一种黑启动试验节点时间记录装置及方法
阅读说明：本技术 一种黑启动试验节点时间记录装置及方法 (Black start test node time recording device and method ) 是由 寇水潮 孙嘉悦 田磊陈 高峰 杨沛豪 仵欣 潘海波 王文强 薛磊 贺婷 赵俊博 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明一种黑启动试验节点时间记录装置,包括电源模块、时钟模块、主控模块、显示模块和触发记录模块；该装置由时钟电路模块为智能处理器模块提供时钟信号,每个关键节点时间设置一个按键,实际使用时由指挥人员根据试验步骤按下对应名称的按键,当智能处理器模块收到对应输入通道按键按下时,获取当前时间信号,并通过显示模块显示出各节点的时间信号,方便黑启动试验人员及时了解黑启动进度,并判断整个启动时间是否满足规定时间要求,同时提升了时间记录的精度,为电网提供了机组实际的黑启动参数；实现指挥人员边指挥边记录,实际使用时只需要按下对应节点的按键,装置自动记录对应的时间,确保试验时机组在电网规定时间内快速启动送出。(The invention relates to a black start test node time recording device which comprises a power supply module, a clock module, a main control module, a display module and a trigger recording module, wherein the clock module is used for receiving a clock signal; the device provides a clock signal for an intelligent processor module through a clock circuit module, each key node is provided with a key at a time, when the device is actually used, a commander presses the key with a corresponding name according to a test step, when the intelligent processor module receives the press of the key of a corresponding input channel, the current time signal is obtained, and the time signal of each node is displayed through a display module, so that a black start tester can know the black start progress in time conveniently, judge whether the whole start time meets the specified time requirement or not, improve the precision of time recording, and provide the actual black start parameters of a unit for a power grid; the device realizes that commander commands and records simultaneously, and the device automatically records corresponding time only by pressing the key of the corresponding node during actual use, and ensures that the unit is quickly started and sent out within the specified time of the power grid during testing.)
技术领域
本发明属于黑启动技术领域，具体涉及一种黑启动试验节点时间记录装置及方法。
背景技术
新能源的快速发展，并在电网中的占比越来越大，据有关机构研究表明，当电网中新能源占比达30％以上时，将对传统电网造成冲击，电网将不易于维持发需动态平衡，因此会增加电网停电风险，进一步加剧了电网对安全卫士黑启动的要求，特别是近年来国家相关能源监管机构专门针对黑启动出台多项政策，更是将黑启动纳入电网常规的辅助服务，经过试验具备能力的机组将获得补助，并且规定每隔一段时间需要重新鉴定机组的黑启动能力，如果电网真正发生失电时，对具备能力的机组不能够正常启动考核很大，要求各电站定期开展设备能力检查，确保顺利启动送出。进行黑启动时需要记录大量的时间数据，特别是能够考核机组恢复送出电源的关键时间节点，电网为了解待启动机组的能力，编制应急预案，特别要求电站记录黑启动试验时各关键步骤实际的时间，目前常见的黑启动试验关键时间记录通常由操作人员手动记录在纸质文件上，实际进行该项工作时，需要在集控室安排专人操作，密切和黑启动总指挥配合记录数据，缺少一种能够记录关键时间的装置。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种黑启动试验节点时间记录装置及方法，能够替代人工记录方式，实现指挥人员边指挥边记录，实际使用时只需要按下对应节点的按键，装置自动记录对应的时间，节省了记录时间，确保试验时机组在电网规定时间内快速启动送出。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种黑启动试验节点时间记录装置，包括时钟模块、主控模块、显示模块和触发记录模块；
所述时钟模块信号输出端口与主控模块第三数字量输入端口相连，所述时钟模块用于为主控模块提供时间信号；
所述触发记录模块信号输出端与主控模块第一和第二数字量输入端口相连；
所述主控模块通信端口与显示模块通信端口相连；所述主控模块用于接收触发记录模块传输的信号，并记录相应的时间信号，通过显示模块显示黑启动试验各节点时间；
所述主控模块包括第二晶振电路、复位电路和处理器芯片，第二晶振电路与处理器芯片的振荡信号输入端口相连，用于为处理器芯片提供工作步序信号，复位电路与处理器芯片的复位端口相连，用于将处理器芯片的程序从头开始执行，处理器芯片的第一、第二端口为数字量输入端口，各通道对应与触发记录模块相连，处理器芯片串行通信端口与显示模块串行通信端口相连。
优选的，还包括电源模块，所述电源模块的电压输出端和地端分别与时钟模块、主控模块、显示模块、触发记录模块电源端口相连，用于为时钟模块、主控模块、显示模块和触发记录模块提供装置运行的工作电源。
进一步，所述电源模块采用具有5V电压输出的可充电锂电池。
优选的，所述时钟模块包括备用电池、第一晶振电路和时钟芯片，备用电池输出电源端与时钟芯片备用电源端口相连，作为电源模块的后备电源，第一晶振电路输出端与时钟芯片的振荡信号输入端口相连，用于为时钟芯片提供振荡信号，所述主控模块通过数字量端口获取时钟芯片的时间信号。
优选的，所述备用电池输出3.3V电压，第一晶振电路参数为32.768kHz，时钟芯片采用DS1302芯片。
优选的，所述第二晶振电路参数为12MHz，处理器芯片选用STC89C54单片机。
优选的，所述显示模块包括显示接口，与外接彩色屏幕相连，以串行通信协议方式与主控模块进行采集信息交互和共享。
优选的，所述触发记录模块包括十二路结构相同的按键电路模块，编号分别从第一至第十二，各编号按键电路中电阻与按键的公共点与主控模块数字量端口相连，每个按键电路模块代表黑启动不同阶段的时间节点名称，当任一按键按下时，触发主控模块记录时间，并通过显示模块显示。
一种黑启动试验节点时间记录方法，基于以上任意一项所述的装置，包括如下步骤：
1)进行黑启动范围内电气设备隔离操作开始时，黑启动指挥员按下第一按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动隔离操作开始时间，并在显示模块第一行表格中显示，进入步骤2)；
2)黑启动范围内电气设备隔离操作结束，黑启动指挥员按下第二按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动隔离操作结束时间，并在显示模块第二行表格中显示，进入步骤3)；
3)接收到电网调度下发的黑启动指令后，黑启动指挥员按下第三按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动调度下令时间，并在显示模块第三行表格中显示，进入步骤4)；
4)现场开始执行黑启动操作时，黑启动指挥员按下第四按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动开始操作时间，并在显示模块第四行表格中显示，进入步骤5)；
5)模拟待启动机组失电，黑启动指挥员按下第五按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录模拟停电时间，并在显示模块第五行表格中显示，进入步骤6)；
6)启动黑启动柴油发电机，黑启动指挥员按下第六按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录柴油发电机启动时间，并在显示模块第六行表格中显示，进入步骤7)；
7)待启动机组厂用电恢复供电时，黑启动指挥员按下第七按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录厂用电恢复时间，并在显示模块第七行表格中显示，进入步骤8)；
8)黑启动机组开始启机时，黑启动指挥员按下第八按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录开始启机时间，并在显示模块第八行表格中显示，进入步骤9)；
9)黑启动机组到达额定转速后，黑启动指挥员按下第九按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动机组到达额定转速时间，并在显示模块第九行表格中显示，进入步骤10)；
10)黑启动机组建压至额定电压后，黑启动指挥员按下第十按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动机组建压至额定电压时间，并在显示模块第十行表格中显示，进入步骤11)；
11)黑启动机组对送出线路充电时，黑启动指挥员按下第十一按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动机组对送出线路充电时间，并在显示模块第十一行表格中显示，进入步骤12)；
12)黑启动试验结束，黑启动指挥员按下第十二按键电路模块中按钮，所述主控模块自动记录黑启动试验结束时间，并在显示模块第十二行表格中显示。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明由时钟电路模块为智能处理器模块提供时钟信号，每个关键节点时间设置一个按键，实际使用时由指挥人员根据试验步骤按下对应名称的按键，当智能处理器模块收到对应输入通道按键按下时，获取当前时间信号，并通过显示模块显示出各节点的时间信号，方便黑启动试验人员及时了解黑启动进度，并判断整个启动时间是否满足规定时间要求，同时提升了时间记录的精度，代替人工方式节省了试验人员的时间，为电网提供了机组实际的黑启动参数。
进一步的，本发明时钟电路模块采用目前最为广泛使用的DS1302芯片，该芯片凭借稳定的品质，成为各计时领域的首选，可输出高精度的时间参数，还设置备用电源电路，即使主电源失电时仍可正常工作。
进一步的，本发明电源模块选用单路输出5V电源的锂电池，便于在现场使用，无需外接交流电源。
进一步的，本发明智能处理器模块采用性价比和编程难度较低的STC89C52单片机，满足多路关键按键输入信号的接入需求，运行稳定，仅需少量外围辅助电路即可正常工作。
进一步的，本发明显示模块采用成熟的人机界面屏幕，以彩色形式显示智能处理器模块通过串行端口传输的信息，避免传统显示器需要占用过多的引脚，简化了电路。
进一步的，本发明可解决黑启动过程中存在的实际问题，填补该领域存在的空白，便于在黑启动领域中推广使用，提升待启动机组数据测量精度，使得未来黑启动朝智能化方向发展。
附图说明
图1为本发明装置原理框图。
图2为本发明电源模块电路图。
图3为本发明时钟模块电路图。
图4为本发明主控模块电路图。
图5为本发明显示模块电路图。
图6为本发明触发记录模块电路图。
图中：电源模块1；时钟模块2；主控模块3；显示模块4；触发记录模块5。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明能够解决目前黑启动关键节点人工记录问题，提供一种容易使用、测量精度高的装置，实现黑启动指挥人员边指挥、边记录，减少在启动过程中的沟通，提升黑启动试验效率。
本发明一种黑启动试验节点时间记录装置，如图1所示，包括时钟模块2、主控模块3、显示模块4和触发记录模块5，所述时钟模块2信号输出端口与主控模块3第三数字量输入端口相连，所述时钟模块2用于为主控模块3提供时间信号，所述主控模块3通信端口与显示模块4通信端口相连，所述触发记录模块5信号输出端与主控模块3第一和第二数字量输入端口相连，所述主控模块3用于接收触发记录模块5传输的信号，并记录相应的时间信号，通过显示模块4显示黑启动试验各节点时间。
本实施例中，还包括电源模块1，所述电源模块的电压输出端和地端分别与时钟模块2、主控模块3、显示模块4、触发记录模块5电源端口相连，用于为时钟模块2、主控模块3、显示模块4、触发记录模块5提供装置运行的工作电源。
本实施例中，所述电源模块1采用具有5V电压输出的可充电锂电池；如图2所示，所述电源模块1通过电源接口D1的第1引脚与可充电锂电池的5V电源端口相连，电源接口D1的第2引脚与可充电锂电池的电源地端口相连。
本实施例中，所述时钟模块2包括备用电池、第一晶振电路和时钟芯片，备用电池输出电源端与时钟芯片备用电源端口相连，作为电源模块1的后备电源，第一晶振电路输出端与时钟芯片的振荡信号输入端口相连，用于为时钟芯片提供振荡信号，所述主控模块3通过数字量端口获取时钟芯片的时间信号；如图3所示，所述时钟模块2包括备用电池B1，第一晶振J1，时钟芯片Z1，第一晶振J1并联在时钟芯片Z1第2引脚和第3引脚，备用电池B1两端并联在时钟芯片Z1第4引脚和第8引脚，时钟芯片Z1第4引脚与电源接口D1的第2引脚相连，时钟芯片Z1第1引脚与电源接口D1的第1引脚相连，时钟芯片Z1第5引脚、第6引脚、第7引脚为信号时钟模块2输出端口。
本实施例中，所述备用电池输出3.3V电压，第一晶振电路参数为32.768kHz，时钟芯片采用DS1302芯片。
本实施例中，所述主控模块3包括第二晶振电路、复位电路和处理器芯片，第二晶振电路与处理器芯片的振荡信号输入端口相连，用于为处理器芯片提供工作步序信号，复位电路与处理器芯片的复位端口相连，用于将处理器芯片的程序从头开始执行，处理器芯片的第一、第二端口为数字量输入端口，各通道对应与触发记录模块5相连，处理器芯片串行通信端口与显示模块4串行通信端口相连；如图4所示，第二晶振电路包括电容C3、电容C4、第二晶振J2，复位电路包括按键S14、电容C2、电阻R13，处理器芯片为处理器芯片W1，电容C3、电容C4一端均与电源接口D1的第2引脚相连，另一端分别与处理器芯片W1第14引脚和第15引脚相连，第二晶振J2并联在处理器芯片W1第14引脚和第15引脚；电容C2一端与电源接口D1的第1引脚相连，另一端经电阻R13与电源接口D1的第2引脚相连，按键S14并联在电容C2两端，处理器芯片W1第4引脚与电容C2和电阻R13之间的公共点相连，处理器芯片W1第29引脚和38引脚与电源接口D1的第1引脚相连，处理器芯片W1第16引脚与电源接口D1的第2引脚相连；处理器芯片W1第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第11引脚与触发记录模块5中十二个按键电路模块中电阻和按键之间的公共点相连；处理器芯片W1第5引脚、第7引脚为通信端口，处理器芯片W1第17引脚、28引脚、39引脚分别与时钟芯片Z1第5引脚、第6引脚、第7引脚相连。
本实施例中，所述第二晶振电路参数为12MHz，处理器芯片选用STC89C54单片机。
本实施例中，所述显示模块4包括显示接口，与外接彩色屏幕相连，以串行通信协议方式与主控模块3进行采集信息交互和共享；如图5所示，显示模块4包括显示接口X1，显示接口X1第1引脚与电源接口D1的第1引脚相连，显示接口X1第4引脚与电源接口D1的第2引脚相连，显示接口X1第2引脚与处理器芯片W1第5引脚相连，显示接口X1第3引脚与处理器芯片W1第7引脚相连，显示接口X1第2引脚和第3引脚为串行通信端口。
本实施例中，所述触发记录模块5包括十二路结构相同的按键电路模块，编号分别从第一至第十二，各编号按键电路中电阻与按键的公共点与主控模块3数字量端口相连，每个按键电路模块代表黑启动不同阶段的时间节点名称，当任一按键按下时，触发主控模块3记录时间，并通过显示模块4显示；如图6所示，第一按键电路包括电阻R1和按键S1，第一按键电路用于触发记录黑启动隔离操作开始时间，第二按键电路包括电阻R2和按键S2，第二按键电路用于记录黑启动隔离操作结束时间，第三按键电路包括电阻R3和按键S3，第三按键电路用于记录黑启动调度下令时间，第四按键电路包括电阻R4和按键S4，第四按键电路用于记录黑启动开始操作时间，第五按键电路包括电阻R5和按键S5，第五按键电路用于记录模拟停电时间，第六按键电路包括电阻R6和按键S6，第六按键电路用于记录柴油发电机启动时间，第七按键电路包括电阻R7和按键S7，第七按键电路用于记录厂用电恢复时间，第八按键电路包括电阻R8和按键S8，第八按键电路用于记录开始启机时间，第九按键电路包括电阻R9和按键S9，第九按键电路用于记录黑启动机组到达额定转速时间，第十按键电路包括电阻R10和按键S10，第十按键电路用于记录黑启动机组建压至额定电压时间，第十一按键电路包括电阻R11和按键S11，第十一按键电路用于记录黑启动机组对送出线路充电时间，第十二按键电路包括电阻R12和按键S12，第十二按键电路用于记录黑启动试验结束时间；电阻R1和按键S1组成的串联体电路、电阻R2和按键S2组成的串联体电路、电阻R3和按键S3组成的串联体电路、电阻R4和按键S4组成的串联体电路、电阻R5和按键S5组成的串联体电路、电阻R6和按键S6组成的串联体电路、电阻R7和按键S7组成的串联体电路、电阻R8和按键S8组成的串联体电路、电阻R9和按键S9组成的串联体电路、电阻R10和按键S10组成的串联体电路、电阻R11和按键S11组成的串联体电路、电阻R2和按键S12组成的串联体电路的一端均与电源接口D1的第1引脚相连，另一端电源接口D1的第2引脚相连；电阻R1和按键S1之间的公共点、电阻R2和按键S2之间的公共点、电阻R3和按键S3之间的公共点、电阻R4和按键S4之间的公共点、电阻R5和按键S5之间的公共点、电阻R6和按键S6之间的公共点、电阻R7和按键S7之间的公共点、电阻R8和按键S8之间的公共点、电阻R9和按键S9之间的公共点、电阻R10和按键S10之间的公共点、电阻R11和按键S11之间的公共点、电阻R12和按键S12之间的公共点分别与处理器芯片W1第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第11引脚一一对应相连。
一种黑启动试验节点时间记录方法，包括如下步骤：
1)进行黑启动范围内电气设备隔离操作开始时，黑启动指挥员按下第一按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动隔离操作开始时间，并在显示模块4第一行表格中显示，进入步骤2)；
2)黑启动范围内电气设备隔离操作结束，黑启动指挥员按下第二按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动隔离操作结束时间，并在显示模块4第二行表格中显示，进入步骤3)；
3)接收到电网调度下发的黑启动指令后，黑启动指挥员按下第三按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动调度下令时间，并在显示模块4第三行表格中显示，进入步骤4)；
4)现场开始执行黑启动操作时，黑启动指挥员按下第四按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动开始操作时间，并在显示模块4第四行表格中显示，进入步骤5)；
5)模拟待启动机组失电，黑启动指挥员按下第五按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录模拟停电时间，并在显示模块4第五行表格中显示，进入步骤6)；
6)启动黑启动柴油发电机，黑启动指挥员按下第六按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录柴油发电机启动时间，并在显示模块4第六行表格中显示，进入步骤7)；
7)待启动机组厂用电恢复供电时，黑启动指挥员按下第七按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录厂用电恢复时间，并在显示模块4第七行表格中显示，进入步骤8)；
8)黑启动机组开始启机时，黑启动指挥员按下第八按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录开始启机时间，并在显示模块4第八行表格中显示，进入步骤9)；
9)黑启动机组到达额定转速后，黑启动指挥员按下第九按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动机组到达额定转速时间，并在显示模块4第九行表格中显示，进入步骤10)；
10)黑启动机组建压至额定电压后，黑启动指挥员按下第十按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动机组建压至额定电压时间，并在显示模块4第十行表格中显示，进入步骤11)；
11)黑启动机组对送出线路充电时，黑启动指挥员按下第十一按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动机组对送出线路充电时间，并在显示模块4第十一行表格中显示，进入步骤12)；
12)黑启动试验结束，黑启动指挥员按下第十二按键电路模块中按钮，所述主控模块3自动记录黑启动试验结束时间，并在显示模块4第十二行表格中显示。
以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例，并非对本发明专利作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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