浅议网状电机测试系统及其应用

毛强

摘要：本文首先将网状电机测试系统的总体构成进行整理，帮助读者明确网状电机测试系统构成的最大特点是：主服务器、通讯服务器、工作站的协同工作。其次，从电源电网、测试站及测试区域配置两方面分析系统的硬件配置。最后，通过对DF发电机带变频器测试来论述网状电机测试系统在电机测试中的应用。

关键词：网状电机测试系统；硬件配置；DF发电机；带变频器测试

中图分类号TP2 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0071-02

当今对电机性能、质量要求日益严格的情况下，作为对电机参数、性能检验的关键工序电机测试技术受到了日益严峻的挑战。电机测试随着计算机技术飞速发展得到长足进步，但各系统也存在着硬件集成度低，测试电网电源不能灵活配置等缺陷，而网状电机测试系统通过系统构成、硬件配置及采用LABVIEW软件作为测试界面有效解决了测试资源、人力、测试电源的占用问题，提高了电机测试的效率。

1.系统总体结构

本系统主要目的是在同一构架下完成对各种不同型号、安装形式及不同测试类型电机的测试，根据测试对象的不同选择不同的测试装置、测试区域，在测试过程中能实现对测试数据进行显示、监控和处理等功能，结束测试时能够对测试数据进行存储、调用与分析等。系统由主服务器、工控机、多台PC机、PLC、机械/电动执行器件和点参数仪表等组成，系统整体组成如图1所示。

本系统最大的构成特点是主服务器、通讯服务器、工作站协同工作。3个器件在系统中所起的功能和作用如下：主服务器-系统管理核心，主要功能为数据管理，实现对数据、故障报警记录的存取、数据查询与网络管理；通讯服务器系统硬件关联核心，通过网络接受各种网络指令，直接与各类测试仪器、AC800M（PLC）、测试辅助设备（油路、水路、气路）进行数据命令交换，并把数据和状态返回至各工作站；工作站系统的操作核心，通过友好直观的人机界面动态地显示系统操作、设备工作状态等，并可实现对各类设备的远程控制、数据采集、故障报警功能。

2.硬件配置

2.1电源电网配置

系统硬件配置如图2所示，国家电网220kV经过变压器降压得到35kV的电网电压，它分别经过#1变压器室、#2变压器室降压至所需要电机测试用电源，2套可调电网电源分别由变压器室、发电机室、电气控制室组成，发电机室里安装有测试用拖动发电机、负载电机，两者通过联轴节连接，它是测试系统的动力来源。电气控制室高低压控制柜与4个测试区内的控制柜连接使每个测试区都有可用于测试电机的电源，电气控制室内的一排变频器控制柜用于对测试电源进行调频。2套电源系统经矩阵控制室连接，它们之间的连接电缆经地底的托架连接，使得2套电源系统与矩阵控制室连接为一个整体，2套AC800M PLC分别连接至2个测试站的监控上位机（带IFIX软件），并且PLC的不同模块I/0点经地址分配分别连接2套测试设备的不同点，2套PLC共用一个OPC服务器，使得在2个测试站的上位机上共同监控、共享测试电源得以实现。

2.2测试站以及测试区域配置

系统的2个测试站各带2个测试区域，每个测试区域外面用围栏围起来，围栏上装有与测试设备有互锁功能的装置，在测试时起到防止非相关人员误入而导致人身伤害的作用，测试站及区域硬件配置：#1测试站由#1测试台、#2测试台以及#1监控上位机组成，每个测试台都是各种电参数仪表、AC800操控界面的组合，每个测试台外围是一个独立的测试区域；#2测试站由#3测试台、#4测试台及#2监控上位机组成，由于需要进行常规测试的电机占据所有被测电机的绝大多数，因此需设置2个互相独立的电网电源给不同测试区域供电，系统把#2、#3测试区作为电机常规测试区，这2个测试区配备有立式电机测试平台，#2、#3测试区还配备有压力表和温度计的气、水等管路。

3.系统在电机测试中应用

DF（Double Feedback Wind Generation）是一种绕线式转子电机，其定、转子都能向电网馈电，DF在电机测试中是比较典型的一种机型

3.1电路组成以及运行原理

远景2.6MW双馈风力发电机硬件测试平台及线路连接及其原理：测试区域的低压电柜G5屏引出测试电源至VD4控制柜，VD4用来合闸并网，同时从测试站串联一个远程控制按钮，测量柜和VD4连接在一起，测试台上的Norma4000高精度功率分析仪器从测量柜上引出信号，用于在电机运行的时候从Norma4000上读取电压、电流、功率、功率因数等。测量柜引出线连接至被测试DF的定子绕组上；同时，G5引出线至变频器ACS80067，给变频器供电使之运行，而变频器又连接线到被测DF的转子绕组，整个框架模拟DF在风车内运行的状况，由于DF的转子绕组运行情况不稳定，所以需要通过变频器ACS800-67来控制，使之按照指令运转。另外3个Norma4000则分别用于电机定子、转子及ACS网侧的信号采集。

3.2电源模式切换

设置模式根据电机的额定电压、电流等参数选择电柜开关通断模式组成的电路不同通断模式，开关包括电气室开关柜、矩阵室的开关，如图3所示。设置模式的前提：首先从监测上位机观察2套发电机组的运行状态。等待电源测试的其他区域测试人员可询问在测试区的人员，要求他们在不需要电源时把模式卸掉，再根据需要建立模式。

通过观察图中各设备风扇的运行情况来推断运行状态，图中G11、G12-发电机、M1-拖动电机，M3-负载电机。在画面上可看到这几个设备旁都有一个三片绿色叶子的风扇，如对应的风扇处于转动状态，则此设备处于运行中。图中的TA1即为#1测试区域，Q1、Q3、Q5、Q7指开关柜的各开关，一个开关柜只对应一把闸刀开关，开关状态为绿色

导通状态，而开关状态为红色断开状态，开关导通和断开的不同组合组成了不同的通路。例如，模式101-GIY+T5 690V 3012A，代表连接#1发电机系统及T5变压器作为测试电源，测试电源电压为690V，电流为3012A。操控频AC800与装有IFIX软件的监控上位机是建立通讯的。建立模式后，操控频AC800自动启动，可在AC800界面上操控发电机的运行。

3.3测试操作过程

Drive Window是一种用于ACS800、ACS6000调试和维护的Windows软件。其功能诸如操作控制、监控信号、参数、数据记录、故障记录、备份、恢复，它是带变频器测试中的必要操控软件。在DF带载温升测试中，使用Drive-Window软件进行并网操作，在AC800操控界面增加电压至额定电压Un=690V，增加转速n=1200r/m的时候，在Drive-Window软件界面点击合闸信号，按下远程合闸按钮使VD4开关柜的主开关合上实现合闸。此后，可以在Drive-Window软件界面上进行操作：继续在AC800操控屏上调转速至n=1 800tad/min（额定转速），通过Drive-Window界面增加转矩T来逐步增加有功功率P，直至达到额定功率，功率因数随有功功率变化，为使发电机稳定运行，需将功率因数调整在一个稳定值，因此，需同时AC800操控台发无功来调整功率因数。

4.结论

通过对网状电机测试系统总体结构、硬件配置及系统的应用来分析阐述网状电机测试系统的优势：运用上位机、PLC系统将各个不同测试站之间的电源设备、仪器设备集成起来，形成一个可在测试区域间切换的可调电网系统，通过模式切换将电源转移到其他测试区的电机进行测试，可实现电网电源资源共享；对整个测试作业区设备、工作状态的远程监控达到完善网状电机测试系统功效。

它在减少电机测试设备、人员的占用，实现测试电源灵活切换，提高测试效率方面有着其他电机测试系统无可比拟的优势。