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  • 發電機功角監測儀

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    全部 11 錄波儀用戶手冊 3 錄波儀技術協議 2 轉子匝間短路RSO分析儀 0 ASM系列ATS監錄儀 1 發電機功角監測儀 1 發電機負序電流監測儀 1 電量變送器 1 信號變換裝置 1

    DPA系列功角監測儀技術資料

    時間:2022-08-31   訪問量:1949

    DPA系列功角監測儀主要型號為:DPA-2功角監測儀;DPA-3功角監測儀;DPA-4功角監測儀


    DPA-2功角監測儀用戶手冊


    一、簡介


    DPA-2,是一種具有LED顯示、變送輸出、數字通訊等功能的智能功角監測儀。DPA-2具備以下特點:

    1.接入轉速信號、定子電壓,實時監測功角

    2.兼容1:1、1:60兩種轉速信號

    3.功角變送輸出(4-20mA);功角過限報警輸出

    4.監測定子電壓、定子電流、有功功率、無功功率等發電機運行參數

    5.RS-485(MODBUS)通訊

    6.現場無法接入轉速信號時,可啟用計算功角

    DPA-2實時監測功角,當現場不具備實測功角條件時,可以顯示計算功角。功角的模擬量輸出4-20mA信號可以接入現場RTU,通過RTU進行數據遠傳。也可通過MODBUS協議向其他系統提過實時數據。


    DPA-2還實時監測發電機定子電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數等參數。

     




    、技術參數


    2.1 測量參量


    序 號

    符 號

    參 量

    量 綱

    1

    dG

    功角

    °

    2

    n

    轉速

    rpm

    3

    UAB

    定子電壓

    kV

    4

    UBC

    定子電壓

    kV

    5

    UCA

    定子電壓

    kV

    6

    IA

    定子電流

    kA

    7

    IB

    定子電流

    kA

    8

    IC

    定子電流

    kA

    9

    F

    發電機頻率

    Hz

    10

    P

    有功功率

    MW

    11

    Q

    無功功率

    Mvar

    12

    cosφ

    功率因數




    2.2 準確度


    參 數

    顯示單位

    準確度( FSR)

    定子電壓

    kV

    0.2%

    定子電流

    kA

    0.2%

    有功功率

    MW

    0.5%

    無功功率

    Mvar

    0.5%

    功率因數


    0.5%

    頻率

    Hz

    ±0.02

    功角

    °

    ±0.3

    轉速

    rpm

    ±0.1

     


    2.3 輸入



    交流電壓通道

    轉速信號通道

    定子電流通道

    輸入阻抗

    > 50kΩ

    > 50kΩ

    < 0.05Ω

    量程

    AC150V

    0.5~150V

    AC6A/AC1.2A(*)

    隔離耐壓(輸入/輸出)

    3000VDC


    注*:根據現場CT的二次值,確定電流通道的標稱輸入,AC5A或AC1A。取標稱輸入的1.2倍為量程。



    2.4 報警節點


    12A,125VAC;



    2.5 電壓信號接線方式


    三相三線制



    2.6 通訊 


    串行口:RS-485,MODBUS協議



    2.7 顯示方式


    4位LED數碼顯示



    2.8 絕緣強度(在輸入/機殼 / 電源之間)


    引用標準:IEC688-1992

    試驗方法:AC2kV 1分鐘 漏電流2mA



    2.9 穩定性


    溫度范圍:-10~+50℃

    溫度影響:100ppm/℃

    長期穩定性:<0.2%/年



    2.10 工作條件


    溫度:-10~+50℃

    濕度:20~95% 無凝露



    2.11 儲藏條件


    溫度:-25~+75℃

    濕度:20~95% 無凝露


    2.12 工作電源


    電源電壓:AC 198~242V 40~70Hz;DC110-220V

    整機功耗:< 5W



    2.13 重量


    凈重:1.5kg



    2.14 外形尺寸


    外形尺寸(mm):160(長)×84(寬)×320(深)

    安裝開孔尺寸(mm):150×75






    、外型、端子定義及安裝開孔尺寸

     

    1596439286200519.jpg 

    1596439302139825.png 

    外形尺寸圖

     

    wps70.jpg 

    推薦安裝開孔尺寸

     

     

    1596439342589252.jpg 

    后面板端子示意圖



    IA+/IA-:A相電流輸入端

    IB+/IB-:B相電流輸入端

    IC+/IC-:C相電流輸入端

    UA/UB/UCA相、B相、C相電壓輸入端,電壓為“△”接法。

    Ud+/Ud-:轉速信號輸入端

    G/N/L:設備工作電源輸入端

    RS485-A/B:485信號輸出端

    1/60:發電機轉子每旋轉一周發生的脈沖信號個數。詳情請參見第5章

    允許/禁止:參數設置的允許或者禁止開關。具體設置方法請參見4.3。

    T1+ / T1- :變送輸出(4-20mA),對應發電機功角(4 mA對應0°,20 mA對應90°) 。

    K1+ / K1- :報警輸出(繼電器節點),對應發電機功角。




    、操作說明


    4.1 前面板說明


    1596439369711610.jpg 



        主 LED4位,顯示被測參量值;設置時顯示設置值

        輔 LED2位,設置時顯示設置項序號

        參量指示燈:指示當前主LED、光柱顯示的參量

        按鍵 操作見本手冊后續部分

     


    4.2 切換顯示參量


    主LED窗口顯示參量值,指示燈指示當前顯示參量。顯示刷新頻率1Hz-10Hz可設,顯示方式可設置為固定方式或巡顯方式,詳見5.3.2。

    在固定顯示方式時,按wps73.jpgwps74.jpg鍵,可以切換顯示的參量。

    在固定顯示方式時,按wps75.jpg鍵,進入巡顯方式,按設定的周期自動切換顯示參量,循環顯示;處于巡顯方式時,按wps76.jpg鍵,則退出巡顯方式。

    儀器在開機后即進入監測狀態(處于非設置狀態時,詳見5.3.1),按上次關機前的方式顯示,如上次關機時儀器處于巡顯方式,則開機后就進入巡顯方式。



    4.3 參數設置


    4.3.1 設置方法

    儀器內部保存了運行所需的參數,這些參數是斷電保護的。儀器提供了通過前面板設置這些參數的方法。

    首先將后面板“設置”開關撥至“允許”位,然后按前面板wps77.jpg鍵,此時儀器進入參數設置狀態。

    在參數設置狀態,輔LED顯示設置項的序號,序號與設置項的對應關系請參照5.3.2;主LED窗口顯示設置項的值,閃動位指示光標所在位。

    在參數設置狀態,按鍵的操作定義如下:

    wps78.jpg 切換設置項到下一項

    wps79.jpg 右移光標

    wps80.jpg 左移光標

    wps81.jpg光標所在位的值增1

    wps82.jpg光標所在位的值減1

    設置完成后,將后面板“設置”開關撥至“禁止”位,然后按前面板wps83.jpg鍵,儀器進入運行狀態。

     

    注意:

    1. 一個設置項的值被改變后,必須按一次wps84.jpg鍵,將設置項切換,才能覆寫該設置項的內部參數,使得設置生效。

    2. 運行狀態時,應使后面板“設置開關”處于“禁止”位,否則儀器開機后將進入設置狀態。

    3. 設置項是儀器運行的重要參數,請設置后注意檢查。

      

    4.3.2 設置項


      序號

    設置項

    出廠值

    說明

    01

    本機地址

    1

    范圍:1-255 (注1)

    02

    串行口波特率

    1

    0:4800,1:9600,2:19200

    03

    巡顯切換時間

    5

    04

    啟用計算功角

    0

    0:實測功角;1:計算功角

    05

    機組飽和電抗值(Ω)

    1.5


    06

    極對數

    1


    07

    功角報警上限值(°)

    90

    dG ;設為0時禁止報警功能

    08

    定子電壓變比

    15.00

    UAB、UBC、UCA

    09

    定子電流變比

    12.00

    IA、IB、IC

    10

    定子電壓顯示小數位數

    2

    UAB、UBC、UCA

    11

    定子電流顯示小數位數

    2

    IA、IB、IC

    12

    功率顯示小數位數

    1

    P、Q

    13

    轉速顯示小數位數

    1

    N

    14

    發電機功角初始角(°)

    0

    取值范圍:0~359.9。正常情況下禁止手動修改初始角值(參見4.4)

    15

    啟用IB計算值

    0

    0:IB  實測值;1: IB  計算值


    注:

    地址儀表的MODBUS通訊地址,同一總線上的儀表,地址不能重復。出廠時設定的地址見調試報告。

    小數位數用于確定參量顯示時取小數的位數,這個設置值應不使得顯示位數過限(儀表LED的位數)。

    變比儀表外接PT、CT的變比。為簡化輸入,此處的輸入值取PT、CT變比的一次值;約定分別取100V、5A/1A作為變比的二次值。

    如,對于定子電壓,輸入15,則其含義是外接PT的變比為15kV/100V。

    又如,對于標稱輸入為AC1A的DPA-2,如果定子電流變比輸入28,則其含義是外接CT的變比為28kA/1A。

    又如,對于標稱輸入為AC5A的DPA-2,如果定子電流變比輸入12,則其含義是外接CT的變比為12kA/5A。

    當實際的CT二次值不符合DPA-2的標稱輸入值時,此處的輸入值應換算得出:

    輸入值 = (變比一次值 / 變比二次值)× 標稱輸入值

    如,標稱輸入為AC5A的DPA-2,外接的CT的變比為12kA/1A,則交流電流變比值應輸入(12/1)* 5 = 60。

    特別地,如果沒有外接CT,或者要求儀表顯示二次值,則變比值應輸入儀表的標稱輸入值,5/1(A)。


     

    4.4 功角初始角


    為了準確測量功角,應在一定條件下確定功角的初始角。確定初始角的條件:

    1. 用于測量功角的定子電壓、轉速信號已正確接線

    2. 儀器顯示的轉速、實測功角值穩定、有效(無效時儀器顯示值為"F")

    3. 發電機已定速、未并網,定子電壓在額定值范圍內

    確定初始角的操作是:首先將后面板“設置”開關撥至“禁止”位,然后同時按前面板wps85.jpg鍵、wps86.jpg鍵,儀表將當前的功角值歸零,并保存初始角。

    初始角應嚴格地在限定條件下確認,一經確認不應再操作;不應手動修改初始角值(設置項第14項)。確認后不應改變轉速信號的接線。

    如果未能在正確的條件下進行初始角的初始化操作,則在機組運行狀態下可以通過計算發電機功角,并手動設置初始角。這是一種補救措施。具體操作請聯系廠家技術人員。


     

    4.5 極對數


      對于部分水輪機組,其轉子上的測速齒輪盤的齒數與其極對數相同,此時應將極對數輸入對應的設置項(參見4.3.2)。

      例如,某水輪機組的極對數為28,額定轉速為107.1rpm,其安裝于轉子上的齒輪盤的齒數也是28。此時,應將儀表的“極對數”項設置為28,并將儀表后面上的轉速信號類型選擇開關撥至1:1處。在運行時,儀表接收到的轉速信號,是每分鐘發生107.1×28 = 3000個脈沖,儀表使用極對數(28)計算:3000 / 28 = 107.1rpm,得到了機組實際的轉速。

      對于額定轉速為3000rpm的火電機組,此項應設置為1,然后再選擇轉速信號的類型(1:1或1:60),參見第5章。設置的極對數值,不影響功角的計算。



    4.6 啟用IB計算值


    在無法接入B相電流時,可以啟用IB計算值功能,通過接入的A相電流和C相電流計算出B相電流。

     



    五、轉速信號


    儀表接入的轉速信號,需要預先確定其類型:


    5.1 1:1信號


    這種信號通常來自汽輪機的測速信號,發電機轉子每旋轉一周發出一個脈沖信號?;跍y速傳感器類型的不同,脈沖信號的特性有所區別。

     


    5.2 1:60信號


    這種信號來自60齒的齒輪盤,發電機轉子每旋轉一周發出60個正弦電壓信號。正弦電壓信號的峰峰值高于1.0V即可正常測量

    在儀表的后面板,安裝有轉速信號類型選擇的撥動開關,開關位置應按實際接入信號的類型。如果儀表顯示轉速值、功角異常(顯示“F”或不穩定),則應確認轉速信號是否符合要求。

    以上的兩種轉速信號,基本覆蓋了火電機組的情況。對于水輪機組,或不符合以上兩種情況的轉速信號,請參見4.5極對數一節。

     



    六、計算功角原理


    在無法接入轉速信號時,功角可以用計算功角替代。

    clip_image002.gif   ……   (1)



    公式(1)是計算功角的公式。式中:

    P:發電機有功功率,單位為MW

    Q:發電機無功功率,單位為Mvar

    UBC:發電機機端電壓,單位為kV

    Xq:機組飽和電抗值。如果無此參數,可按Xq = 0.9Xd取值 

    啟用計算功角,應進行相應設置,而且Xq值需要正確寫入。請參4.3節參數設置。




    七、報警信號


    dG超過設置的限值時,儀表將發出對應的報警信號。限值的設置參見4.3節參數設置。

    報警信號發出10秒后將停止,之后將阻塞10分鐘。阻塞時間之后,如果dG依然處于過限狀態,則會再次報警。

    限值設為0,則禁止了報警功能。




    八、通訊說明


      8.1 通訊功能簡介:


    DPA-2具備一路RS485接口。通訊采用MODBUS- RTU協議,便于現場聯網使用, 可與 RTU、PLC及多種工控組態軟件(組態王Synall、Intouch)實現網絡通訊。



    8.2 RS485接線方法


    wps88.jpg 


    DPA-2儀表通訊口使用特征阻抗為120Ω的屏蔽雙絞線連接,連接到RS485網絡上。推薦上圖的接線方式;總線兩端應接匹配電阻(120Ω)。最大電纜長度1200米。

     


    8.3 地址和波特率設置


      同一總線上的多臺DPA-2,應擁有不相同的地址值。地址值范圍001~255;波特率要和主站設置的一致??梢栽?200,2400,4800,9600,19200中選擇。如果通訊距離較長,無法建立通訊,應該降低波特率。


     

    8.4 ModBus基本規則


    RS-485通訊遵照主/從方式。數據可以在一個主站和64個子站(DPA-2)之間傳遞。

    主站初始化和控制在RS-485通訊回路上傳遞的所有信息。

    任何一次通訊都不能從子站開始。

    RS-485回路上的所有通訊都以“信息幀”方式傳遞。

    如果主站或子站接收到含有未知命令的信息幀,則不做響應。

     


    8.5 字節格式


    通訊傳輸為異步方式,并以字節為單位。 在RS-485線路上傳遞的每一個字節都是10位的串行數據流:


    位(bit)流

    Modbus RTU

    起始位

    1位

    數據位

    8位

    停止位

    1位

     


    8.6 DPA-2通訊規約


    當通訊命令發送至儀表時(下行),符合相應的地址碼的設備接收通訊命令,讀取信息,如果沒有出錯,則執行相應的任務;然后把執行結果返送給發送者(上行)。

      下行幀格式:



    ADDR

    CS

    DATA

    CRC


    初始延時

    地址碼

    功能碼

    數據區

    錯誤校驗

    結束延時

    (注*)

    1字節

    1字節

    N字節

    2字節(CRC)

    (注*)


      上行幀格式:



    ADDR

    CS

    LEN

    DATA

    CRC


    初始延時

    地址碼

    功能碼

    數據區字節數

    數據區

    錯誤校驗

    結束延時

    (注*)

    1字節

    1字節

    1字節

    N字節

    2字節

    (注*)

    注* :延時時間,按設定波特率,至少等于傳輸4個字節的時間


      地址碼(ADDR):

    主機發送的信息幀,地址碼表明目的子機;子機發送的信息幀,地址碼表明發送者的地址。

      功能碼(CS)

    主機發送的信息幀,功能碼告訴子機執行什么動作;子機響應的信息幀,功能碼與主機發送來的功能碼一樣,并表明子機已響應主機進行操作。如果子機發送的功能碼的最高位是1(功能碼>127),則表明子機沒有響應或出錯。


    DPA-2功能碼:


    功能碼

    定  義

    操  作

    03H

    讀寄存器

    讀取一個或多個寄存器的數據

     

      數據區字節數(LEN):

    僅上行幀包含此段。


      數據區DATA)

    由主機發送的讀命令(03H)信息幀的數據區,包含需要回送的數據的信息,包括寄存器的起始地址及讀取長度(寄存器個數);子機應答信息幀的數據區給出了寄存器的內容。

    由主機發送的寫開出量命令(06H)信息幀的數據區,包含指定儀表開出量狀態的信息;子機應答信息幀的數據區包含同樣信息。


      錯誤校驗碼(CRC):

    主機或子機可用校驗碼進行判別接收信息是否出錯。錯誤校驗碼采用冗余循環校驗碼(CRC)。校驗碼包含2個字節,即16位二進制。CRC碼由發送端計算,放置于發送信息的尾部。接收端的設備再重新計算接收到信息的CRC碼,比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符,如果二者不相符,則表明出錯。


      CRC碼的計算步驟為:

    1、置16位寄存器為十六進制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器。

    2、把一個8位數據與16位CRC寄存器的低位相異或,把結果放于CRC寄存器。

    3、把寄存器的內容右移一位(朝低位),用0填補最高位,檢查最低位(移出位)。

    4、如果最低位為0:重復第3步(再次移位)。

    如果最低位為1:CRC寄存器與多項式A001(1010 0000 0000 0001)進行異或。

    5、重復步驟3和4,直到右移8次,這樣整個8位數據全部進行了處理。

    6、重復步驟2到步驟5,進行下一個8位的處理。

    7、最后得到的CRC寄存器即為CRC碼,低字節在前,高字節在后。

     


    8.7 出錯處理


    接收到的信息如有CRC錯誤,則將被DPA-2忽略。

    當DPA-2檢測到了CRC碼出錯以外的錯誤時,將向主機回送信息幀。子機返送給主機的功能碼,是將錯誤信息幀的功能碼邏輯或80H。以下的這些代碼表明有意外的錯誤發生。


    錯誤報告信息幀格式


    地址碼:

    1字節

    功能碼:

    1字節(邏輯或80H)

    數據區字節數

    1字節

    數據區(錯誤碼):

    1字節

    CRC碼:

    2字節


    DPA-2定義的錯誤碼


    01

    接收到的功能碼DPA-2不支持。

    02

    指定的數據位置超出DPA-2定義的地址范圍

    03

    接收到主機發送的數據值超出相應地址的數據范圍

     



    8.8 信息幀(03H)格式舉例:


    DPA-2的模擬量寄存器以2字節為基本單位。


    例如:子機地址為01,起始地址0034的3個寄存器的數據為:


    地 址

    數據(16進制)

    0034

    1388

    0036

    B6C9

    0038

    209B

     

      主機發送:



    字節數

    數據

    含義

    子機地址

    1

    01

    發送至子機01

    功能碼

    1

    03

    讀取寄存器

    起始地址

    2

    00

    起始地址為004

    4

    讀取個數

    2

    00

    讀取3個寄存器

    03

    CRC碼

    2

    **(Lo)

    由主機計算得到的CRC碼

    **(Hi)


      子機響應:



    字節數


    含義

    子機地址

    1

    01

    本幀由子機01發送

    功能碼

    1

    03

    上傳寄存器數據

    數據區字節數

    1

    06

    6字節(3個寄存器)

    寄存器數據1

    2

    13

    地址為004內的內容

    88

    寄存器數據2

    2

    B6

    地址為006內的內容

    C9

    寄存器數據3

    2

    20

    地址為008內的內容

    9B

    CRC碼

    2

    **(Lo)

    由子機計算得到的CRC碼

    **(Hi)

     


    8.9 數據變換


    從DPA-2輸出的模擬量數據,都被規范成2個字節整數。


    參量

    小數位數

    取值范圍

    符號

    說明

    電壓

    用戶設定

    0~65535

    UAB、UBC、UCA

    電流

    用戶設定

    0~65535

    IA、IB、IC

    頻率

    2

    0~65535

    F

    功率因數

    3

    -1000~1000

    cosφ

    有功功率

    用戶設定

    -32768~32768

    P

    無功功率

    用戶設定 

    -32768~32768

    Q

    轉速

    用戶設定

    0~65535

    N

    功角

    1

    -1800~1800

    dG

     


    8.10 寄存器地址定義


      功能碼03H所映射的數據區:


    地址

    符號

    參量

    量綱

    0000H

    dG

    功角

    °

    0001H

    n

    轉速

    rpm

    0002H

    UAB

    定子電壓

    kV

    0003H

    UBC

    定子電壓

    kV

    0004H

    UCA

    定子電壓

    kV

    0005H

    IA

    定子電流

    kA

    0006H

    IB

    定子電流

    kA

    0007H

    IC

    定子電流

    kA

    0008H

    F

    發電機頻率

    Hz

    0009H

    P

    有功功率

    MW

    000aH

    Q

    無功功率

    Mvar

    000bH

    cosφ

    功率因數



    注意:

    i.讀取的數據(03H),是以“Big Endianness”形式存儲的,Windows平臺的應用程序獲得這些數據時,應轉換為Little Endianness后再使用。

    ii.電能數據占4字節。當讀取電能數據時,或一次讀取多個數據,且起點或終點落入電能寄存器區間時,應留意命令幀(03H)的“起始地址”、“讀取寄存器數”。對于每個電能數據,“讀取寄存器數”應為2 ,“起始地址”應指向項電能的高位字,如指向低位字,則上傳的數據無意義。

     




    九、訂貨說明


    訂貨時,如無特殊說明,儀表按本手冊技術參數配置;


    以下參數可按用戶需求定制:

    串口類型:RS485 或 RS232

    通訊協議(須用戶提供詳盡資料)

    通道類型

    通道量程


       用戶最好能夠提供以下參數,以便減少用戶對儀表設置的工作量:

    PT變比

    u CT變比

    交流電壓、交流電流、有功功率、無功功率額定值(或標稱值)

     

    裝置采用紙箱包裝,內襯防震泡沫及防水塑料袋。

    裝箱資料:出廠調試報告、合格證、用戶手冊

     


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