分布式发电机转子绕组匝间短路故障在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种分布式发电机转子绕组匝间短路故障在线监测装置。它包括至少一台连接发电机的前置机和后置机，前置机包括电源单元、信号单元、线圈信号单元、ＤＳＰ单元和处理器ＡＲＭ单元，信号单元连接发电机定子，线圈信号单元连接设置在发电机上的探测线圈，信号单元和线圈信号单元连接ＤＳＰ单元，ＤＳＰ单元连接处理器ＡＲＭ单元，处理器ＡＲＭ单元通过ＴＣＰ／ＩＰ协议连接后置机。本实用新型专利技术是一种在线监测装置，可以在不同工况下判断出发电机转子是否存在匝间短路，同时可以定量的计算出发电机转子发生匝间短路时，短路转子绕组的具体匝数；将磁同密度曲线作为辅助判断一种重要的方式，防止误报警的发生。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发电机
，具体涉及一种发电机转子的故障检测装置。(二)
技术介绍
在已运行的汽轮发电机中，转子绕组匝间短路故障占转子绝缘故障的比重较大，由于设 计、制造的缺陷或运行、检修工艺不当，都是发生转子绕组匝间短路的原因。转子绕组存在 匝间短路常常导致发电机无功功率下降，轴承振动增加，甚至导致接地故障发生，使转子磁 化，严重者还将烧伤轴颈和轴瓦，对机组本身的安全稳定运行构成很大的威胁。因此进行匝 间短路故障的早期预报是十分必要的。国家机械部在2005年颁布了 JB/T8446-2005标准，代替JB/T8446-1996标准。在标准中 分别提出了两种诊断方法 一种是静止状态下的交流阻抗法，另一种是实际运行工况下的探 测线圈波形法。静止状态下交流阻抗法不能在实际运行工况下进行检测，其检测的条件与实际运行工况 的等价性也较差，并且实际运行中的动态匝间短路往往随转子的静止而消失或减轻，无法捕 捉动态匝间短路故障。另外，这些方法也不能测得故障槽位，仅能作为分析短路故障及其发 展趋势的参考。(三)
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种应用于电厂发电机转子绕组匝间短路在线监测与故障诊 断的操作简单、安全准确的在线监测装置。本技术的目的是这样实现的它包括至少一台连接发电机的前置机和后置机，前置 机包括电源单元、信号单元、线圈信号单元、DSP单元和处理器ARM单元，信号单元连接 发电机定子，线圈信号单元连接设置在发电机上的探测线圈，信号单元和线圈信号单元连接 DSP单元，DSP单元连接处理器ARM单元，处理器ARM单元通过TCP/IP协议连接后置机。本技术还有这样一些结构特征1、 所述的信号单元包括电压互感器、电流互感器、放大器电路和滤波电路，电压互感 器、电流互感器、放大器电路和滤波电路依次电信号连接，滤波电路电信号连接DSP单元；2、 所述的线圈信号单元包括放大电路、隔离运放和输出电路，放大电路、隔离运放和 输出电路依次电信号连接，输出电路电信号连接DSP单元；3、 所述的DSP单元包括电信号连接的信号采集单元与处理单元，信号采集单元包括至少一片A/D转换芯片，信号采集单元连接信号单元和线圈信号单元，处理单元连接处理器 ARM单元；4、所述的信号采集单元包括连接A/D转换芯片的FPGA现场可编程门阵列芯片，FPGA 现场可编程门阵列芯片连接处理单元。在发电机正常运行时，本技术中前置机连续采集发电机气隙磁场在微分探测线圈中 所感应的波形信号、发电机的定子电压、电流，转子电压、电流。通过对信号的处理，前置 机及后置机软件对波形数据加以计算、对比，最后确认转子槽中绕组是否有匝间短路发生， 并通过键相信号及机组轴承振动的情况来确定匝间短路发生的位置(槽位)及故障的严重程 度。为了实现上述任务，本技术采取如下的技术解决方案前置机采用ARM+DSP平台搭建而成，由信号单元、线圈信号单元、DSP单元、处理 器ARM单元构成。1) .信号单元用于接入发电机的电压和电流等信号，并转换为A/D信号输入到DSP板。2) .线圈信号单元用于采集微分探测线圈信号并转换为A/D信号到DSP板。3) .DSP单元采集电压、电流信号，采集探测线圈信号；波形及计算结果送入ARM管 理板。4) .处理器ARM单元用于管理前置机系统、显示波形、诊断故障、数据存储及与台置机 通讯。前置机的工作步骤如下1) .发电机电气信号转换发电机的定子电压、定子电流接入到信号单元经放大、滤波后转换为A/D可接收的电压 信号，到DSP单元信号采集单元A/D。2) .微分探测线圈信号转换线圈测量的感应电压信号输入到线圈信号单元后的端子，信号经过放大电路、隔离运放 和输出电路，经背板输入到DSP单元信号采集单元A/D。3) .DSP单元信号采集与处理发电机电气信号及微分探测线圈测量的信号输入到DSP单元上的信号采集单元A/D进行 模数变换。DSP单元对多个电气信号同时采样，其中发电机电气量的采集频率为5k，微分探 测线圈信号的采集频率为50k,采样同时对电压、电流、有功、无功等进行计算。采集数据及 计算结果定时传送到处理器ARM单元。4) .处理器ARM单元数据采集、显示处理器ARM单元每lms读取一次DSP单元保存的波形数据和计算数据，每秒抽取时间长度为100ms的一段波形与数据，显示出发电机电气参量、键相信号和探测线圈的波形；显 示电压、电流、有功、无功等计算后的数值；5).处理器ARM单元检测转于探测线圈信号进行故障诊断根据键相信号判断发电机转子N，S极，并确定发电机大齿的位置。将监测到的发电机组 的微型探测线圈感应电势波形数据，对各槽的峰值进行计算，计算出每个周期的各槽波峰和 波谷位置，并进行根据JB/T8446-2005标准提供的公式同号线圈电压之差 0/ 同号线圈电压较大者 X0 ，如果按上式算得比值大于所算得数据时，判定被测转子存在匝间短路45100%转子被测槽数6).故障检测处理无故障发生时，处理器ARM单元记录下不同工况下的数据，作为模板使用。 在发电机空载时，计算出磁通密度曲线的特征数据。如果计算有故障发生时，对感应电 势进行积分得到磁通密度曲线，调整发电机的有功、无功，移动磁通密度曲线同时调用此时 工况下的模板，对故障进行精确定位，根据键相信号，可判断出发生故障的具体槽位。同时 自动保存故障数据，并通过继电器发出报警信号。 7).后置机数据处理若前置机与后置机间TCP/IP连接建立，前置机每秒传送一次波形数据(电气量、转速及 探测线圈)和计算结果到后置机中。后置机监测与显示前置机的各种状态，显示各发电机电 气量波形和转子探测线圈波形，并可按原计5)步骤对故障进行再次精确诊断。后置机可按 设定的时间间隔定时记录各电气量波形及探测线圈波形到硬盘中。后置机软件包括1. 在发电机空载时，计算磁通密度曲线的特征常数。2. 根据键相信号判断发电机转子N，S极，同时判断发电机大齿的位置，将检测到的各发 电机组的微型探测线圈感应电势波形数据，对各槽的峰值进行计算，计算出每个周期的各槽 波峰和波谷位置，根据JB/T8446-2005标准提供的公式判定被测转子是否存在匝间短路3. 如果计算有故障发生时，对感应电势进行积分得到磁通密度曲线，调整发电机的有功、 无功，移动磁通密度曲线，对故障进行精确定位，根据键相信号，可判断出发生故障的具体 槽位。同时自动保存故障数据。本技术的有益效果有1. 本装置是一种在线监测装置，可以在不同工况下判断出发电机转子是否存在匝间短 路。2. 可以定量的计算出发电机转子发生匝间短路时，短路转子绕组的具体匝数3. 键相信号的引入，可以判断出发电机的N、 S极，进而的指出发生短路具体槽位。4. 磁同密度曲线作为辅助判断一种重要的方式，防止误报警的发生。(四) 附图说明图1为本技术前置机结构示意图；图2为本技术前置机前面图；图3为本技术前置机DSP单元框图；图4为本技术前置机处理器ARM单元框图；图5为本技术程序流程图；图6-图7是有24个槽的2磁极转子的截面图以及感应电势的波形；图8是发电机空载时的波形；图9是发电机的负荷为满负荷的53%时的波形；图IO是发电机满负荷时的波形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式发电机转子绕组匝间短路故障在线监测装置，它包括至少一台连接发电机的前置机和后置机，其特征在于前置机包括电源单元、信号单元、线圈信号单元、ＤＳＰ单元和处理器ＡＲＭ单元，信号单元连接发电机定子，线圈信号单元连接设置在发电机上的探测线圈，信号单元和线圈信号单元连接ＤＳＰ单元，ＤＳＰ单元连接处理器ＡＲＭ单元，处理器ＡＲＭ单元通过ＴＣＰ／ＩＰ协议连接后置机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：国际平，王怀君，张晓彬，周文良，
申请(专利权)人：哈尔滨国力电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：93[]