[實用新型]分布式發電機轉子繞組匝間短路故障在線監測裝置

無效

• 申請號: 200720115903.X
• 申請日: 2007-04-06
• 公開（公告）號: CN201035110Y
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 國際平;王懷君;張曉彬;周文良
• 申請（專利權）人: 哈爾濱國力電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/34
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司
• 代理人: 劉婭

(一)技術領域

本實用新型涉及發電機技術領域，具體涉及一種發電機轉子的故障檢測裝置。

(二)背景技術

在已運行的汽輪發電機中，轉子繞組匝間短路故障占轉子絕緣故障的比重較大，由于設計、制造的缺陷或運行、檢修工藝不當，都是發生轉子繞組匝間短路的原因。轉子繞組存在匝間短路常常導致發電機無功功率下降，軸承振動增加，甚至導致接地故障發生，使轉子磁化，嚴重者還將燒傷軸頸和軸瓦，對機組本身的安全穩定運行構成很大的威脅。因此進行匝間短路故障的早期預報是十分必要的。

國家機械部在2005年頒布了JB/T8446-2005標準，代替JB/T8446-1996標準。在標準中分別提出了兩種診斷方法：一種是靜止狀態下的交流阻抗法，另一種是實際運行工況下的探測線圈波形法。

靜止狀態下交流阻抗法不能在實際運行工況下進行檢測，其檢測的條件與實際運行工況的等價性也較差，并且實際運行中的動態匝間短路往往隨轉子的靜止而消失或減輕，無法捕捉動態匝間短路故障。另外，這些方法也不能測得故障槽位，僅能作為分析短路故障及其發展趨勢的參考。

(三)發明內容

本實用新型的目的在于提供一種應用于電廠發電機轉子繞組匝間短路在線監測與故障診斷的操作簡單、安全準確的在線監測裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：它包括至少一臺連接發電機的前置機和后置機，前置機包括電源單元、信號單元、線圈信號單元、DSP單元和處理器ARM單元，信號單元連接發電機定子，線圈信號單元連接設置在發電機上的探測線圈，信號單元和線圈信號單元連接DSP單元，DSP單元連接處理器ARM單元，處理器ARM單元通過TCP/IP協議連接后置機。

本實用新型還有這樣一些結構特征：

1、所述的信號單元包括電壓互感器、電流互感器、放大器電路和濾波電路，電壓互感器、電流互感器、放大器電路和濾波電路依次電信號連接，濾波電路電信號連接DSP單元；

2、所述的線圈信號單元包括放大電路、隔離運放和輸出電路，放大電路、隔離運放和輸出電路依次電信號連接，輸出電路電信號連接DSP單元；

3、所述的DSP單元包括電信號連接的信號采集單元與處理單元，信號采集單元包括至少一片A/D轉換芯片，信號采集單元連接信號單元和線圈信號單元，處理單元連接處理器ARM單元；

4、所述的信號采集單元包括連接A/D轉換芯片的FPGA現場可編程門陣列芯片，FPGA現場可編程門陣列芯片連接處理單元。

在發電機正常運行時，本實用新型中前置機連續采集發電機氣隙磁場在微分探測線圈中所感應的波形信號、發電機的定子電壓、電流，轉子電壓、電流。通過對信號的處理，前置機及后置機軟件對波形數據加以計算、對比，最后確認轉子槽中繞組是否有匝間短路發生，并通過鍵相信號及機組軸承振動的情況來確定匝間短路發生的位置(槽位)及故障的嚴重程度。

為了實現上述任務，本實用新型采取如下的技術解決方案：

前置機：采用ARM+DSP平臺搭建而成，由信號單元、線圈信號單元、DSP單元、處理器ARM單元構成。

1).信號單元：用于接入發電機的電壓和電流等信號，并轉換為A/D信號輸入到DSP板。

2).線圈信號單元：用于采集微分探測線圈信號并轉換為A/D信號到DSP板。

3).DSP單元：采集電壓、電流信號，采集探測線圈信號；波形及計算結果送入ARM管理板。

4).處理器ARM單元：用于管理前置機系統、顯示波形、診斷故障、數據存儲及與臺置機通訊。

前置機的工作步驟如下：

1).發電機電氣信號轉換

發電機的定子電壓、定子電流接入到信號單元經放大、濾波后轉換為A/D可接收的電壓信號，到DSP單元信號采集單元A/D。

2).微分探測線圈信號轉換

線圈測量的感應電壓信號輸入到線圈信號單元后的端子，信號經過放大電路、隔離運放和輸出電路，經背板輸入到DSP單元信號采集單元A/D。

3).DSP單元信號采集與處理

發電機電氣信號及微分探測線圈測量的信號輸入到DSP單元上的信號采集單元A/D進行模數變換。DSP單元對多個電氣信號同時采樣，其中發電機電氣量的采集頻率為5k，微分探測線圈信號的采集頻率為50k，采樣同時對電壓、電流、有功、無功等進行計算。采集數據及計算結果定時傳送到處理器ARM單元。

4).處理器ARM單元數據采集、顯示