鍵，為此，要滿足以下三個(gè)要求①非線性失真小，保證電壓、電流變送器在一定的范圍內(nèi)為一個(gè)比例環(huán)節(jié)。它的幅頻特性為A(ω)＝K，相頻特性φ(ω)＝O(理想化)，這樣才能保證信號(hào)不失真地進(jìn)行傳遞。②要求系統(tǒng)抗干擾性能好，有良好的強(qiáng)弱電隔離性能。③電壓變送器要求對單位階躍信號(hào)的響應(yīng)要好，上升沿與下降沿陡，上升時(shí)間快，平頂降落一定要小，為此電壓變送器要有一定的帶寬才能保證瞬態(tài)電壓信號(hào)的測試。
圖二為電壓單通道原理圖。
為了滿足測量系統(tǒng)的要求，提高輸入阻抗，采用了同相并聯(lián)差動(dòng)運(yùn)算放大器。前置級(jí)由兩個(gè)電壓跟隨器A1和A2組成，把差動(dòng)輸入信號(hào)和共模信號(hào)按11的關(guān)系送到輸出級(jí)A3和A4組成反相比例運(yùn)算放大器，A4的輸出信號(hào)從A3的同相輸入，保證了輸出級(jí)的負(fù)反饋性質(zhì)。為了使增益線性調(diào)節(jié)，把增益調(diào)節(jié)電位器Rw從前置級(jí)移到輸出級(jí)的反饋回路中，作為A4的輸入回路電阻，這樣，改變它的大小，就能線性調(diào)節(jié)輸出級(jí)的增益，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電路的增益線性調(diào)節(jié)的要求。
圖三為電流單通道原理圖。
三相電流經(jīng)電流互感器后變成二次電流，再經(jīng)三相電流傳感器變成電壓，然后經(jīng)過A1、A2、A3、A4組成的運(yùn)算放大器，原理、功能、結(jié)構(gòu)與電壓通道相同。為了滿足電流測試精度的要求，對電流通道加入了伯特沃斯有源濾波器。
在工頻電站的測試中，需要測試加、減載時(shí)的瞬態(tài)值，使用傳統(tǒng)的指針式儀表，瞬態(tài)值往往測試偏差很大，為了解決此問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了瞬態(tài)同步脈沖器。用瞬態(tài)同步脈沖發(fā)生器來識(shí)別滿負(fù)載突加的起始時(shí)間以及滿負(fù)載突減的起始時(shí)間，給主機(jī)一個(gè)瞬態(tài)測試啟動(dòng)脈沖，啟動(dòng)主機(jī)測試。
圖四為瞬態(tài)同步脈沖發(fā)生器的原理圖。
如果設(shè)t1為柴油、汽油發(fā)電機(jī)組加載時(shí)刻，t2為減載時(shí)刻，則有波形圖五。
從原理中可以得出如下
兩個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成了同或電路，G6、G7、G8、R1、R2、C1構(gòu)成了RC環(huán)形積分多諧振蕩器，因此產(chǎn)生CP脈沖。選兩塊74LS00和一塊74LS74構(gòu)成了圖四電路。在t1時(shí)刻開關(guān)K由a打向b，在t2時(shí)刻開關(guān)K由b打向a，開關(guān)K為加減載控制接觸器的輔助接點(diǎn)。


圖一為工頻電站微機(jī)測試儀的原理框圖。
1、電壓；2、衰減裝置；3、電壓通道；4、電流；5、變送裝置；6、電流通道；7.A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換板；8a.同步脈沖；8b.同步裝置；9.TP86A單板機(jī)；10.顯示裝置；11.打印裝置；
圖二為電壓單通道原理圖。
圖三為電流單通道原理圖。
圖四為瞬態(tài)同步脈沖發(fā)生器的原理圖。
圖五為瞬態(tài)同步脈沖發(fā)生器的波形圖。
本實(shí)用新型解決了內(nèi)燃機(jī)電站行業(yè)長期存在的性能測試，特別是瞬態(tài)性能測試方法落后，精度不高的問題。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測試。本儀器操作方便、測試方法合理、適用于內(nèi)燃機(jī)電站行業(yè)。
權(quán)利要求1.一種電站測試儀，其特征①是經(jīng)過衰減裝置的電站電壓和經(jīng)過變送裝置的電站電流，分別通過電壓通道和電流通道，加在A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的接口上，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)微機(jī)(TP86A)控制，將通道處理后的信號(hào)通過采樣，量化轉(zhuǎn)換成與模擬量相對應(yīng)的信號(hào)送入微機(jī)中，微機(jī)按預(yù)定程序(編碼)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后運(yùn)算結(jié)果送給打印機(jī)和顯示器輸出。②是用瞬態(tài)同步脈沖發(fā)生器與主機(jī)相連，啟動(dòng)主機(jī)在加、減載時(shí)瞬態(tài)測試。
2.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征是所述的電壓通道是經(jīng)過衰減裝置的電站電壓在并聯(lián)高輸入阻抗部分，采用了同相并聯(lián)差動(dòng)運(yùn)算放大電路，前置級(jí)由兩個(gè)電壓跟隨器A1和A2組成，把差動(dòng)輸入信號(hào)和共模輸入信號(hào)按11的關(guān)系送到輸出級(jí)，A3和A4組成反相比例運(yùn)算放大器，置于輸出級(jí)的反饋回路中，增益調(diào)節(jié)電位器Rw作為A4的輸入電路電阻。
3.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征是所述的電流通道是將三相電流經(jīng)電流互感器后，變成二次電流，再經(jīng)三相電流傳感器變成電壓，然后經(jīng)過A1、A2、A3和A4組成的運(yùn)算放大器，原理與結(jié)構(gòu)與電壓通道相同(如權(quán)利要求2)，然后將信號(hào)通過伯特沃斯有源濾波器。
4.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征是所述的同步脈沖發(fā)生器是兩個(gè)D觸發(fā)器，五個(gè)與非門構(gòu)成的一個(gè)單脈沖發(fā)生器和RC積分環(huán)形多諧振蕩器構(gòu)成的時(shí)鐘發(fā)生器兩部分組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于工頻電站的綜合測試儀表。其主要特征是將電站的電壓、電流信號(hào)，分別通過電壓通道和電流通道，加在A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的接口上，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)微機(jī)(TP86A)控制，將通道處理后的信號(hào)送入微機(jī)，微機(jī)按預(yù)定程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后運(yùn)算結(jié)果送給打印機(jī)和顯示器輸出。本儀器操作方便、測試合理、精度較高，適用于內(nèi)燃機(jī)電站行業(yè)。
文檔編號(hào)G01D21/02GK2065316SQ90200158
公開日1990年11月7日 申請日期1990年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月11日
發(fā)明者白光, 肖勇, 路林吉 申請人:國家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)蘭州電源車輛研究所