一种抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其包括控制系统以及检测部件，所述控制系统包括，检测模块以及判定模块；本发明专利技术在抽水蓄能发电电动机内设置多组检测部件，对不同部位的不同数据进行检测，避免了单个检测部件容易受到电磁干扰的问题，使得数据获取更为精确，继而对不同的数据按照不同标准进行初步判定，获取不同部位不同检测数据的判定结果，再按照预设逻辑对初步判定结果设定优先级进行二次精确判定，保证了检测结果的准确与可靠，本发明专利技术能同时进行抽水蓄能发电电动机转子的电气故障检测与物理故障检测，提高了故障检测的范围，进而提高了抽水蓄能发电电动机转子转动时的安全性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置
本专利
为发电机转子故障检测领域，具体为一种抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置。
技术介绍
抽水蓄能电站可以利用电力负荷低谷时的电能将下游的水抽至上水库储存起来，在电力负荷高峰期放水至下水库发电，起到“削峰填谷”和事故备用的作用，抽水蓄能发电电动机在整个电站的安全稳定运行中起着重要作用，其性能优劣、适应程度，直接关系到电站乃至整个电网的安全稳定运行，对电站及电网都有着很大的影响，因抽水蓄能发电电动机具有双向旋转、启停频繁、多工况转换、过渡过程复杂等特点，其故障率一般来说要明显高于常规水轮发电机，现有故障检测装置虽能进行故障检测，但是检测方法单一，且容易受到电磁干扰，造成检测结果有误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，为此本专利技术提供一种抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，包括控制系统以及检测部件，所述控制系统包括，检测模块以及判定模块，所述检测模块包括，轴振动检测单元，其与轴振动感应器相连接，用以接收轴振动感应器发出的电动机转子轴振值Z信息，同时获取发电机励磁电流，建立发电机励电流I与电动机转子轴振值Z的波动曲线图，并计算出Z与I波动曲线的吻合度值，将信息记录后发送至判定模块；磁场电压检测单元，其与探测线圈相连，用以接收探测线圈发出的电压值U信息，并生成电压波形图，并将电压波形图上的波峰与发电机转子线圈相对应，将信息记录后发送至判定模块；交流阻抗检测单元，其与交流阻抗检测器相连接，用以接收所述交流阻抗检测器检测的交流阻抗值J的信息，并生成动态交流阻抗值曲线，判定曲线凸点个数，记录凸点幅值，将信息记录后发送至判定模块；物理故障检测单元，其脉冲涡流检测探头相连，用以接收脉冲涡流检测探头发出的脉冲反馈数值，将消息记录后发送至判定模块；定期检测单元，其与发电机电流检测器相连接，记录发电机空载时的空载电流，将空载电流发送至判定模块；所述判定模块包括，电气判定单元，其与所述检测模块相连接，用以接收检测模块不同检测单元发出的信息，根据不同检测单元发出的信息，采用不同的判定标准判定后生成初步判定信息；所述电气判定单元生成初步电气信息后进行二次判定，最终确定抽水蓄水发电电动机转子是否电气故障；物理判定单元，其与所述检测模块相连接，用以接收所述定期检测单元发出的信息，并判定抽水蓄能发电机转子是否出现物理故障；所述检测部件包括，轴振动感应器，探测线圈，交流阻抗检测器，脉冲涡流检测探头，所述轴振动感应器设置在抽水蓄能发电机转子转轴上，用以检测所述抽水蓄能发电机转子转轴的轴振值Z；所述探测线圈设置在抽水蓄能发电电动机转子的定子膛内，用以检测磁场切割探测线圈产生的电压U；所述交流阻抗检测器设置在抽水蓄能发电机内，用以检测抽水蓄能发电电动机工作时产生的交流阻抗值J，所述脉冲涡流检测探头设置在抽水蓄能发电机内转子中心处，用以检测不同方向的脉冲反馈数值Wi2。进一步地，本专利技术实施例在抽水蓄能发电机转子转轴上设置有轴振动感应器，所述检测模块的轴振动检测单元与所述轴振动感应器相连接，所述轴振动感应器用以检测电动机转子转轴的轴振值Z，正常工作情况下轴振值Z与发电机励磁电流I随动，呈正相关，所述轴振动检测单元实时接收轴振动传感器发出的轴振值Z，并获取发电机励磁电流I，建立轴振值波动值Z与励磁电流I的波动曲线图，并利用以下公式实时计算Z与I波动曲线的吻合度值，其中，n为转子运转时间，Zt表示t时刻电动机电子转轴振幅值，It表示t时刻励磁电流，K表示参数其与设备老化情况有关；将其记录为振动判定矩阵Z0(Z,I,ZS)，其中，Z表示发电机振动轴，I表示发电机励磁电流，ZS表示Z与I的曲线的吻合度值。进一步地，所述抽水蓄能发电机转子的定子膛内设置有探测线圈，所述抽水蓄能发电机转子旋转时产生的磁场切割所述探测线圈，继而，所述探测线圈产生电压U；所述检测模块的磁场电压检测单元实时获取所述探测线圈探测区域内的电压值U，并生成电压波形图，对应的，建立电压波形图矩阵B(B1,B2,B3,B4),其中B1表示第一波峰矩阵，B2表示第二波峰矩阵，B3表示第三波峰矩阵，B4表示第四波峰矩阵；对于第i波峰矩阵Bi(Bi1，Bi2，B0)，其中，Bi1表示第i波峰幅值变化值，Bi2表示第i波峰最大幅值，B0表示幅值变化参数；将所述电压波形图矩阵B实时发送至判定模块。进一步地，所述抽水蓄能发电机转子内设置有交流阻抗检测器，其用以实时检测转子交流阻抗值J，并将交流阻抗值J信息发送至检测模块的交流阻抗检测单元；所述检测模块的交流阻抗检测单元实时接收所述交流阻抗检测器发出的信息并生成动态交流阻抗值曲线，正常情况下，所述交流阻抗曲线呈光滑曲线，当发生匝路故障时，曲线会产生明显凸点；所述检测模块实时判定曲线光滑程度，并记录动态交流阻抗曲线凸点个数Jn以及对应凸点最大幅值Jm，将数据记录为转子交流阻抗矩阵J0(Jn，Jmi，Jn0，Jmi0)，其中，Jn表示动态交流阻抗曲线凸点个数,Jmi表示第i凸点最大1幅度值，Jn表示动态交流阻抗曲线预警凸点个数，其为预设值；Jmi0表示预设凸点对比参数，其为预设值；所述检测模块将转子交流阻抗矩阵J0实时发送至判定模块。进一步地，所述检测模块定期检测单元设置有定期检测矩阵D(T0，Ti，I0,Di)其中，T0表示检测周期，Ti表示第Ti次空载运行，i表示序号，i＝1,2,3...n，I0表示发电机初始状态空载电流，DI表示发电机第Ti次检测空载电流；所述发电机在初次使用时，首先进行初次空载运行，将初次空载运行的空载电流记录为发电机初始状态空载电流I0，对应的，每隔T0时间，控制发电机进行一次空载运行，将该次空载记录为第Ti次空载运行，对应的，将发电机第i次空载运行的空载电流记录为Di；所述检测模块的定期检测单元将所检测数据记录进定期检测矩阵D(T0，Ti，I0,Di)，并发送至判定模块。进一步地，所述物理故障检测单元，实时接收脉冲涡流检测探头发出的信息，所述物理故障检测单元其内部设置有物理故障检测矩阵W(W1,W2,W3,W4)，其中，W1表示第一脉冲区域矩阵，W2表示第二脉冲区域矩阵，W3表示第三脉冲区域矩阵，W4表示第四脉冲区域矩阵，对于第i脉冲区域矩阵Wi(Wi1，Wi2)，i＝1,2,3,4，其中Wi1表示脉冲方向，Wi2表示第i区域脉冲反馈数值；当抽水蓄能发电机停止运转时，所述检测模块控制所述脉冲电流检测探头对Wi1方向按照顺序实施脉冲检测，并记录对应方向的检测结果，将所有检测数据记录进物理故障检测矩阵W(W1,W2,W3,W4)，并将数据发送至判定模块。进一步地，所述判定模块与所述检测模块相连接，用以实时接收所述检测模块发出的信息，并进行故障判定，所述判定模块包括，电气故障判定单元以及物理故障判定单元；所述电器故障判定单元其内部设置有电气判定矩阵Q(Q1,Q2,Q3,Q4),其中，Q1表示轴振动判定信息，Q2表示磁场电压判定信息，Q3表示交流阻抗判定信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，包括：控制系统以及检测部件，所述控制系统包括，检测模块以及判定模块，所述检测模块包括，/n轴振动检测单元，其与轴振动感应器相连接，用以接收轴振动感应器发出的电动机转子轴振值Z信息，同时获取发电机励磁电流，建立发电机励磁电流I与电动机转子轴振值Z的波动曲线图，并计算出Z与I波动曲线的吻合度值，将信息记录后发送至判定模块；/n磁场电压检测单元，其与探测线圈相连，用以接收探测线圈发出的电压值U信息，并生成电压波形图，并将电压波形图上的波峰与发电机转子线圈相对应，将信息记录后发送至判定模块；/n交流阻抗检测单元，其与交流阻抗检测器相连接，用以接收所述交流阻抗检测器检测的交流阻抗值J的信息，并生成动态交流阻抗值曲线，判定曲线凸点个数，记录凸点幅值，将信息记录后发送至判定模块；/n物理故障检测单元，其脉冲涡流检测探头相连，用以接收脉冲涡流检测探头发出的脉冲反馈数值，将消息记录后发送至判定模块；/n定期检测单元，其与发电机电流检测器相连接，记录发电机空载时的空载电流，将空载电流发送至判定模块；/n所述判定模块包括，/n电气判定单元，其与所述检测模块相连接，用以接收检测模块不同检测单元发出的信息，根据不同检测单元发出的信息，采用不同的判定标准判定后生成初步判定信息；所述电气判定单元生成初步电气信息后进行二次判定，最终确定抽水蓄水发电电动机转子是否电气故障；/n物理判定单元，其与所述检测模块相连接，用以接收所述定期检测单元发出的信息，并判定抽水蓄能发电机转子是否出现物理故障；/n所述检测部件包括，轴振动感应器，探测线圈，交流阻抗检测器，脉冲涡流检测探头，所述轴振动感应器设置在抽水蓄能发电机转子转轴上，用以检测所述抽水蓄能发电机转子转轴的轴振值Z；所述探测线圈设置在抽水蓄能发电电动机转子的定子膛内，用以检测磁场切割探测线圈产生的电压U；所述交流阻抗检测器设置在抽水蓄能发电机内，用以检测抽水蓄能发电电动机工作时产生的交流阻抗值J，所述脉冲涡流检测探头设置在抽水蓄能发电机内转子中心处，用以检测不同方向的脉冲反馈数值Wi2。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，包括：控制系统以及检测部件，所述控制系统包括，检测模块以及判定模块，所述检测模块包括，
轴振动检测单元，其与轴振动感应器相连接，用以接收轴振动感应器发出的电动机转子轴振值Z信息，同时获取发电机励磁电流，建立发电机励磁电流I与电动机转子轴振值Z的波动曲线图，并计算出Z与I波动曲线的吻合度值，将信息记录后发送至判定模块；
磁场电压检测单元，其与探测线圈相连，用以接收探测线圈发出的电压值U信息，并生成电压波形图，并将电压波形图上的波峰与发电机转子线圈相对应，将信息记录后发送至判定模块；
交流阻抗检测单元，其与交流阻抗检测器相连接，用以接收所述交流阻抗检测器检测的交流阻抗值J的信息，并生成动态交流阻抗值曲线，判定曲线凸点个数，记录凸点幅值，将信息记录后发送至判定模块；
物理故障检测单元，其脉冲涡流检测探头相连，用以接收脉冲涡流检测探头发出的脉冲反馈数值，将消息记录后发送至判定模块；
定期检测单元，其与发电机电流检测器相连接，记录发电机空载时的空载电流，将空载电流发送至判定模块；
所述判定模块包括，
电气判定单元，其与所述检测模块相连接，用以接收检测模块不同检测单元发出的信息，根据不同检测单元发出的信息，采用不同的判定标准判定后生成初步判定信息；所述电气判定单元生成初步电气信息后进行二次判定，最终确定抽水蓄水发电电动机转子是否电气故障；
物理判定单元，其与所述检测模块相连接，用以接收所述定期检测单元发出的信息，并判定抽水蓄能发电机转子是否出现物理故障；
所述检测部件包括，轴振动感应器，探测线圈，交流阻抗检测器，脉冲涡流检测探头，所述轴振动感应器设置在抽水蓄能发电机转子转轴上，用以检测所述抽水蓄能发电机转子转轴的轴振值Z；所述探测线圈设置在抽水蓄能发电电动机转子的定子膛内，用以检测磁场切割探测线圈产生的电压U；所述交流阻抗检测器设置在抽水蓄能发电机内，用以检测抽水蓄能发电电动机工作时产生的交流阻抗值J，所述脉冲涡流检测探头设置在抽水蓄能发电机内转子中心处，用以检测不同方向的脉冲反馈数值Wi2。


2.根据权利要求1所述的抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，所述轴振动检测单元实时接收轴振动传感器发出的轴振值Z，并获取发电机励磁电流I，建立轴振值波动值Z与励磁电流I的波动曲线图，并利用以下公式实时计算Z与I波动曲线的吻合度值，



其中，n为转子运转时间，Zt表示t时刻电动机电子转轴振幅值，It表示t时刻励磁电流，K表示参数其与设备老化情况有关；
将其记录为振动判定矩阵Z0(Z,I,ZS)，其中，Z表示发电机振动轴，I表示发电机励磁电流，ZS表示Z与I的曲线的吻合度值。


3.根据权利要求1所述的抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，所述磁场电压检测单元实时获取所述探测线圈发送的电压值U，并生成电压波形图，对应的，建立电压波形图矩阵B(B1,B2,B3,B4),其中B1表示第一波峰矩阵，B2表示第二波峰矩阵，B3表示第三波峰矩阵，B4表示第四波峰矩阵；对于第i波峰矩阵Bi(Bi1，Bi2，B0)，其中，Bi1表示第i波峰幅值变化值，Bi2表示第i波峰最大幅值，B0表示幅值变化参数；将所述电压波形图矩阵B实时发送至判定模块。


4.根据权利要求1所述的抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，所述交流阻抗检测单元实时接收所述交流阻抗检测器发出的交流阻抗值J，并生成动态交流阻抗值曲线，所述检测模块实时判定曲线光滑程度，并记录动态交流阻抗曲线凸点个数Jn以及对应凸点最大幅值Jm，将数据记录为转子交流阻抗矩阵J0(Jn，Jmi，Jn0，Jmi0)，其中，Jn表示动态交流阻抗曲线凸点个数,Jmi表示第i凸点最大1幅度值，Jn表示动态交流阻抗曲线预警凸点个数，其为预设值；Jmi0表示预设凸点对比参数，其为预设值；所述检测模块将转子交流阻抗矩阵J0实时发送至判定模块。


5.根据权利要求1所述的抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，所述定期检测单元设置有定期检测矩阵D(T0，Ti，I0,Di)其中，T0表示检测周期，Ti表示第Ti次空载运行，i表示序号，i＝1,2,3...n，I0表示发电机初始状态空载电流，DI表示发电机第Ti次检测空载电流；抽水蓄能发电电动机在初次使用时，首先进行初次空载运行，所述定期检测单元初次空载运行的空载电流记录为发电机初始状态空载电流I0，对应的，每隔T0时间，控制发电机进行一次空载运行，将该次空载记录为第Ti次空载运行，对应的，将发电机第i次空载运行的空载电流记录为Di；所述检测模块的定期检测单元将所检测数据记录进定期检测矩阵D(T0，Ti，I0,Di)，并发送至判定模块。


6.根据权利要求1所述的抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，所述物理故障检测单元，实时接收脉冲涡流检测探头发出的信息，所述物理故障检测单元其内部设置有物理故障检测矩阵W(W1,W2,W3,W4)，其中，W1表示第一脉冲区域矩阵，W2表示第二脉冲区域矩阵，W3表示第三脉冲区域矩阵，W4表示第四脉冲区域矩阵，对于第i脉冲区域矩阵Wi(Wi1，Wi2)，i＝1,2,3,4，其中Wi1表示脉冲方向，Wi2表示第i区域脉冲反馈数值；当抽水蓄能发电机停止运转时，所述检测模块控制所述脉冲电流检测探头对Wi1方向按照顺序实施脉冲检测，并记录对应方向的检测结果，将所有检测数据记录进物理故障检测矩阵W(W1,W2,W3,W4)，并将数据发送至判定模块。


7.根据权利要求1所述的抽水蓄能发电电动机转子故障离线检测装置，其特征在于，所述电器故障判定单元其内部设置有电气判定矩阵Q(Q1,Q2,Q3,Q4),其中，Q1表示轴振动判定信息，Q2表示磁场电压判定信息，Q3表示交流阻抗判定信息，Q4表示定期检测判定信息；所述电气判定矩阵Q用以储存电气判定单元初步判定的结果，所述电气故障判定单元根据电气判定矩阵Q内的信息，进行二次判定，最终确定抽水蓄能发电机转子是否发生故障；
当所述电器故障判定单元接收到所述检测模块电压波形图矩阵B(B1,B2,B3,B4)信息后，进行磁场电压判定，所述电气故障判定单元预设有磁场电压判定系数U1,U2,将第i波峰幅值变化值Bi1与磁场电压判定系数进行比较后产生判定信息；
判定时，当Bi1<U1时，初步判定发动机转子运转正常，同时生成磁场电压判定运转正常信息G0，将该信息储存在Q2内；
判定时，当U1<Bi1<U2时，初步判定发动机转子第i位置发生轻微匝间短路，同时生成磁场电压判定第一故障信息G01，生成故障位置信息W0i，并将第一故障信息G01以及故障位置信息W0i储存在Q2内；
判定时，当U2<Bi1时，初步判定发动机转子第i位置发生严重匝间短路，同时生成磁场电压判定第二故障信息G02，生成故障位置信息W0i，并将第二故障信息以及故障位置信息W0i储存在Q2内；
当所述电器故障判定单元接收到所述检测模块轴振动检测单元发出的振动判定矩阵Z0(Z,I,ZS)信息后，进行轴振动判定，电气故障判定单元预设有轴振动判定系数ZS1,ZS2预设有轴振动判定系数，电气故障判定单元将曲线吻合度值ZS与轴振动判定系数做比较产生判定信息；
判定时，当ZS<ZS1时，初步判定发动机转子运转正常，同时生成轴振动判定运转正常信息G0，将该信息其记录进Q1内；
当ZS1<ZS<ZS2时，初步判定...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，商曾，崔博涛，董瑞靖，邓良超，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网新源控股有限公司，新疆阜康抽水蓄能有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11