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燃油發電機組便攜式狀態監測與故障診斷系統

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

燃油發電機組運行過程中隨時會出現各種各樣的故障,能夠實時的監測機組的運行狀態,及時做出故障分析和預警,并記錄發電機組的故障信息,是保證發電機組安全運行的關鍵,對發電機組的日常維護和保養也有著非常重要的作用。

1.系統的組成和工作原理

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

本測試系統結構簡單,安裝方便,易于攜帶?;陔娮訙y量技術,將傳統的通過硬件操作完成的功能由軟件來實現,提高了測試系統的自動化水平和精度,同時良好的人機交互界面方便了用戶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,其通過傳感器信號輸入系統連接外部變送器、互感器采集發電機組的實時狀態數據,并快速準確分析出機組的異常事件信息,讀取RTC系統時間,對發電機組的異常事件信息進行處理后存儲到EEPROM相應的位置。

微處理器采用32位ARM單片機STM32F205,RTC時鐘外圍輔助電路主要由一個高精度的32.768KHz晶體和電阻電容組成,當系統掉電時,備用電池驅動RTC時鐘系統工作,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100萬次的編程/擦除周期。


3.軟件設計

實時監測功能

實時監測功能是在正常運行情況下,實時監視發電機組的各個電氣量波形及各種數值的變化情況,卞要有:模擬量實時狀態。實時監測量包括發電機組輸出的電壓、頻率、相位、負載電流、有功功率、無功功率等。開關量實時狀態:實時顯不各開關量的狀態。發動機的運行參數,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生時形成的數據的分析處理功能,可以記錄并重現故障發生過程中各電氣量的變化和各開關量的動作情況,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,開關量如繼電器,斷路器,輸入開關等的動作;發動機運行時性能參數如水溫、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,以總線方式與微處理器電氣連接,通過CPU自帶的FSMC總線驅動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,若要實現數據的長時間連續存儲,可通過上位機監控軟件實現。

上位機通訊系統中通訊接口采用USB和RS485接口,通訊協議是標準的MODBUS協議。通過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。外部傳感器及線路與發電機組正確連接。準備就緒即可開始試驗。

 



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