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燃油發(fā)電機組便攜式狀態(tài)監測與故障診斷系統

燃油發(fā)電機組包括柴油發(fā)電機組和汽油發(fā)電機組,是依靠柴油或汽油燃燒產(chǎn)生動(dòng)力帶動(dòng)發(fā)電機組發(fā)電的。由于柴油發(fā)電機組的容量較大,可并機運行且持續供電時(shí)間長(cháng),還可獨立運行,不受電網(wǎng)故障的影響,可靠性較高,因此在工程中得到廣泛的應用。汽油發(fā)電機組以其安裝方便,噪音小,低溫條件下,啟動(dòng)快捷等優(yōu)點(diǎn),被越來(lái)越多的用作家庭或工業(yè)低功耗場(chǎng)合的備用應急電源。

燃油發(fā)電機組運行過(guò)程中隨時(shí)會(huì )出現各種各樣的故障,能夠實(shí)時(shí)的監測機組的運行狀態(tài),及時(shí)做出故障分析和預警,并記錄發(fā)電機組的故障信息,是保證發(fā)電機組安全運行的關(guān)鍵,對發(fā)電機組的日常維護和保養也有著(zhù)非常重要的作用。

1.系統的組成和工作原理

整個(gè)系統由硬件,基于微處理器的下位機軟件和上位機通訊軟件組成。系統通過(guò)硬件實(shí)現與發(fā)電機組的物理連接,下位機負責發(fā)電機組信號實(shí)時(shí)數據的采集和分析,從而對所發(fā)生的故障做出快速準確的判斷,發(fā)出報警提示,并對當前的故障信息進(jìn)行存儲,以便于日常維護查詢(xún)。通過(guò)上位機可以遠程監控發(fā)電機組當前狀態(tài),查詢(xún)存儲的發(fā)電機組故障信息。

本測試系統結構簡(jiǎn)單,安裝方便,易于攜帶?;陔娮訙y量技術(shù),將傳統的通過(guò)硬件操作完成的功能由軟件來(lái)實(shí)現,提高了測試系統的自動(dòng)化水平和精度,同時(shí)良好的人機交互界面方便了用戶(hù)的操作和測試數據的管理。

2.硬件系統設計

測試系統的硬件部分主要包括微處理器系統、RTC時(shí)鐘外圍輔助電路、EEPROM存儲模塊、傳感器信號輸入系統、液晶顯不系統和上位機通訊系統一結構原理如圖1所示。


微處理器系統是硬件系統的核心,其通過(guò)傳感器信號輸入系統連接外部變送器、互感器采集發(fā)電機組的實(shí)時(shí)狀態(tài)數據,并快速準確分析出機組的異常事件信息,讀取RTC系統時(shí)間,對發(fā)電機組的異常事件信息進(jìn)行處理后存儲到EEPROM相應的位置。

微處理器采用32位ARM單片機STM32F205,RTC時(shí)鐘外圍輔助電路主要由一個(gè)高精度的32.768KHz晶體和電阻電容組成,當系統掉電時(shí),備用電池驅動(dòng)RTC時(shí)鐘系統工作,如圖2。


EEPROM存儲模塊采用的是大容量串行EEPROM芯片CAT24M01,電路原理圖如圖3所示。數據保持期達100年,支持100萬(wàn)次的編程/擦除周期。


3.軟件設計

實(shí)時(shí)監測功能

實(shí)時(shí)監測功能是在正常運行情況下,實(shí)時(shí)監視發(fā)電機組的各個(gè)電氣量波形及各種數值的變化情況,卞要有:模擬量實(shí)時(shí)狀態(tài)。實(shí)時(shí)監測量包括發(fā)電機組輸出的電壓、頻率、相位、負載電流、有功功率、無(wú)功功率等。開(kāi)關(guān)量實(shí)時(shí)狀態(tài):實(shí)時(shí)顯不各開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機的運行參數,如水溫、油溫、轉速等。

故障診斷功能

故障診斷功能是對故障發(fā)生時(shí)形成的數據的分析處理功能,可以記錄并重現故障發(fā)生過(guò)程中各電氣量的變化和各開(kāi)關(guān)量的動(dòng)作情況,是分析處理軟件的核心部分,卞要包括:模擬電氣量如電壓、電流、頻率的變化,開(kāi)關(guān)量如繼電器,斷路器,輸入開(kāi)關(guān)等的動(dòng)作;發(fā)動(dòng)機運行時(shí)性能參數如水溫、油溫、轉速等變化;故障結果分析診斷。

界面顯示功能

通過(guò)液晶顯不系統可以直接顯不測試系統的監測數據。液晶顯不系統采用具有觸摸功能的液晶屏,以總線(xiàn)方式與微處理器電氣連接,通過(guò)CPU自帶的FSMC總線(xiàn)驅動(dòng)LCD數據顯示。

數據管理功能

數據顯不與儲存是數據管理模塊要實(shí)現的主要功能。最新的1000條故障信息存儲在EEPROM存儲模塊中,若要實(shí)現數據的長(cháng)時(shí)間連續存儲,可通過(guò)上位機監控軟件實(shí)現。

上位機通訊系統中通訊接口采用USB和RS485接口,通訊協(xié)議是標準的MODBUS協(xié)議。通過(guò)上位機監控軟件讀取模塊存儲的信息,并轉換為表格文件進(jìn)行保存和打印。

4.系統運行及試驗結果

在系統運行前,要對上位機監控軟件的通訊參數進(jìn)行設置,包括波特率、校驗方式、數據位位數和停止位位數等,下位機設置參數要和上位機一致。外部傳感器及線(xiàn)路與發(fā)電機組正確連接。準備就緒即可開(kāi)始試驗。

 



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