[实用新型]热力站变频电机系统能耗在线监测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于系统能效测试技术领域，特别涉及一种热力站变频电机系统能耗在线监测装置。

背景技术

电机系统是一个包含有电动机、被拖动装置、传动控制系统和管网负荷在内的统一整体，其各个环节的能量消耗方式及程度各有不同。我国工业应用中的电机系统能效水平明显偏低，整体电机系统能效低于国外先进水平约10-20个百分点，节能潜力巨大。在我国北方，通过热力站电机驱动循环水泵给用户直接供暖，成为供暖季的主要供热方式。而热力站分布在居民小区，通常一个热力站需负责向所在辖区内的一个或多个居民小区进行供暖。每个热力站内的主要用电设备就是驱动循环水泵和补水泵的电动机，循环水泵电机在供暖季长时间运行且不会停机。因此，循环水泵负载便成为热力站能耗的重要组成部分，如果仅采用工频供电与传统阀门控制流量，会浪费大量电能。为了满足此类负载调速需求，达到节能目的，大多数热力站会采用变频器驱动调速技术。这样可以提高电机系统运行效率，有效降低电厂成本。然而，采用变频调速技术后，如果不能根据负荷需求，对变频电机系统在不同运行工况下的运行情况进行实时调节，也会导致即使采用变频驱动，仍导致变频器、电机及负荷三者之间匹配不合理，系统各环节运行能耗较大的情况。因此，为了能够为变频器电机系统提供更好的运行控制策略，需要针对不同的系统实时监测系统各环节的运行能耗情况，搞清楚系统各环节能耗与不同运行工况之间联系，进而提出有效的节能改造措施。

在热力站变频供电电机系统能耗监测中，最重要的就是对系统中的变频器和变频专用异步电机运行效率进行在线精确测量，并对其数据进行分析处理。为了达到精确评估的目的，需要测量的量为变频器的输入端电压、电流和变频器输出端电压、电流。对于工程现场的变频电机，由于变频器的电力电子器件在工作时会产生大量的谐波和干扰，并且由于很多变频电机系统运行场合条件严苛，空间狭窄，以致研发高精度、小体积的电压电流采集装置成为难点。所以对变频器的输入、输出数据进行精确的采集成为非常必要解决的问题。在精确采集到这些信号的基础上，便能准确地对变频电机系统的能耗进行精确的在线监测。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种热力站变频电机系统能耗在线监测装置。具体技术方案如下。

一种热力站变频电机系统能耗在线监测装置，包括：数据采集、处理及传输单元、外接电源和上位机；所述数据采集、处理及传输单元包括数据采集模块，信号调理模块，A/D转换模块，数据处理模块，通信模块和天线；所述外接电源包括熔断开关、隔离变压器、控制电源端子，用于为整个装置提供所需电源。

所述数据采集模块包括用于采集变频器输入端电气量所用的电压传感器和电流传感器，电压电流传感器精度均为0.2级，输出的都是±5V的电压信号；用于采集变频器输入端电气量的所用的电压传感器和电流传感器的带宽B≥20f₁，f₁为工频频率值；用于采集变频器输入端电气量的所用的电压传感器和电流传感器的带宽B≥10f_k，f_1k为变频器的开关频率。

所述信号调理模块为由电阻电容组成的运算放大电路，主要功能是对所采集的电气量信息进行调理。

所述A/D转换模块用于实现对原始采集到的数据模拟转换为CPU可识别的数字量，芯片采用AD7656，

所述数据处理模块采用CPU数据处理单元，其芯片型号为MB91F467DA，主要功能是对获得的信号进行处理和运算，进而求得系统能耗信息。

所述通信模块采用MAX202CPE，将监测得到的能耗信息，通过通信传输电路上传至上位机，通过显示采集和处理的结果向电机系统操作人员传达信息。

所述上位机为采集与计算监测结果的汇总显示单元，该上位机通过天线接收通信模块的有效数据，经过上位机后台软件处理可在线获得热力站变频电机系统能耗数据。

本实用新型提供的热力站变频电机系统能耗在线监测的装置的有益效果：

可方便热力站运维人员对热力站变频电机的输入、输出端电气量的观察和测试，解决变频电机系统运行时的电压、电流以及运行能耗难以监测的问题，确保热力站的安全高效运行。本实用新型的热力站变频电机系统能耗在线监测装置应用后，可以做到对热力站变频器的输入、输出端电气量的高精度测量，进一步可利用所测得的电气量计算变频电机系统的能耗状况，直接和间接效益明显；可有效提高热力站运维人员的工作效率及管理水平；另一方面，可以及早发现运行中的问题，实现热力站电气设备的运行的在线检测及能效计算，经济效益显著。