專利名稱：碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線 監(jiān)測(cè)的裝置，以及利用該裝置的方法。
背景技術(shù)：
采用SiC(碳化硅)非線性電阻作為滅磁電阻構(gòu)成的滅磁系統(tǒng)在國(guó)外應(yīng)用比較普 遍，近幾年在國(guó)內(nèi)電廠的大機(jī)組上開始應(yīng)用，目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和明確的檢測(cè)手段去 對(duì)碳化硅的特性進(jìn)行檢測(cè)及維護(hù)。在過去幾年中，在一些電廠的多臺(tái)機(jī)組中，由M&I公司提 供的Metrosil系列SiC滅磁電阻，先后曾經(jīng)歷了在各種嚴(yán)重事故情況下的事故滅磁。國(guó)內(nèi) 相關(guān)電廠普遍關(guān)注的一個(gè)問題是在經(jīng)歷上述嚴(yán)重事故滅磁后仍在運(yùn)行中的SiC非線性電 阻的工作特性(包括均流、均能特性等)是否有所變化？溫升情況如何？基于這一情況，在 當(dāng)前研制一種在滅磁過程中在線監(jiān)視與測(cè)定SiC非線性電阻實(shí)際運(yùn)行特性的裝置，已成為 相關(guān)電廠迫切需要解決的重大課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種碳化硅非線性電阻滅 磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該裝置包括VAD電壓電流開關(guān)量測(cè)量單元、溫度測(cè)量 單元和工控計(jì)算機(jī)；VAD測(cè)量單元包括第一電源板、第一通道板、第一采集板，第一電源板 為第一通道板和第一采集板供電，第一通道板包括模擬量通道和開關(guān)量通道，第一采集板 包括A/D轉(zhuǎn)換器、鎖存器、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、EEPROM電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器、SRAM數(shù) 據(jù)緩沖器，模擬量通道前端連接直流電壓變送器、直流電流變送器或霍爾電流傳感器，且后 端與A/D轉(zhuǎn)換器連接，開關(guān)量通道與鎖存器連接，A/D和鎖存器分別通過I/O總線連接到 DSP, DSP通過1 總線連接到EEPROM并通過外部數(shù)據(jù)總線連接到SRAM，DSP連接工控計(jì)算 機(jī)；溫度測(cè)量單元包括第二電源板、第二通道板、第二采集板，第二電源板為第二通道板和 第二采集板供電，第二通道板上的模擬量通道的前后端分別連接紅外溫度傳感器和A/D，采 集板包括A/D、DSP、EEPR0M，A/D通過I/O總線連接到DSP，DSP通過1 總線連接到EEPROM 并通過外部數(shù)據(jù)總線連接到SRAM，DSP連接工控計(jì)算機(jī)。還提供了碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的方法，包括VAD測(cè)量單元的 DSP應(yīng)用方法、溫度測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法、工控計(jì)算機(jī)的控制方法。碳化硅非線性電阻滅磁過程中的電壓、電流、無源節(jié)點(diǎn)狀態(tài)可以通過VAD測(cè)量單 元實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，閥片表面溫度可以通過溫度測(cè)量單元實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，然后這些數(shù)據(jù)通過 兩個(gè)DSP分別處理后送入工控計(jì)算機(jī)在線地記錄并監(jiān)測(cè)。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2示出了電源板與通道板、采集板的連接圖；圖3示出了開關(guān)量通道的電路圖；圖4示出了 VAD測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法的流程圖；圖5示出了溫度測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法的流程圖；圖6示出了 CThreadTCP的流程圖；圖7是PMI6264型精度內(nèi)部校準(zhǔn)帶環(huán)境溫度補(bǔ)償功能的集成紅外溫度傳感器的電 壓/溫度關(guān)系曲線；
■ 8荒屮龍·戟_。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括VAD電壓電 流開關(guān)量測(cè)量單元、溫度測(cè)量單元和工控計(jì)算機(jī)；VAD測(cè)量單元包括第一電源板、第一通道 板、第一采集板，第一電源板為第一通道板和第一采集板供電，第一通道板包括模擬量通道 和開關(guān)量通道，第一采集板包括A/D轉(zhuǎn)換器、鎖存器、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、EEPROM電可擦可 編程只讀存儲(chǔ)器、SRAM數(shù)據(jù)緩沖器，模擬量通道前端連接直流電壓變送器、直流電流變送器 或霍爾電流傳感器，且后端與A/D轉(zhuǎn)換器連接，開關(guān)量通道與鎖存器連接，A/D和鎖存器分 別通過I/O總線連接到DSP，DSP通過1 總線連接到EEPROM并通過外部數(shù)據(jù)總線連接到 SRAM, DSP連接工控計(jì)算機(jī)；溫度測(cè)量單元包括第二電源板、第二通道板、第二采集板，第二 電源板為第二通道板和第二采集板供電，第二通道板上的模擬量通道的前后端分別連接紅 外溫度傳感器和A/D，采集板包括A/D、DSP、EEPROM，A/D通過I/O總線連接到DSP，DSP通過 I2C總線連接到EEPROM并通過外部數(shù)據(jù)總線連接到SRAM，DSP連接工控計(jì)算機(jī)。在此詳細(xì)說明紅外測(cè)溫的方法。為了達(dá)到同時(shí)測(cè)量多片閥片表面溫度的目的，經(jīng) 過大量的調(diào)研工作，選用了 PMI6264型精度內(nèi)部校準(zhǔn)帶環(huán)境溫度補(bǔ)償功能的集成紅外溫度 傳感器。該傳感器為電壓輸出型，其電壓/溫度關(guān)系曲線如圖7所示。圖7中的電壓/溫 度關(guān)系曲線可用下式表達(dá)Tobj [°C ] = -0. 603544x6+10. 52162x5-74. 95959x4+281. 3649x3-599. 180x2+750. 84χ-370. 96該式中Tobj-目標(biāo)輻射溫度(°C )，χ-傳感器輸出電壓(V)上述特性是在測(cè)量發(fā)射率大于99%的黑體表面溫度時(shí)測(cè)得的，由于閥片表面不是 理想的黑體，考慮到環(huán)境背景輻射及閥片表面發(fā)射率的影響，傳感器經(jīng)銷商提供了第二計(jì) 算公式TcF Tf0 (1/ ；/"該式中=Tci-閥片表面實(shí)際溫度⑷，Γ；；一閥片表面輻射溫度(K)，ε -閥片表面發(fā) 射率驗(yàn)證時(shí)發(fā)現(xiàn)，該公式在室溫時(shí)有很大誤差，后來查閱文獻(xiàn)，找到了測(cè)量目標(biāo)表面實(shí) 際溫度的精確公式τ Λ (i/ O [ τ' - (1 - O τ 4Λ } /4該式中九為環(huán)境溫度，對(duì)于涂漆的閥片表面，發(fā)射率ε確定為0.95為保證各閥片表面溫度得到正確測(cè)量，每一滅磁組件配置一套傳感器陣列。每套 陣列由鋼制安裝盒、傳感器安裝板、控制電路板、固定結(jié)構(gòu)件等組成。16只傳感器排成一列，
5按照與閥片間距相等的間隔焊接在安裝板上，其視窗表面距閥片圓弧表面設(shè)計(jì)為8cm?？刂?電路接受溫度測(cè)量單元的指令向后者傳送溫度數(shù)據(jù)。圖8示出了該裝置中全部傳感器的位置安排圖。其中各傳感器的參數(shù)確定如下1、直流電壓變送器所有的直流電壓均采用哈爾濱科力電力生產(chǎn)的re_321HFD型高耐壓快速響應(yīng)直 流電壓變送器。為保證在各種情況下輸入電壓均不超過變送器的量程，與整流輸出電壓Uf 1、發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子電壓Uf2、SiC組件電壓Uem相對(duì)應(yīng)的變送器參數(shù)確定為輸入-1000V +3000V，對(duì)應(yīng)輸出為4 20mA滅磁開關(guān)弧壓Uk測(cè)量用變送器參數(shù)確定為
輸入-500V +:3500V，對(duì)應(yīng)輸出為4 20mA2、直流電流變送器機(jī)組額定勵(lì)磁電流Ifn為1537A，極端情況下的電流可達(dá)到該值的三倍，即4611A， 對(duì)應(yīng)分流器電壓為4611A + 2000AX60mV = 138. 33mV發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流If2測(cè)量變送器re_311HFD的參數(shù)確定為輸入0 i;35mV，對(duì)應(yīng)輸出為4 20mA3、霍爾電流傳感器為便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，整流輸出電流Ifl采用HDC-5000C HK型可拆卸霍爾電流傳 感器進(jìn)行測(cè)量，SiC(碳化硅非線性電阻是圖8中的RM1-RMn)組件支路電流1 廣1 3采用 HDC-1500EK型可拆卸霍爾電流傳感器進(jìn)行測(cè)量，參數(shù)確定依據(jù)同上條，具體如下HDC-5000C HK 輸入 0 5000A，輸出 0 4VHDC-1500EK 輸入 0 1500A，輸出 0 4V4、溫度傳感器陣列(以上以說明)另外，電量變送器輸入回路接線采用硅橡膠導(dǎo)線并串接熔斷器，規(guī)格如下硅膠 線15kV，1. 5mm2，熔斷器RT18_32X/2，ΙΑ。圖2示出了電源板與通道板、采集板的連接圖。優(yōu)選地，所述電源板采用 AC85485V或DC85-285V的交直流兩用電源。裝置內(nèi)部有多個(gè)部件，對(duì)電源的要求不同，有 各自的標(biāo)稱電源電壓、精度及容量。本文主要在部件的層次上關(guān)注電源的分配，及其供電與 返回路徑，不包括PCB板上的電源走線以及電源濾波方式、器件。在電源設(shè)計(jì)的過程中，主 要目的是1.減少標(biāo)稱電壓的個(gè)數(shù)，簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)；2.在開關(guān)電源的多路輸出間分配功耗， 以符合市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品，避免定制開關(guān)電源。經(jīng)初步規(guī)劃后，統(tǒng)計(jì)開關(guān)電源的多路輸出的電 壓、容量。通過電源濾波器得到開關(guān)電源的輸出是+12V、1. 2A，-12V、0. 3A，+5V、4A。圖3示出了開關(guān)量通道的電路圖。優(yōu)選地，所述開關(guān)量通道由通道板中的隔離的 電源提供MV電壓，以便測(cè)量通道板的外部無源節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)；裝置的內(nèi)、外回路用光偶器件 隔1 °優(yōu)選地，所述采集板采用4層電路板，所述A/D是AD7656，所述DSP是德州儀器公 司的 TMS320M8335。優(yōu)選地，DSP通過RS-422通訊總線連接到工控計(jì)算機(jī)。由于RS-422總線支持較長(zhǎng)的通訊距離，所以工控計(jì)算機(jī)可靠近DSP，也可遠(yuǎn)離DSP。優(yōu)選地，工控計(jì)算機(jī)采用嵌入式的硬件體系，采用上架式機(jī)箱。應(yīng)具備較強(qiáng)的 通訊、數(shù)據(jù)處理和圖形顯示能力。本發(fā)明采用的工控平板電腦的技術(shù)指標(biāo)如下=Intel Pentium M 1. 4GHz,512M DDR SDRAM，120G硬盤；10/100Base-T LAN接口 ；LCD顯示觸摸屏； 串行總線通訊接口 ；ECP打印機(jī)接口 ；USB閃盤/打印機(jī)接口，鍵盤/鼠標(biāo)接口。還提供了碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的方法，包括VAD測(cè)量單元 的DSP應(yīng)用方法、溫度測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法、工控計(jì)算機(jī)的控制方法。當(dāng)然，還包括 Windows設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。兩個(gè)DSP應(yīng)用方法均使用C語(yǔ)言編寫，開發(fā)環(huán)境是"Texas Instrument公司的Code Composer V4. 10，其中濾波函數(shù)使用匯編編寫。DSP上電后，首先讀入EEPROM的參數(shù)，并 做相應(yīng)初始化，然后進(jìn)入采集循環(huán)。采集驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由DSP的定時(shí)器的外部總線驅(qū)動(dòng)，4片 AD7656的采樣驅(qū)動(dòng)引腳連在DSP的定時(shí)器口線上。初始化時(shí)，DSP根據(jù)當(dāng)前的采樣頻率初 始化DSP，使得定時(shí)器的外部口線發(fā)送周期脈沖。AD7656—次轉(zhuǎn)換完成后，驅(qū)動(dòng)一個(gè)狀態(tài)引 腳發(fā)送一個(gè)脈沖，主程序采樣循環(huán)通過查詢AD7656的狀態(tài)線，周期地讀入采樣數(shù)據(jù)，并濾 波處理后，排入SRAM的數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖隊(duì)列，并更新隊(duì)列指針。對(duì)于VAD測(cè)量單元，采集的同時(shí)，DSP逐點(diǎn)運(yùn)算記錄啟動(dòng)判據(jù)，如果有判據(jù)滿足，則 立即通過電平信號(hào)通知溫度測(cè)量單元，二者同步地進(jìn)入數(shù)據(jù)記錄狀態(tài)，由于溫度記錄時(shí)間 較長(zhǎng)，VAD測(cè)量單元完成自己的記錄后，須等待溫度測(cè)量單元記錄完成并發(fā)送完成信號(hào)(同 樣通過電平信號(hào))。 圖4示出了 VAD測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法的流程圖。所述VAD測(cè)量單元的DSP應(yīng)用 方法包含以下步驟(al)DSP、I/0總線、中斷服務(wù)程序、AD7656初始化，如果是來自AD7656 的外部中斷則AD7656的數(shù)據(jù)讀入DSP臨時(shí)緩沖區(qū)、加載AD7656的初始化程序FIR、中斷返 回；(a2)讀入EEPROM的通道參數(shù)；(a3)啟動(dòng)循環(huán)采樣定時(shí)器；(a4)如果已一次采樣則執(zhí)行 步驟(a5)，否則執(zhí)行步驟(a4) ； (a5)讀入、零點(diǎn)、濾波，數(shù)據(jù)排入SRAM隊(duì)列，更新隊(duì)列指針； (a6)如果處于記錄狀態(tài)則執(zhí)行步驟(a7) ； (a7)運(yùn)算啟動(dòng)判據(jù)，如果有判據(jù)滿足則執(zhí)行步驟 (a8)，否則執(zhí)行步驟(M) ； (8)向溫度測(cè)量單元發(fā)送啟動(dòng)同步信號(hào)；進(jìn)入記錄狀態(tài)，運(yùn)行成 功后返回步驟(a3)。圖5示出了溫度測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法的流程圖。所述溫度測(cè)量單元的DSP 應(yīng)用方法包含以下步驟(bl)DSP、1/0總線、中斷服務(wù)程序、AD7656初始化，如果是來自 AD7656的外部中斷則AD7656的數(shù)據(jù)讀入DSP臨時(shí)緩沖區(qū)、加載FIR、中斷返回，如果外部中 斷是來自VAD單元的2位電平信號(hào)則進(jìn)入讀入信息、置位相應(yīng)狀態(tài)標(biāo)志、中斷返回；(b2)讀 入EEPROM的通道參數(shù)；(b3)啟動(dòng)循環(huán)采樣定時(shí)器；(b4)如果已一次采樣則執(zhí)行步驟(b5)， 否則執(zhí)行步驟(b4) ； (b5)讀入、零點(diǎn)、濾波，數(shù)據(jù)排入SRAM隊(duì)列，更新隊(duì)列指針，運(yùn)行成功后 返回步驟(b3)。所述工控計(jì)算機(jī)的控制方法采用Microsoft Visual C++6. 0，包括用戶界面線程、 數(shù)據(jù)處理線程、網(wǎng)絡(luò)通訊線程、串口通訊線程，用戶界面設(shè)計(jì)用于顯示實(shí)時(shí)值、分析記錄數(shù) 據(jù)、設(shè)置VAD電壓電流開關(guān)量測(cè)量單元和溫度測(cè)量單元，數(shù)據(jù)處理線程用于采集數(shù)據(jù)讀入 后轉(zhuǎn)換為工程單位，網(wǎng)絡(luò)通訊線程用于為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)提供記錄數(shù)據(jù)，串口通訊線程用于與 VAD電壓電流開關(guān)量測(cè)量單元和溫度測(cè)量單元通訊。
7
以下對(duì)Windows應(yīng)用程序的幾個(gè)關(guān)鍵線程的運(yùn)行機(jī)理及線程間關(guān)系進(jìn)行詳述1.數(shù)據(jù)處理線程將數(shù)據(jù)讀取(從驅(qū)動(dòng)程序)、工程單位值計(jì)算功能包括在一個(gè)線程循環(huán)中，不僅僅 因?yàn)樗鼈兪且粋€(gè)數(shù)據(jù)流的按次序的處理過程，更重要的是保證這些功能的實(shí)時(shí)性，而不受 用戶界面、磁盤操作、數(shù)據(jù)通訊的影響。數(shù)據(jù)處理線程具有THREAD_PRIORITY_HIGHEST(其 為C++語(yǔ)言內(nèi)部通用命令代碼)優(yōu)先級(jí)，這是MainFrame: OnCreate ()(其為C++語(yǔ)言內(nèi)部 通用命令代碼)函數(shù)創(chuàng)建這個(gè)線程時(shí)賦予的。通常因用戶操作或通訊傳輸?shù)囊蠖蜷_一 個(gè)Mbytes的數(shù)據(jù)文件，需要數(shù)秒的時(shí)間，這個(gè)最高優(yōu)先級(jí)保證類似的操作不會(huì)阻塞數(shù)據(jù)處 理線程而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)溢出。計(jì)算線程與主線程(用戶界面線程)之間使用事件量、消息通訊以便同步。 MainFrame OnCreateO 創(chuàng)建 hRelnitEvent、hEndEvent (其為 C++ 語(yǔ)言內(nèi)部通用命令代 碼)用來指示計(jì)算線程的初始化和停止。而計(jì)算線程通過向MainFrame: AMainFrm發(fā)送消 息，傳遞一次有效值計(jì)算完成、記錄啟動(dòng)、錄制過程等等狀態(tài)，MainFrame hMainFrm響應(yīng)消 息后，選擇地進(jìn)行畫面刷新、傳遞狀態(tài)給其它線程等動(dòng)作。2.記錄數(shù)據(jù)文件線程根據(jù)用戶設(shè)置的記錄數(shù)據(jù)錄制格式的不同，記錄數(shù)據(jù)文件的容量通常從幾百 Kbytes (千字節(jié))到幾Mbytes (兆字節(jié))，存儲(chǔ)在CF (FLASH閃存，類似硬盤的存儲(chǔ)介質(zhì))卡 中，數(shù)據(jù)文件的訪問需要一定的時(shí)間，如果讀寫操作放在主線程中，則會(huì)導(dǎo)致畫面刷新的遲 滯。因此讀寫操作由主線程啟動(dòng)數(shù)據(jù)文件線程完成，數(shù)據(jù)文件線程被賦予較低的優(yōu)先級(jí) THREAD_PRI0RITY_BEL0W_N0RMAL。線程啟動(dòng)時(shí)，由 MainFrame: hMainFrm 傳遞給線程一個(gè) 參數(shù)結(jié)構(gòu)。讀寫操作完成后，線程向MainFrame: AMainFrm發(fā)送消息，然后退出。這個(gè)線程 不需要用于同步目的的事件量。3.通訊服務(wù)線程通訊服務(wù)線程向裝置外部的系統(tǒng)提供了服務(wù)接口，基于這些服務(wù)，可擴(kuò)展獨(dú)立的 裝置的功能，例如構(gòu)成分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。裝置外部的功能部分不在本文的范圍內(nèi)。通訊線 程提供的這些服務(wù)接口包括 參數(shù)設(shè)置 通道校準(zhǔn)，這種非主體功能以裝置外部的軟件包的形式提供，以避免使用者誤 操作 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(波形、有效值)，共給外部的實(shí)時(shí)畫面 連續(xù)實(shí)時(shí)有效值，每20ms —點(diǎn)數(shù)據(jù)，供給外部的趨勢(shì)圖 記錄文件列表 記錄數(shù)據(jù)文件 遠(yuǎn)程啟動(dòng)記錄錄制通訊服務(wù)包括2個(gè)線程網(wǎng)絡(luò)通訊線程、串行口通訊線程，由外部設(shè)備(系統(tǒng))的 通訊能力動(dòng)態(tài)選擇，但不可同時(shí)工作，避免同時(shí)到達(dá)的、但是相互沖突的指令。將通訊服務(wù) 設(shè)計(jì)為線程，主要基于通訊設(shè)備的操作特性，網(wǎng)絡(luò)、串行口的驅(qū)動(dòng)程序，都需要指令流循環(huán) 監(jiān)測(cè)其提供的事件量。網(wǎng)絡(luò)、串行口的驅(qū)動(dòng)程序由Windows. Net提供，在裁減操作系統(tǒng)時(shí) 選擇，對(duì)本裝置選用的工控計(jì)算機(jī)模塊，提供了全面的驅(qū)動(dòng)程序支持，也是系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)選用Windows操作系統(tǒng)的原因之一。2個(gè)通訊服務(wù)線程有很大部分的一致功能，如對(duì)來自外部的指令的分析、執(zhí)行， 這部分?jǐn)?shù)據(jù)、行為抽象為CBaseComm類。而對(duì)網(wǎng)絡(luò)、串行口的具體操作，則有各自派生類 (CThreadTCP, CThreadCOMM)完成。圖6示出了 CThreadTCP的流程圖。CThreadTCP運(yùn)行在傳輸控制協(xié)議 (Transmission Control Protocol，TCP)之上，TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流 的運(yùn)輸層通信協(xié)議，在該協(xié)議傳輸模式中在將數(shù)據(jù)包成功發(fā)送給目標(biāo)計(jì)算機(jī)后，TCP會(huì)要求 發(fā)送一個(gè)確認(rèn)；如果在某個(gè)時(shí)限內(nèi)沒有收到確認(rèn)，那么TCP將重新發(fā)送數(shù)據(jù)包。另外，在傳 輸?shù)倪^程中，如果接收到無序、丟失以及被破壞的數(shù)據(jù)包，TCP還可以負(fù)責(zé)恢復(fù)。相對(duì)于CThreadTCP，CThreadCOMM必須自己完成流控、校驗(yàn)，雖然線程在初始化 時(shí)，可以指令使用CTS/RTS作為硬件流控，但是考慮到用戶可能通過外接轉(zhuǎn)換器，將RS-232 轉(zhuǎn)換成沒有硬件流控支持的RS-485或RS-422，所以CTS/RTS只能作為用戶選項(xiàng)，而軟件必 須要做UART的超越錯(cuò)判斷。線程同樣要做數(shù)據(jù)流校驗(yàn)。線程定義了一個(gè)數(shù)據(jù)包格式，并向 外部用戶開放，用以數(shù)據(jù)傳遞。本裝置及方法的主要功能為A、實(shí)時(shí)采集勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、磁場(chǎng)斷路器弧壓、各SiC非線性電阻組件支路電 流、閥片表面溫度(單片或多片)。在正常及事故滅磁條件下，通過適當(dāng)?shù)挠|發(fā)方式對(duì)這些 數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及記錄。B、系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，不僅可反映SiC非線性滅磁電阻各支路電流的分配，同時(shí)還 能累計(jì)各支路吸收的能量，便于較完整地了解滅磁能量在各支路中的分布。C、后臺(tái)處理及分析軟件可根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)生成各種曲線及圖表，并提供必要的計(jì) 算功能，可分析SiC滅磁電阻組件的均流特性、均能特性、溫升特性、伏安特性，分析整個(gè)裝 置的滅磁特性及用戶需要的其它特性，并可實(shí)現(xiàn)與原始數(shù)據(jù)的對(duì)比。D、可實(shí)現(xiàn)常態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)及啟動(dòng)報(bào)警。本裝置及方法的優(yōu)點(diǎn)如下A、便于安裝系統(tǒng)各部分組件的安裝方式可根據(jù)滅磁裝置的原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性 設(shè)計(jì)，可在機(jī)組檢修期間予以接入，不改變?cè)谢芈贰＠绮捎每刹鹦妒酱┬碾娏鱾鞲衅?測(cè)量電流可避免拆解原回路電纜。B、安全可靠系統(tǒng)中的電壓量、分流器信號(hào)測(cè)量采用隔離耐壓5000V. AC的電量傳 感器；各滅磁組件及母線電流測(cè)量采用穿心式霍爾傳感器；閥片表面溫度測(cè)量采用紅外傳 感器陣列。這些方式可保證滅磁裝置的安全性能不因系統(tǒng)接入而降低。C、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確高保真、低噪聲快速響應(yīng)勵(lì)磁信號(hào)測(cè)量傳感器的使用保證數(shù)據(jù)的可 用性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明 技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于該裝置包括VAD電壓 電流開關(guān)量測(cè)量單元、溫度測(cè)量單元和工控計(jì)算機(jī)；VAD測(cè)量單元包括第一電源板、第一通 道板、第一采集板，第一電源板為第一通道板和第一采集板供電，第一通道板包括模擬量通 道和開關(guān)量通道，第一采集板包括A/D轉(zhuǎn)換器、鎖存器、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、EEPROM電可 擦可編程只讀存儲(chǔ)器、SRAM數(shù)據(jù)緩沖器，模擬量通道前端連接直流電壓變送器、直流電流變 送器或霍爾電流傳感器，且后端與A/D轉(zhuǎn)換器連接，開關(guān)量通道與鎖存器連接，A/D和鎖存 器分別通過I/O總線連接到DSP，DSP通過1 總線連接到EEPROM并通過外部數(shù)據(jù)總線連 接到SRAM，DSP連接工控計(jì)算機(jī)；溫度測(cè)量單元包括第二電源板、第二通道板、第二采集板， 第二電源板為第二通道板和第二采集板供電，第二通道板上的模擬量通道的前后端分別連 接紅外溫度傳感器和A/D,采集板包括A/D、DSP、EEPR0M，A/D通過I/O總線連接到DSP，DSP 通過1 總線連接到EEPROM并通過外部數(shù)據(jù)總線連接到SRAM，DSP連接工控計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在 于所述電源板采用AC85485V或DC85-285V的交直流兩用電源，通過電源濾波器得到開關(guān) 電源的輸出是+12V、1. 2A，-12V、0. 3A，+5V、4A。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在 于所述開關(guān)量通道由通道板中的隔離的電源提供MV電壓，以便測(cè)量通道板的外部無源 節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)；裝置的內(nèi)、外回路用光偶器件隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，其特征 在于所述采集板采用4層電路板，所述A/D是AD7656，所述DSP是德州儀器公司的 TMS320F28335。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在 于所有器件均采用Wbit或以上器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在 于DSP通過RS-422通訊總線連接到工控計(jì)算機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在 于所述工控計(jì)算機(jī)接入以太網(wǎng)并采用上架式機(jī)箱，技術(shù)指標(biāo)為化切1 Pentium M 1.4GHz、 512M DDR SDRAM、120G硬盤、10/100Base-T LAN接口、LCD顯示觸摸屏、串行總線通訊接口、 ECP打印機(jī)接口、USB閃盤/打印機(jī)接口、鍵盤/鼠標(biāo)接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在 于包括VAD測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法、溫度測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法、工控計(jì)算機(jī)的控制 方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于所述VAD測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法包含以下步驟(al)DSP、I/O總線、中斷服務(wù)程序、 AD7656初始化，如果是來自AD7656的外部中斷則AD7656的數(shù)據(jù)讀入DSP臨時(shí)緩沖區(qū)、加載 AD7656的初始化程序FIR、中斷返回；(a2)讀入EEPROM的通道參數(shù)；(a3)啟動(dòng)循環(huán)采樣定 時(shí)器；(a4)如果已一次采樣則執(zhí)行步驟(a5)，否則執(zhí)行步驟(a4) ； (a5)讀入、零點(diǎn)、濾波， 數(shù)據(jù)排入SRAM隊(duì)列，更新隊(duì)列指針；(a6)如果處于記錄狀態(tài)則執(zhí)行步驟(a7) ； (a7)運(yùn)算啟 動(dòng)判據(jù)，如果有判據(jù)滿足則執(zhí)行步驟(a8)，否則執(zhí)行步驟(M) ； (8)向溫度測(cè)量單元發(fā)送啟動(dòng)同步信號(hào)；進(jìn)入記錄狀態(tài)，運(yùn)行成功后返回步驟(a3)；所述溫度測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法包含以下步驟(bl)DSP、I/O總線、中斷服務(wù)程序、 AD7656初始化，如果是來自AD7656的外部中斷則AD7656的數(shù)據(jù)讀入DSP臨時(shí)緩沖區(qū)、加 載FIR、中斷返回，如果外部中斷是來自VAD單元的2位電平信號(hào)則進(jìn)入讀入信息、置位相應(yīng) 狀態(tài)標(biāo)志、中斷返回；(b2)讀入EEPROM的通道參數(shù)；(b3)啟動(dòng)循環(huán)采樣定時(shí)器；(b4)如果 已一次采樣則執(zhí)行步驟化5)，否則執(zhí)行步驟(b4) ； (b5)讀入、零點(diǎn)、濾波，數(shù)據(jù)排入SRAM隊(duì) 列，更新隊(duì)列指針，運(yùn)行成功后返回步驟(b3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在 于所述工控計(jì)算機(jī)的控制方法采用Microsoft Visual C++6. 0，包括用戶界面線程、數(shù)據(jù) 處理線程、網(wǎng)絡(luò)通訊線程、串口通訊線程，用戶界面設(shè)計(jì)用于顯示實(shí)時(shí)值、分析記錄數(shù)據(jù)、設(shè) 置VAD電壓電流開關(guān)量測(cè)量單元和溫度測(cè)量單元，數(shù)據(jù)處理線程用于采集數(shù)據(jù)讀入后轉(zhuǎn)換 為工程單位，網(wǎng)絡(luò)通訊線程用于為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)提供記錄數(shù)據(jù)，串口通訊線程用于與VAD電 壓電流開關(guān)量測(cè)量單元和溫度測(cè)量單元通訊。
全文摘要
公開了一種碳化硅非線性電阻滅磁過程中在線監(jiān)測(cè)的裝置，包括VAD電壓電流開關(guān)量測(cè)量單元、溫度測(cè)量單元和工控計(jì)算機(jī)；VAD測(cè)量單元和溫度測(cè)量單元均包括電源板、通道板、采集板，采集板上的DSP通過通訊總線連接到工控計(jì)算機(jī)。還提供了利用該裝置的方法，包括VAD測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法、溫度測(cè)量單元的DSP應(yīng)用方法、工控計(jì)算機(jī)的控制方法。碳化硅非線性電阻滅磁過程中的電壓、電流、無源節(jié)點(diǎn)狀態(tài)可以通過VAD測(cè)量單元實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，閥片表面溫度可以通過溫度測(cè)量單元實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，然后這些數(shù)據(jù)通過兩個(gè)DSP分別處理后送入工控計(jì)算機(jī)在線地記錄并監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01J5/00GK102062804SQ201010551040
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者劉守茹, 徐海峰, 樸順花, 李振, 王世彬, 程振江, 辛峰, 邵明航, 馬躍林, 高連偉 申請(qǐng)人:白山發(fā)電廠