专利名称：一种船舶电能质量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种船舶电能质量检测装置，属于电力系统检测技术领域，特别 适于用作采用变频调速装置的船舶综合电力推进系统中电力系统检测装置。
背景技术：
电能质量检测装置是用于对电力系统的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功 率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和功率因数进行测量。利用测量结果，了解电能 质量，提高用电效率，降低损耗，改善电气环境，增加国民经济总体效益。20世纪80年代以来，综合电力推进技术已经逐步成为现代船舶动力发展的趋势， 并得到广泛应用。船舶综合电力推进系统之所以能快速发展，很大程度上归功于近年来电 力电子技术、现代控制技术、微电子技术和计算机技术的进步，使交流调速技术取得了突破 性进展，交流电动机的调速性能已经达到甚至超过直流电动机，而且交流电动机功率很大， 可以满足现代船舶电力推进对电动机容量的要求。交流推进电动机的调速主要采用变频调速，这就要求向交流电机供电的电源能够 同时改变电压幅值和频率。在采用电力电子器件实现变频调速的过程中，由于电力半导体 器件的开关特性，在其输入和输出侧的电压和电流都会出现波形的畸变，产生大量的谐波。 此外，船舶上使用了较多的非线性负载，如冲击负荷设备等也会产生谐波，特别是大功率的 设备及其相应的电力变换装置的投入使用，必将产生更加丰富的谐波。对船舶综合电力推进系统而言，大量的谐波存在，会使发电、输出和用电设备的效 率降低、电气设备出现过热，产生震动和噪音，并导致绝缘老化、使用寿命缩短，甚至发生设 备故障或烧毁；谐波还会引起船舶继电保护设备和自动控制装置的可靠性降低，导致产生 误动作；另外，谐波对通信设备和电子设备也会产生严重干扰。所以，在采用综合电力推进 的船舶上，谐波是一个必须认真解决的问题。目前船舶电能质量检测装置，绝大部分采用第三代测试仪器——智能仪器，如便 携式电能质量检测装置、手持式电能质量检测装置，它们主要利用数字技术和硬件来实现， 很容易受到外界环境的影响，且测量精度不是很高，在检测不同指标时，需要更换相应硬 件，这给检测和分析带来很多不便，为实现更多参数的测试，就必须额外配有辅助硬件，大 大增加了体积和成本，而且给仪器的升级带来不便。传统的电能检测装置实时性较差，不能 实时地保存大量数据，不便于观察历史数据，而现代的电能质量监测系统需要处理和保存 大量数据。现有技术目前广泛采用的是统计型电压表检测电压合格率，采用便携式谐波分 析仪测量谐波水平。这种电能质量检测手段和管理模式存在实时性差、检测指标少、测量误 差大、工作量大及效率低等局限性。
发明内容本实用新型的目的在于，克服现有技术存在的缺点，实现对船舶电力系统的电能 进行测量，包括对船舶电力系统的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三
3相电压不平衡度、三相电流不平衡度、频率进行测量，同时能对信号数据进行记录存储、报 警、数据重现回放、检测报表打印、远程监控；实现检测实时性好、检测指标多、测量误差小、 工作量小及效率高的目的；依据检测结果指导船舶电力系统的技术改造，提高能源利用效 率，降低功率损耗。本实用新型的技术方案是一种船舶电能质量检测装置，它包括电压传感器、电流 传感器、信号调理电路、数据采集卡及计算机；软件�？榘ㄆ舳缑婺？�、参数修正模 块、数据采集�？�、谐波分析�？�、波形显示模块、报警模块、数据存储�？�、远程监控�？�、 报表生成模块、数据重现回放�？椋凰龅牡缪勾衅�、电流传感器通过插件与信号调理电 路连接，该信号调理电路通过信号线与数据采集卡连接，用于将电压传感器、电流传感器输 出的电压信号、电流信号转换成数据采集卡能接收的信号。本实用新型所述的数据采集卡，其数据采集通道为3-12个，数据采集卡的分辨率 大于等于19位、小于等于36位。本实用新型所述的数据采集卡，它与变频器Δ绕组和Y绕组的a相和b相及c相 连接，用于接收包括变频器△绕组和Y绕组的a相和b相及c相的电压信号及电流信号。本实用新型所述的数据采集卡选用0-10V输入、24位分辨率、50ks/s/ch、通道同 步采样、抗混叠和防泄漏的数据采集卡。本实用新型所述的数据采集卡与计算机是USB即插即用的插口连接。本实用新型所述的谐波分析�？椋糜诜治黾扑悴杉ú杉氖菪藕牛扑� 出电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相电压不平衡度、 三相电流不平衡度以及频率。本实用新型所述的数据重现回放�？椋且桓霭ɡ肥菁釉�、数据通道选 择、数据图形变换、波形左/右移动、波形暂停、快/慢速回放、回放时段选择、幅基选择、时 基选择部分的数据重现回放�？�。本实用新型所述的远程监控�？椋攵喔龆懒⒌谋镜丶觳庾爸糜猛呓拥骄钟� 网，用于实现单个远程监控或多个同时远程监控。本实用新型所述的报表生成�？椋階ctiveX自动化服务器相连接，用于控制 Word的属性和方法，从而生成报表。本实用新型的效果是本船舶电能质量检测装置是用于对船舶综合电力推进系统 的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相电压不平衡度、三相电流不平 衡度和频率进行测量，同时能对信号数据进行存储记录，数据重现回放和分析及远程监控。 加载时间比较短，能快速定位到要回放的时间段。具有易用性和高性价比、性能优越、灵活 性大、快速和高精度的测量功能；具有检测实时性好、检测指标多、测量误差小、工作量小及 效率高的特点；依据测试结果指导船舶电力系统的技术改造，提高能源利用效率，降低功率 损耗。
图1为本实用新型检测装置总体结构图；图2为本实用新型检测装置整体框图；图3为本实用新型检测装置工作流程图。[0021]图中标记的名称为1. 1-电压传感器、1. 2电流传感器；2-信号调理电路；3-数据 采集卡；4_计算机；5-插件。
具体实施方式
结合附图和实施例对本实用新型一种船舶电能质量检测装置作进一步说明如 下实施例1 如附图1所示，一种船舶电能质量检测装置，它有一个电压传感器1. 1、电流传感 器1. 2、信号调理电路2、数据采集卡3及计算机4 ；软件�？榘ㄆ舳缑婺？�、参数修正 �？�、数据采集�？�、谐波分析模块、波形显示模块、报警模块、数据存储�？�、远程监控模 块、报表生成�？�、数据重现回放模块；所述的电压传感器1. 1、电流传感器1. 2通过插件与 信号调理电路2连接，该信号调理电路2通过信号线与数据采集卡3连接，用于将电压传感 器1. 1、电流传感器1. 2输出的电压信号、电流信号转换成数据采集卡3能接收的信号。所 述的数据采集卡3，其数据采集通道为3-12个，本实施例如图1所示有12个，数据采集卡3 的分辨率大于等于19位、小于等于36位，本实施例为24位。所述的数据采集卡3，它与变 频器Δ绕组和Y绕组的a相和b相及c相连接，用于接收包括变频器Δ绕组和Y绕组的a 相和b相及c相的电压及电流信号。所述的数据采集卡3选用0-10V输入、50ks/s/ch、通 道同步采样、抗混叠和防泄漏的数据采集卡。所述的数据采集卡3与计算机是US B即插即 用的插口连接。所述电压传感器1. 1是原边电压测量范围为0-士 1500V的电压感器，电流 传感器1. 2是原边电流测量范围为0-士2000A的电流传感器。所述的谐波分析�？椋糜� 分析计算采集卡3采集的数据信号，计算出电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、 视在功率、功率因数、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度以及频率。所述的数据重现回 放�？椋且桓霭ɡ肥菁釉�、数据通道选择、数据图形变换、波形左/右移动、波形 暂停、快/慢速回放、回放时段选择、幅基选择、时基选择部分的数据重现回放模块。所述的 远程监控�？椋攵喔龆懒⒌谋镜丶觳庾爸糜猛呓拥骄钟蛲糜谑迪值ジ鲈冻碳嗫� 或多个同时远程监控。所述的报表生成�？椋階ctiveX自动化服务器相连接，用于控制 Word的属性和方法，从而生成报表。实施例2 与上述实施例1不同的是所述的数据采集卡3选用36位分辨率，8个采集通道 同步采集。实施例3 与上述实施例1不同的是与上述实施例1不同的是所述的数据采集卡3选用 19位分辨率，4个采集通道同步采集。本实用新型装置的工作过程如下a)开始将电压传感器1. 1与插件5中的A、B插件连接，电流传感器1. 2与插件 5中的C、D插件连接；将插件A对应的电压传感器1. 1的a、b、c分别接到变压器副边的Δ 绕组的a、b、c相；将插件B对应的电压传感器1. 1的a、b、c分别接到变压器副边的Y绕组 的a、b、c相；将插件C对应的电流传感器1. 2的a、b、c分别接到变压器副边的Δ绕组的 a、b、c相；将插件D对应的电流传感器1. 2的a、b、c分别接到变压器副边的Y绕组的a、b、c相；b)启动打开控制柜空开，按下控制柜操作面板的系统启动按钮，打开计算机启 动程序；c)数据预处理包括打开Labview平台，调用软件包，系统初始化；进入“非正弦条 件下电能检测系统”界面，在主菜单下的查看栏中，点击“参数修正”，输入各个通道的修正 参数；在“变压器Y绕组测试”插页中，在“数据输入路径”中输入检测数据要保存的路径； 在“报警查询”插页中，清除报警历史；d)数据采集与测试启动数据采集卡，多通道数据采集；在“变压器Δ绕组测试” 的插页中，用鼠标按下“运行”按钮，开始采集数据，这时在“变压器Δ绕组测试”和“变压器 Y绕组测试”插页中都实时显示各种数据；在“报警查询”插页中会及时显示报警情况并有 相应的提示和说明；在“谐波分析”插页中，可以选择单独查看每个通道的波形图、FFT(均 方根)和相应的幅值谱；在“波形显示”插页中，可以选择显示多个通道的波形并可以设置 相应波形的显示方式和颜色；e)数据处理包括数据重现回放、数据读写、数据打印、远程通信；数据回放是针 对在采集系统中存储的数据，选择要回访的数据文件，选择要回放的数据通道，这里有12 个通道，可以设置每个波形的显示样式和颜色，同时可以选择波形左移、波形右移、波形暂 停、快/慢速回放、回放时段选择、幅基选择、时基选择等；f)停止退出运行程序；数据采集完毕后，在菜单的操作选项里选择“停止”，选择 “退出”退出运行程序。本实用新型的权利要求保护范围不限于上述实施例。
权利要求一种船舶电能质量检测装置，其特征在于，它包括电压传感器、电流传感器、信号调理电路、数据采集卡及计算机；软件�？榘ㄆ舳缑婺？�、参数修正�？椤⑹莶杉？�、谐波分析�？�、波形显示模块、报警�？椤⑹荽娲⒛？�、远程监控模块、报表生成模块、数据重现回放�？椋凰龅牡缪勾衅�、电流传感器通过插件与信号调理电路连接，该信号调理电路通过信号线与数据采集卡连接，用于将电压传感器、电流传感器输出的电压信号、电流信号转换成数据采集卡能接收的信号。
2.根据权利要求1所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的数据采集卡，其 数据采集通道为3-12个，数据采集卡的分辨率大于等于19位、小于等于36位。
3.根据权利要求1所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的数据采集卡，它 与变频器Δ绕组和Y绕组的a相和b相及c相连接，用于接收包括变频器Δ绕组和Y绕 组的a相和b相及c相的电压信号及电流信号。
4.根据权利要求1或2或3所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的数据采 集卡选用O-IOV输入、24位分辨率、50ks/s/ch、通道同步采样、抗混叠和防泄漏的数据采集 卡。
5.根据权利要求1或2或3所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的数据采 集卡与计算机是USB即插即用的插口连接。
6.根据权利要求1所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的谐波分析�？椋� 它用于分析计算采集卡采集的数据信号，计算出电压有效值、电流有效值、有功功率、无功 功率、视在功率、功率因数、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度以及频率。
7.根据权利要求1所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的数据重现回放 �？椋且桓霭ɡ肥菁釉�、数据通道选择、数据图形变换、波形左/右移动、波形暂 停、快/慢速回放、回放时段选择、幅基选择、时基选择部分的数据重现回放�？�。
8.根据权利要求1所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的远程监控�？椋� 它与多个独立的本地检测装置用网线接到局域网，用于实现单个远程监控或多个同时远程 监控。
9.根据权利要求1所述的船舶电能质量检测装置，其特征在于，所述的报表生成�？椋� 它与ActiveX自动化服务器相连接，用于控制Word的属性和方法，从而生成报表。
专利摘要本实用新型涉及一种船舶电能质量检测装置，属于电力系统检测技术领域，它包括电压传感器、电流传感器、信号调理电路、数据采集卡及计算机；�？榘ㄆ舳缑婺？�、参数修正模块、数据采集模块、谐波分析�？�、波形显示�？�、报警�？�、数据存储模块、远程监控�？�、报表生成�？椤⑹葜叵只胤拍？椋凰龅牡缪勾衅�、电流传感器通过插件与信号调理电路连接。本实用新型的优点十分突出，实现对电力的电能进行测量，包括对船舶电力系统的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相电压、电流不平衡度、及频率的测量，同时能对信号数据进行存储记录、数据重现回放和分析、生成检测报表及远程临控。
文档编号G01R23/02GK201732113SQ20102021289
公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者付志超, 姜波, 张聪, 罗文明, 陈馨 申请人:中国船舶重工集团公司第七一二研究所
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