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专利名称：碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力应用的技术领域，具体地涉及碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置。
背景技术：
采用SiC(碳化硅)非线性电阻作为灭磁电阻构成的灭磁系统在国外应用比较普遍，近几年在国内电厂的大机组上开始应用，目前还没有统一的标准和明确的检测手段去对碳化硅的特性进行检测及维护。在过去几年中，在一些电厂的多台机组中，由M&I公司提供的Metrosil系列SiC灭磁电阻，先后曾经历了在各种严重事故情况下的事故灭磁。国内相关电厂普遍关注的一个问题是在经历上述严重事故灭磁后仍在运行中的SiC非线性电阻的工作特性(包括均流、均能特性等)是否有所变化？温升情况如何？基于这一情况，在当前研制一种在灭磁过程中在线监视与测定SiC非线性电阻实际运行特性的装置，已成为相关电厂迫切需要解决的重大课题之一。
发明内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置。本实用新型的技术解决方案是该装置包括VAD电压电流开关量测量单元、温度测量单元和工控计算机；VAD测量单元包括第一电源板、第一通道板、第一采集板，第一电源板为第一通道板和第一采集板供电，第一通道板包括模拟量通道和开关量通道，第一采集板包括A/D转换器、锁存器、DSP数字信号处理器、EEPROM电可擦可编程只读存储器、SRAM 数据缓冲器，模拟量通道前端连接直流电压变送器、直流电流变送器或霍尔电流传感器，且后端与A/D转换器连接，开关量通道与锁存器连接，A/D和锁存器分别通过I/O总线连接到 DSP, DSP通过1 总线连接到EEPROM并通过外部数据总线连接到SRAM，DSP连接工控计算机；温度测量单元包括第二电源板、第二通道板、第二采集板，第二电源板为第二通道板和第二采集板供电，第二通道板上的模拟量通道的前后端分别连接红外温度传感器和A/D，采集板包括A/D、DSP、EEPR0M，A/D通过I/O总线连接到DSP，DSP通过1 总线连接到EEPROM 并通过外部数据总线连接到SRAM，DSP连接工控计算机。碳化硅非线性电阻灭磁过程中的电压、电流、无源节点状态可以通过VAD测量单元实时采集数据，阀片表面温度可以通过温度测量单元实时采集数据，然后这些数据通过两个DSP分别处理后送入工控计算机在线地记录并监测。

图1示出了根据本实用新型的装置的结构示意图；图2示出了电源板与通道板、采集板的连接图；图3示出了开关量通道的电路图；[0009]图4示出了该装置中全部传感器的位置安排图。
具体实施方式
下面通过附图，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。图1示出了根据本实用新型的装置的结构示意图。根据本实用新型的装置包括 VAD电压电流开关量测量单元、温度测量单元和工控计算机；VAD测量单元包括第一电源板、第一通道板、第一采集板，第一电源板为第一通道板和第一采集板供电，第一通道板包括模拟量通道和开关量通道，第一采集板包括A/D转换器、锁存器、DSP数字信号处理器、 EEPROM电可擦可编程只读存储器、SRAM数据缓冲器，模拟量通道前端连接直流电压变送器、直流电流变送器或霍尔电流传感器，且后端与A/D转换器连接，开关量通道与锁存器连接，A/D和锁存器分别通过I/O总线连接到DSP，DSP通过1 总线连接到EEPROM并通过外部数据总线连接到SRAM，DSP连接工控计算机；温度测量单元包括第二电源板、第二通道板、第二采集板，第二电源板为第二通道板和第二采集板供电，第二通道板上的模拟量通道的前后端分别连接红外温度传感器和A/D，采集板包括A/D、DSP、EEPR0M，A/D通过I/O总线连接到DSP，DSP通过1 总线连接到EEPROM并通过外部数据总线连接到SRAM，DSP连接工控计算机。优选地，所有器件均采用Wbit或以上器件。图4示出了该装置中全部传感器的位置安排图，碳化硅非线性电阻是图4中的 RM1-RM1^其中各传感器的参数确定如下1、直流电压变送器所有的直流电压均采用哈尔滨科力电力生产的re_321HFD型高耐压快速响应直流电压变送器。为保证在各种情况下输入电压均不超过变送器的量程，与整流输出电压Uf 1、发电机转子电压Uf2、SiC组件电压Uem相对应的变送器参数确定为输入-1000V +3000V，对应输出为4 20mA灭磁开关弧压Uk测量用变送器参数确定为输入-500V +3500V，对应输出为4 20mA2、直流电流变送器机组额定励磁电流Ifn为1537A，极端情况下的电流可达到该值的三倍，即4611A， 对应分流器电压为4611A + 2000AX60mV = 138. 33mV发电机转子电流If2测量变送器re_311HFD的参数确定为输入0 135mV，对应输出为4 20mA3、霍尔电流传感器为便于现场安装，整流输出电流Ifl采用HDC-5000C HK型可拆卸霍尔电流传感器进行测量，SiC组件支路电流Ikmi Iem3采用HDC-1500EK型可拆卸霍尔电流传感器进行测量，参数确定依据同上条，具体如下HDC-5000C HK 输入 0 5000A，输出 0 4VHDC-1500EK 输入 0 1500A，输出 0 4V4、温度传感器阵列(以上以说明)[0029]另外，电量变送器输入回路接线采用硅橡胶导线并串接熔断器，规格如下硅胶线15kV，1. 5mm2，熔断器RT18_32X/2，ΙΑ。图2示出了电源板与通道板、采集板的连接图。优选地，所述电源板采用 AC85485V或DC85-285V的交直流两用电源。装置内部有多个部件，对电源的要求不同，有各自的标称电源电压、精度及容量。本文主要在部件的层次上关注电源的分配，及其供电与返回路径，不包括PCB板上的电源走线以及电源滤波方式、器件。在电源设计的过程中，主要目的是1.减少标称电压的个数，简化电源设计；2.在开关电源的多路输出间分配功耗， 以符合市场现有产品，避免定制开关电源。经初步规划后，统计开关电源的多路输出的电压、容量。通过电源滤波器得到开关电源的输出是+12V、1. 2k, -12V、0. 3A，+5V、4A。图3示出了开关量通道的电路图。优选地，所述开关量通道由通道板中的隔离的电源提供MV电压，以便测量通道板的外部无源节点的状态；装置的内、外回路用光耦器件隔1 °优选地，所述采集板采用4层电路板，所述A/D是AD7656，所述DSP是德州仪器公司的 TMS320M8335。优选地，DSP通过RS-422通讯总线连接到工控计算机。由于RS-422总线支持较长的通讯距离，所以工控计算机可靠近DSP，也可远离DSP。优选地，工控计算机采用嵌入式的硬件体系，采用上架式机箱。应具备较强的通讯、数据处理和图形显示能力。本实用新型采用的工控平板电脑的技术指标如下=Intel Pentium M 1. 4GHz,512M DDR SDRAM，120G硬盘；10/100Base-T LAN接口 ；LCD 显示触摸屏； 串行总线通讯接口 ；ECP打印机接口 ；USB闪盘/打印机接口，键盘/鼠标接口。本装置及方法的主要功能为A、实时采集励磁电压、励磁电流、磁场断路器弧压、各SiC非线性电阻组件支路电流、阀片表面温度(单片或多片)。在正常及事故灭磁条件下，通过适当的触发方式对这些数据进行采集及记录。B、系统记录的数据，不仅可反映SiC非线性灭磁电阻各支路电流的分配，同时还能累计各支路吸收的能量，便于较完整地了解灭磁能量在各支路中的分布。本装置及方法的优点如下A、便于安装系统各部分组件的安装方式可根据灭磁装置的原有结构进行针对性设计，可在机组检修期间予以接入，不改变原有回路。例如采用可拆卸式穿心电流传感器测量电流可避免拆解原回路电缆。B、安全可靠系统中的电压量、分流器信号测量采用隔离耐压5000V. AC的电量传感器；各灭磁组件及母线电流测量采用穿心式霍尔传感器；阀片表面温度测量采用红外传感器阵列。这些方式可保证灭磁装置的安全性能不因系统接入而降低。C、数据准确高保真、低噪声快速响应励磁信号测量传感器的使用保证数据的可用性。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰， 均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，其特征在于该装置包括VAD电压电流开关量测量单元、温度测量单元和工控计算机；VAD测量单元包括第一电源板、第一通道板、第一采集板，第一电源板为第一通道板和第一采集板供电，第一通道板包括模拟量通道和开关量通道，第一采集板包括A/D转换器、锁存器、DSP数字信号处理器、EEPROM电可擦可编程只读存储器、SRAM数据缓冲器，模拟量通道前端连接直流电压变送器、直流电流变送器或霍尔电流传感器，且后端与A/D转换器连接，开关量通道与锁存器连接，A/D和锁存器分别通过I/O总线连接到DSP，DSP通过1 总线连接到EEPROM并通过外部数据总线连接到SRAM，DSP连接工控计算机；温度测量单元包括第二电源板、第二通道板、第二采集板， 第二电源板为第二通道板和第二采集板供电，第二通道板上的模拟量通道的前后端分别连接红外温度传感器和A/D,采集板包括A/D、DSP、EEPR0M，A/D通过I/O总线连接到DSP，DSP 通过1 总线连接到EEPROM并通过外部数据总线连接到SRAM，DSP连接工控计算机。
2.根据权利要求1所述的碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，其特征在于所述电源板采用AC85485V或DC85-285V的交直流两用电源，通过电源滤波器得到开关电源的输出是+12V、1. 2A，-12V、0. 3A，+5V、4A。
3.根据权利要求2所述的碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，其特征在于所述开关量通道由通道板中的隔离的电源提供MV电压，以便测量通道板的外部无源节点的状态；装置的内、外回路用光耦器件隔离。
4.根据权利要求3所述的碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，其特征在于所述采集板采用4层电路板，所述A/D是AD7656，所述DSP是德州仪器公司的 TMS320F28335。
5.根据权利要求4所述的碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，其特征在于所有器件均采用Wbit或以上器件。
6.根据权利要求5所述的碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，其特征在于DSP通过RS-422通讯总线连接到工控计算机。
7.根据权利要求6所述的碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，其特征在于所述工控计算机接入以太网并采用上架式机箱，技术指标为化切1 Pentium M 1.4GHz、 512M DDR SDRAM、120G硬盘、10/100Base-T LAN接口、LCD显示触摸屏、串行总线通讯接口、 ECP打印机接口、USB闪盘/打印机接口、键盘/鼠标接口。
专利摘要公开了一种碳化硅非线性电阻灭磁过程中在线监测的装置，包括VAD电压电流开关量测量单元、温度测量单元和工控计算机；VAD测量单元和温度测量单元均包括电源板、通道板、采集板，采集板上的DSP通过通讯总线连接到工控计算机。碳化硅非线性电阻灭磁过程中的电压、电流、无源节点状态可以通过VAD测量单元实时采集数据，阀片表面温度可以通过温度测量单元实时采集数据，然后这些数据通过两个DSP分别处理后送入工控计算机在线地记录并监测。
文档编号G01J5/00GK202013372SQ201020615210
公开日2011年10月19日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者刘守茹, 徐海峰, 朴顺花, 李振, 王世彬, 程振江, 辛峰, 邵明航, 马跃林, 高连伟 申请人:白山发电厂