基于虚拟仪器的水轮机调速系统测试装置的试验研究

摘要

水轮机调速器是水电站重要的水轮机控制设备，其稳定可靠运行是电力系统平稳运行的基本保证。本文在前人研发的基于虚拟仪器水轮机调速系统远程监测系统的基础上，开发了一套水轮机调速系统综合测试装置，即能完成对调速系统运行过程的在线监测和数据远程发送，也可以对调速器进行模拟仿真的运行测试，同时还可以根据国标要求对调速器进行性能指标测试。
　　根据调速器试验需要，在研究NI采集卡脉冲发送的原理的基础上，分析前人发频效果及缺陷，通过改变发频程序思路，将配置模块放到循环程序外，通过一个属性节点控件对计数器值进行输入，从而使得发频程序不中断的情况下可以改变计数器的值，最终实现发送连续可变跳变任意频率的频率脉冲信号。还设计了相对应的频率脉冲放大电路，通过NI公司的Multisim软件对脉冲信号放大电路进行的仿真，满足了调速器测频单元的要求，达到各项试验的性能要求。
　　考虑到监测功能的数据远程传输，通过比较了几种基于虚拟仪器的通信方式，确定在使用DataSocket通讯方式的基础上增加远程VI面板连接方式，使得普通用户在不用安装LabVIEW程序的基础上通过IE浏览器可以直接浏览现场监测界面。
　　对NI公司提供了PID控制工具包进行研究分析，了解了水轮机数学模型，通过PID控制工具包的被控对象plant simulator．Vi控件对水轮机模型进行数学被控模型的建立。
　　分析了LabVIEW数据存储的特性，在建立水轮机调节系统远程监测数据库的基础上，分析在测试试验过程中遇到的多行写入速度问题，建立了试验存储数据文件，通过LabVIEW内部控件将试验数据、仿真过程数据快速准确的直接存储在数据文件中，满足了存储速度的要求。
　　将开发的水轮机调速系统综合测试装置应用于西安理工大学试验电站，对试验电站的水轮机调节系统进行实时监测，并对调速器进行各项性能试验，取得了良好的测试效果。

目录

独创性声明

学位论文使用授权的声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 水轮机调速系统国内外研究状况

1.3 水轮机调速系统在线监测及故障诊断国内外研究状况

1.3.1 在线监测技术概述

1.3.2 故障诊断技术概述

1.3.3 水轮机调速系统监测及故障诊断研究状况

1.4 本文研究的主要目的和内容

1.4.1 本文的主要目的

1.4.2 本文的主要内容

2 开发平台介绍

2.1 虚拟仪器

2.1.1 虚拟仪器的概念

2.1.2 虚拟仪器的组成

2.1.3 虚拟仪器的特点

2.2 LABVIEW概述

2.2.1 LabVIEW的结构

2.2.2 LabVIEW的优势

2.3 LABVIEW通讯方式简介

2.3.1 LabVIEW各种通信方式介绍与实现

2.3.2 系统通信方式的比较与选择

3 水轮机调速系统特性指标分析及数学建模

3.1 水轮机调速系统简介

3.1.1 水轮机调速系统结构

3.2 水轮机组工况的判别

3.3 水轮机调节系统控制性能指标

3.3.1 水轮机调节系统的静态特性指标

3.3.2 水轮机调节系统的动态特性指标

3.4 水轮机数学模型

3.4.1 发电机及负载

3.4.2 压力引水管道

3.5 模拟对象建立

4 测试系统结构及功能设计

4.1 系统总结构

4.2 数据采集模块介绍

4.2.1 信号调理电路的设计

4.2.2 滤波方式及其算法

4.2.3 数据采集设备的选择

4.2.4 频率脉冲信号产生及放大

4.3 系统数据库的建立

4.3.1 数据库简介

4.3.2 LabVIEW与数据库SQL

4.3.3 LabVIEW与TXT文本文档连接

5 水轮机调节系统测试各项功能的实现

5.1 水轮机调速远程监测功能的实现

5.1.1 水轮机调速系统远程监测功能结构介绍

5.1.2 水轮机调速系统监测功能实现

5.1.3 水轮机调速系统远程监测功能程序演示

5.2 水轮机调速测试功能的实现

5.2.1 静特性试验

5.2.2 用阶跃频率信号测定转速死区ix试验

5.2.3 接力器不动作时间测量试验

5.2.4 接力器开启与关闭时间测量试验

5.3 水轮机调速系统仿真功能的实现

5.3.1 水轮机调速系统仿真试验结构介绍

5.3.2 水轮机调速系统仿真现场试验

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 在校学习期间发表的论文