淺議網狀電機測試系統及其應用

毛強

摘要：本文首先將網狀電機測試系統的總體構成進行整理，幫助讀者明確網狀電機測試系統構成的最大特點是：主服務器、通訊服務器、工作站的協同工作。其次，從電源電網、測試站及測試區域配置兩方面分析系統的硬件配置。最后，通過對DF發電機帶變頻器測試來論述網狀電機測試系統在電機測試中的應用。

關鍵詞：網狀電機測試系統；硬件配置；DF發電機；帶變頻器測試

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

當今對電機性能、質量要求日益嚴格的情況下，作為對電機參數、性能檢驗的關鍵工序電機測試技術受到了日益嚴峻的挑戰。電機測試隨著計算機技術飛速發展得到長足進步，但各系統也存在著硬件集成度低，測試電網電源不能靈活配置等缺陷，而網狀電機測試系統通過系統構成、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.系統總體結構

本系統主要目的是在同一構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，根據測試對象的不同選擇不同的測試裝置、測試區域，在測試過程中能實現對測試數據進行顯示、監控和處理等功能，結束測試時能夠對測試數據進行存儲、調用與分析等。系統由主服務器、工控機、多臺PC機、PLC、機械/電動執行器件和點參數儀表等組成，系統整體組成如圖1所示。

本系統最大的構成特點是主服務器、通訊服務器、工作站協同工作。3個器件在系統中所起的功能和作用如下：主服務器-系統管理核心，主要功能為數據管理，實現對數據、故障報警記錄的存取、數據查詢與網絡管理；通訊服務器系統硬件關聯核心，通過網絡接受各種網絡指令，直接與各類測試儀器、AC800M（PLC）、測試輔助設備（油路、水路、氣路）進行數據命令交換，并把數據和狀態返回至各工作站；工作站系統的操作核心，通過友好直觀的人機界面動態地顯示系統操作、設備工作狀態等，并可實現對各類設備的遠程控制、數據采集、故障報警功能。

2.硬件配置

2.1電源電網配置

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

2.2測試站以及測試區域配置

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

3.系統在電機測試中應用

DF（Double Feedback Wind Generation）是一種繞線式轉子電機，其定、轉子都能向電網饋電，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

遠景2.6MW雙饋風力發電機硬件測試平臺及線路連接及其原理：測試區域的低壓電柜G5屏引出測試電源至VD4控制柜，VD4用來合閘并網，同時從測試站串聯一個遠程控制按鈕，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的轉子繞組，整個框架模擬DF在風車內運行的狀況，由于DF的轉子繞組運行情況不穩定，所以需要通過變頻器ACS800-67來控制，使之按照指令運轉。另外3個Norma4000則分別用于電機定子、轉子及ACS網側的信號采集。

3.2電源模式切換

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

通過觀察圖中各設備風扇的運行情況來推斷運行狀態，圖中G11、G12-發電機、M1-拖動電機，M3-負載電機。在畫面上可看到這幾個設備旁都有一個三片綠色葉子的風扇，如對應的風扇處于轉動狀態，則此設備處于運行中。圖中的TA1即為#1測試區域，Q1、Q3、Q5、Q7指開關柜的各開關，一個開關柜只對應一把閘刀開關，開關狀態為綠色

導通狀態，而開關狀態為紅色斷開狀態，開關導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發電機系統及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界面上操控發電機的運行。

3.3測試操作過程

Drive Window是一種用于ACS800、ACS6000調試和維護的Windows軟件。其功能諸如操作控制、監控信號、參數、數據記錄、故障記錄、備份、恢復，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軟件進行并網操作，在AC800操控界面增加電壓至額定電壓Un=690V，增加轉速n=1200r/m的時候，在Drive-Window軟件界面點擊合閘信號，按下遠程合閘按鈕使VD4開關柜的主開關合上實現合閘。此后，可以在Drive-Window軟件界面上進行操作：繼續在AC800操控屏上調轉速至n=1 800tad/min（額定轉速），通過Drive-Window界面增加轉矩T來逐步增加有功功率P，直至達到額定功率，功率因數隨有功功率變化，為使發電機穩定運行，需將功率因數調整在一個穩定值，因此，需同時AC800操控臺發無功來調整功率因數。

4.結論

通過對網狀電機測試系統總體結構、硬件配置及系統的應用來分析闡述網狀電機測試系統的優勢：運用上位機、PLC系統將各個不同測試站之間的電源設備、儀器設備集成起來，形成一個可在測試區域間切換的可調電網系統，通過模式切換將電源轉移到其他測試區的電機進行測試，可實現電網電源資源共享；對整個測試作業區設備、工作狀態的遠程監控達到完善網狀電機測試系統功效。

它在減少電機測試設備、人員的占用，實現測試電源靈活切換，提高測試效率方面有著其他電機測試系統無可比擬的優勢。