发电机功角监测仪

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DPA系列功角监测仪技术资料

时间:2018-04-12   访问量:1227

DPA系列功角监测仪主要型号为:DPA-2功角监测仪;DPA-3功角监测仪;DPA-4功角监测仪


DPA-2功角监测仪用户手册


一、简介

DPA-2,是一种具有LED显示、变送输出、数字通讯等功能的智能功角监测仪。DPA-2具备以下特点:

1.接入转速信号、定子电压,实时监测功角

2.兼容1:1、1:60两种转速信号

3.功角变送输出(4-20mA;功角过限报警输出

4.监测定子电压、定子电流、有功功率、无功功率等发电机运行参数

5.RS-485(MODBUS)通讯

6.现场无法接入转速信号时,可启用计算功角

DPA-2实时监测功角,当现场不具备实测功角条件时,可以显示计算功角。功角的模拟量输出4-20mA信号可以接入现场RTU,通过RTU进行数据远传。也可通过MODBUS协议向其他系统提过实时数据。

DPA-2还实时监测发电机定子电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数等参数。

 


技术参数

2.1测量参量


序 号

符 号

参 量

量 纲

1

dG

功角

°

2

n

转速

rpm

3

UAB

定子电压

kV

4

UBC

定子电压

kV

5

UCA

定子电压

kV

6

IA

定子电流

kA

7

IB

定子电流

kA

8

IC

定子电流

kA

9

F

发电机频率

Hz

10

P

有功功率

MW

11

Q

无功功率

Mvar

12

cosφ

功率因数



2.2准确度

参 数

显示单位

准确度( FSR)

定子电压

kV

0.2%

定子电流

kA

0.2%

有功功率

MW

0.5%

无功功率

Mvar

0.5%

功率因数


0.5%

频率

Hz

±0.02

功角

°

±0.3

转速

rpm

±0.1

 

2.3输入



交流电压通道

转速信号通道

定子电流通道

输入阻抗

> 50kΩ

> 50kΩ

< 0.05Ω

量程

AC150V

0~150V

AC6A/AC1.2A(*)

隔离耐压(输入/输出)

3000VDC


*:根据现场CT的二次值,确定电流通道的标称输入,AC5A或AC1A。取标称输入的1.2倍为量程。

2.4报警节点

12A,125VAC;

2.5电压信号接线方式

三相三线制

2.6通讯 

串行口:RS-485,MODBUS协议

2.7显示方式

4LED数码显示

2.8绝缘强度(在输入/机壳 / 电源之间)

引用标准:IEC688-1992

试验方法:AC2kV 1分钟 漏电流2mA

2.9稳定性

温度范围:-10~+50℃

温度影响:100ppm/℃

长期稳定性:<0.2%/

2.10工作条件

温度:-10~+50℃

湿度:20~95% 无凝露

2.11储藏条件

温度:-25~+75℃

湿度:20~95% 无凝露

2.12工作电源

电源电压:AC 198~242V 40~70Hz;DC110-220V

整机功耗:< 5W

2.13重量

净重:1.5kG

2.14外形尺寸

外形尺寸:160(长)×84(宽)×320(深)

安装开孔尺寸:150×75


、外型、端子定义及安装开孔尺寸

 

1596439286200519.jpg 

1596439302139825.png 

外形尺寸图

 

wps70.jpg 

推荐安装开孔尺寸

 

 

1596439342589252.jpg 

后面板端子示意图

IA+/IA-:A相电流输入端

IB+/IB-:B相电流输入端

IC+/IC-:C相电流输入端

UA/UB/UCA相、B相、C相电压输入端,电压为“△”接法。

Ud+/Ud-:转速信号输入端

G/N/L:设备工作电源输入端

RS485-A/B:485信号输出端

1/60:发电机转子每旋转一周发生的脉冲信号个数。详情请参见第5章

允许/禁止:参数设置的允许或者禁止开关。具体设置方法请参见4.3。

T1+ / T1- :变送输出(4-20mA),对应发电机功角(4 mA对应0°,20 mA对应90°) 。

K1+ / K1- :报警输出(继电器节点),对应发电机功角。


操作说明

4.1前面板说明

1596439369711610.jpg 

LED4位,显示被测参量值;设置时显示设置值

LED2位,设置时显示设置项序号

参量指示灯:指示当前主LED、光柱显示的参量

按键 :操作见本手册后续部分

 

4.2切换显示参量

LED窗口显示参量值,指示灯指示当前显示参量。显示刷新频率1Hz-10Hz可设,显示方式可设置为固定方式或巡显方式,详见5.3.2。

在固定显示方式时,按wps73.jpgwps74.jpg键,可以切换显示的参量。

在固定显示方式时,按wps75.jpg键,进入巡显方式,按设定的周期自动切换显示参量,循环显示;处于巡显方式时,按wps76.jpg键,则退出巡显方式。

仪器在开机后即进入监测状态(处于非设置状态时,详见5.3.1),按上次关机前的方式显示,如上次关机时仪器处于巡显方式,则开机后就进入巡显方式。

4.3参数设置

4.3.1设置方法

仪器内部保存了运行所需的参数,这些参数是断电保护的。仪器提供了通过前面板设置这些参数的方法。

首先将后面板“设置”开关拨至“允许”位,然后按前面板wps77.jpg键,此时仪器进入参数设置状态。

在参数设置状态,辅LED显示设置项的序号,序号与设置项的对应关系请参照5.3.2;主LED窗口显示设置项的值,闪动位指示光标所在位。

在参数设置状态,按键的操作定义如下:

wps78.jpg 切换设置项到下一项

wps79.jpg 右移光标

wps80.jpg 左移光标

wps81.jpg光标所在位的值增1

wps82.jpg光标所在位的值减1

设置完成后,将后面板“设置”开关拨至“禁止”位,然后按前面板wps83.jpg键,仪器进入运行状态。

 

注意:

1. 一个设置项的值被改变后,必须按一次wps84.jpg键,将设置项切换,才能覆写该设置项的内部参数,使得设置生效。

2. 运行状态时,应使后面板“设置开关”处于“禁止”位,否则仪器开机后将进入设置状态。

3. 设置项是仪器运行的重要参数,请设置后注意检查。

  

4.3.2设置项

序号

设置项

出厂值

说明

01

本机地址

1

范围:1-255 (注1)

02

串行口波特率

1

0:4800,1:9600,2:19200

03

巡显切换时间

5

04

启用计算功角

0

0:实测功角;1:计算功角

05

机组饱和电抗值(Ω)

1.5


06

极对数

1


07

功角报警上限值(°)

90

dG ;设为0时禁止报警功能

08

定子电压变比

15.00

UAB、UBC、UCA

09

定子电流变比

12.00

IA、IB、IC

10

定子电压显示小数位数

2

UAB、UBC、UCA

11

定子电流显示小数位数

2

IA、IB、IC

12

功率显示小数位数

1

P、Q

13

转速显示小数位数

1

N

14

发电机功角初始角(°)

0

取值范围:0~359.9。正常情况下禁止手动修改初始角值(参见4.4)

15

启用IB计算值

0

0:IB  实测值;1: IB  计算值

注:

地址:仪表的MODBUS通讯地址,同一总线上的仪表,地址不能重复。出厂时设定的地址见调试报告。

小数位数:用于确定参量显示时取小数的位数,这个设置值应不使得显示位数过限(仪表LED的位数)。

变比:仪表外接PT、CT的变比。为简化输入,此处的输入值取PT、CT变比的一次值;约定分别取100V、5A/1A作为变比的二次值。

如,对于定子电压,输入15,则其含义是外接PT的变比为15kV/100V。

又如,对于标称输入为AC1A的DPA-2,如果定子电流变比输入28,则其含义是外接CT的变比为28kA/1A。

又如,对于标称输入为AC5A的DPA-2,如果定子电流变比输入12,则其含义是外接CT的变比为12kA/5A。

当实际的CT二次值不符合DPA-2的标称输入值时,此处的输入值应换算得出:

输入值 = (变比一次值 / 变比二次值)× 标称输入值

如,标称输入为AC5A的DPA-2,外接的CT的变比为12kA/1A,则交流电流变比值应输入(12/1)* 5 = 60。

特别地,如果没有外接CT,或者要求仪表显示二次值,则变比值应输入仪表的标称输入值,5/1(A)。

 

4.4功角初始角

为了准确测量功角,应在一定条件下确定功角的初始角。确定初始角的条件:

1. 用于测量功角的定子电压、转速信号已正确接线

2. 仪器显示的转速、实测功角值稳定、有效(无效时仪器显示值为"F")

3. 发电机已定速、未并网,定子电压在额定值范围内

确定初始角的操作是:首先将后面板“设置”开关拨至“禁止”位,然后同时按前面板wps85.jpg键、wps86.jpg键,仪表将当前的功角值归零,并保存初始角。

初始角应严格地在限定条件下确认,一经确认不应再操作;不应手动修改初始角值(设置项第14项)。确认后不应改变转速信号的接线。

如果未能在正确的条件下进行初始角的初始化操作,则在机组运行状态下可以通过计算发电机功角,并手动设置初始角。这是一种补救措施。具体操作请联系厂家技术人员。

 

4.5极对数

对于部分水轮机组,其转子上的测速齿轮盘的齿数与其极对数相同,此时应将极对数输入对应的设置项(参见4.3.2)。

例如,某水轮机组的极对数为28,额定转速为107.1rpm,其安装于转子上的齿轮盘的齿数也是28。此时,应将仪表的“极对数”项设置为28,并将仪表后面上的转速信号类型选择开关拨至1:1处。在运行时,仪表接收到的转速信号,是每分钟发生107.1×28 = 3000个脉冲,仪表使用极对数(28)计算:3000 / 28 = 107.1rpm,得到了机组实际的转速。

对于额定转速为3000rpm的火电机组,此项应设置为1,然后再选择转速信号的类型(1:1或1:60),参见第5章。

设置的极对数值,不影响功角的计算。

4.6启用IB计算值

在无法接入B相电流时,可以启用IB计算值功能,通过接入的A相电流和C相电流计算出B相电流。

 


五、转速信号

仪表接入的转速信号,需要预先确定其类型:

5.1 1:1信号

这种信号通常来自汽轮机的测速信号,发电机转子每旋转一周发出一个脉冲信号。基于测速传感器类型的不同,脉冲信号的特性有所区别。

 

5.2 1:60信号

这种信号来自60齿的齿轮盘,发电机转子每旋转一周发出60个正弦电压信号。正弦电压信号的峰峰值高于1.0V即可正常测量

 

在仪表的后面板,安装有转速信号类型选择的拨动开关,开关位置应按实际接入信号的类型。如果仪表显示转速值、功角异常(显示“F”或不稳定),则应确认转速信号是否符合要求。

以上的两种转速信号,基本覆盖了火电机组的情况。对于水轮机组,或不符合以上两种情况的转速信号,请参见4.5极对数一节。

 

六、计算功角原理

在无法接入转速信号时,功角可以用计算功角替代。

 

wps87.png   ……   (1)

公式(1)是计算功角的公式。式中:

P:发电机有功功率,单位为MW

Q:发电机无功功率,单位为Mvar

UBC:发电机机端电压,单位为kV

Xq:机组饱和电抗值。如果无此参数,可按Xq = 0.9Xd取值

 

启用计算功角,应进行相应设置,而且Xq值需要正确写入。请参见4.3节参数设置。


七、报警信号

dG超过设置的限值时,仪表将发出对应的报警信号。限值的设置参见4.3节参数设置。

报警信号发出10秒后将停止,之后将阻塞10分钟。阻塞时间之后,如果dG依然处于过限状态,则会再次报警。

限值设为0,则禁止了报警功能。


八、通讯说明

8.1通讯功能简介:

DPA-2具备一路RS485接口。通讯采用MODBUS- RTU协议,便于现场联网使用可与 RTU、PLC及多种工控组态软件(组态王Synall、Intouch)实现网络通讯

 

8.2 RS485接线方法

wps88.jpg 

DPA-2仪表通讯口使用特征阻抗为120Ω的屏蔽双绞线连接,连接到RS485网络上。推荐上图的接线方式;总线两端应接匹配电阻(120Ω)。最大电缆长度1200米。

 

8.3地址和波特率设置

同一总线上的多台DPA-2,应拥有不相同的地址值。地址值范围001~255;波特率要和主站设置的一致。可以在1200,2400,4800,9600,19200中选择。如果通讯距离较长,无法建立通讯,应该降低波特率。

 

8.4 ModBus基本规则

RS-485通讯遵照主/从方式。数据可以在一个主站和64个子站(DPA-2)之间传递。

主站初始化和控制在RS-485通讯回路上传递的所有信息。

任何一次通讯都不能从子站开始。

RS-485回路上的所有通讯都以“信息帧”方式传递。

如果主站或子站接收到含有未知命令的信息帧,则不做响应。

 

8.5字节格式

通讯传输为异步方式,并以字节为单位。 RS-485线路上传递的每一个字节都是10位的串行数据流:

位(bit)流

Modbus RTU

起始位

1位

数据位

8位

停止位

1位

 

8.6 DPA-2通讯规约

当通讯命令发送至仪表时(下行),符合相应的地址码的设备接收通讯命令,读取信息,如果没有出错,则执行相应的任务;然后把执行结果返送给发送者(上行)。

下行帧格式:


ADDR

CS

DATA

CRC


初始延时

地址码

功能码

数据区

错误校验

结束延时

(注*)

1字节

1字节

N字节

2字节(CRC)

(注*)

上行帧格式:


ADDR

CS

LEN

DATA

CRC


初始延时

地址码

功能码

数据区字节数

数据区

错误校验

结束延时

(注*)

1字节

1字节

1字节

N字节

2字节

(注*)

* :延时时间,按设定波特率,至少等于传输4个字节的时间

地址码(ADDR):

主机发送的信息帧,地址码表明目的子机;子机发送的信息帧,地址码表明发送者的地址。

功能码(CS):

主机发送的信息帧,功能码告诉子机执行什么动作;子机响应的信息帧,功能码与主机发送来的功能码一样,并表明子机已响应主机进行操作。如果子机发送的功能码的最高位是1(功能码>127),则表明子机没有响应或出错。

DPA-2功能码:

功能码

定  义

操  作

03H

读寄存器

读取一个或多个寄存器的数据

 

数据区字节数(LEN):

仅上行帧包含此段。

数据区(DATA):

由主机发送的读命令(03H)信息帧的数据区,包含需要回送的数据的信息,包括寄存器的起始地址及读取长度(寄存器个数);子机应答信息帧的数据区给出了寄存器的内容。

由主机发送的写开出量命令(06H)信息帧的数据区,包含指定仪表开出量状态的信息;子机应答信息帧的数据区包含同样信息。

错误校验码(CRC):

主机或子机可用校验码进行判别接收信息是否出错。错误校验码采用冗余循环校验码(CRC)。校验码包含2个字节,即16位二进制。CRC码由发送端计算,放置于发送信息的尾部。接收端的设备再重新计算接收到信息的CRC码,比较计算得到的CRC码是否与接收到的相符,如果二者不相符,则表明出错。

CRC码的计算步骤为:

1、置16位寄存器为十六进制FFFF(即全为1)。称此寄存器为CRC寄存器。

2、把一个8位数据与16位CRC寄存器的低位相异或,把结果放于CRC寄存器。

3、把寄存器的内容右移一位(朝低位),用0填补最高位,检查最低位(移出位)。

4、如果最低位为0:重复第3步(再次移位)。

如果最低位为1:CRC寄存器与多项式A001(1010 0000 0000 0001)进行异或。

5、重复步骤3和4,直到右移8次,这样整个8位数据全部进行了处理。

6、重复步骤2到步骤5,进行下一个8位的处理。

7、最后得到的CRC寄存器即为CRC码,低字节在前,高字节在后。

 

8.7出错处理

接收到的信息如有CRC错误,则将被DPA-2忽略。

DPA-2检测到了CRC码出错以外的错误时,将向主机回送信息帧。子机返送给主机的功能码,是将错误信息帧的功能码逻辑或80H。以下的这些代码表明有意外的错误发生。

错误报告信息帧格式

地址码:

1字节

功能码:

1字节(逻辑或80H)

数据区字节数

1字节

数据区(错误码):

1字节

CRC码:

2字节

DPA-2定义的错误码

01

接收到的功能码DPA-2不支持。

02

指定的数据位置超出DPA-2定义的地址范围

03

接收到主机发送的数据值超出相应地址的数据范围

 

8.8信息帧(03H)格式举例:

DPA-2的模拟量寄存器以2字节为基本单位。

例如:子机地址为01,起始地址0034的3个寄存器的数据为:

地 址

数据(16进制)

0034

1388

0036

B6C9

0038

209B

 

主机发送:


字节数

数据

含义

子机地址

1

01

发送至子机01

功能码

1

03

读取寄存器

起始地址

2

00

起始地址为004

4

读取个数

2

00

读取3个寄存器

03

CRC码

2

**(Lo)

由主机计算得到的CRC码

**(Hi)

子机响应:


字节数


含义

子机地址

1

01

本帧由子机01发送

功能码

1

03

上传寄存器数据

数据区字节数

1

06

6字节(3个寄存器)

寄存器数据1

2

13

地址为004内的内容

88

寄存器数据2

2

B6

地址为006内的内容

C9

寄存器数据3

2

20

地址为008内的内容

9B

CRC码

2

**(Lo)

由子机计算得到的CRC码

**(Hi)

 

8.9数据变换

DPA-2输出的模拟量数据,都被规范成2个字节整数。

参量

小数位数

取值范围

符号

说明

电压

用户设定

0~65535

UAB、UBC、UCA

电流

用户设定

0~65535

IA、IB、IC

频率

2

0~65535

F

功率因数

3

-1000~1000

cosφ

有功功率

用户设定

-32768~32768

P

无功功率

用户设定 

-32768~32768

Q

转速

用户设定

0~65535

N

功角

1

-1800~1800

dG

 

8.10寄存器地址定义

功能码03H所映射的数据区:

地址

符号

参量

量纲

0000H

dG

功角

°

0001H

n

转速

rpm

0002H

UAB

定子电压

kV

0003H

UBC

定子电压

kV

0004H

UCA

定子电压

kV

0005H

IA

定子电流

kA

0006H

IB

定子电流

kA

0007H

IC

定子电流

kA

0008H

F

发电机频率

Hz

0009H

P

有功功率

MW

000aH

Q

无功功率

Mvar

000bH

cosφ

功率因数


注意:

i.读取的数据(03H),是以“Big Endianness”形式存储的,Windows平台的应用程序获得这些数据时,应转换为Little Endianness后再使用。

ii.电能数据占4字节。当读取电能数据时,或一次读取多个数据,且起点或终点落入电能寄存器区间时,应留意命令帧(03H)的“起始地址”、“读取寄存器数”。对于每个电能数据,“读取寄存器数”应为2 ,“起始地址”应指向项电能的高位字,如指向低位字,则上传的数据无意义。

 

九、货说明

订货时,如无特殊说明,仪表按本手册技术参数配置;

以下参数可按用户需求定制:

串口类型:RS485 或 RS232

通讯协议(须用户提供详尽资料)

通道类型

通道量程

  用户最好能够提供以下参数,以便减少用户对仪表设置的工作量:

PT变比

CT变比

交流电压、交流电流、有功功率、无功功率额定值(或标称值)

 

装置采用纸箱包装,内衬防震泡沫及防水塑料袋。

装箱资料:出厂调试报告、合格证、用户手册

 


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