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輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路在線監(jiān)測(cè)定位方法及裝置

閱讀:1029發(fā)布:2020-07-01

專利匯可以提供輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路在線監(jiān)測(cè)定位方法及裝置專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 公開(kāi)了三種 水 輪發(fā) 電機(jī) 轉(zhuǎn)子 匝 間 短路 在線監(jiān)測(cè) 定位 方法及裝置,屬于 水輪發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子監(jiān)測(cè)保護(hù)技術(shù);旨在提供三種可對(duì)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)定位的方法及裝置。用感應(yīng)線圈對(duì)已編號(hào)定位的各磁極的感應(yīng)電勢(shì) 波形 作同步實(shí)時(shí)采集,傳給微機(jī),算出各磁極感應(yīng)電勢(shì)峰值平均值ep、極點(diǎn)平均值vp,將感應(yīng)電勢(shì)最小峰值emin、感應(yīng)電勢(shì)最小極點(diǎn)值vmin與ep、vp對(duì)應(yīng)比較并作出判斷。裝置一包括定位識(shí)別標(biāo)識(shí)(11)、第一、二隔離 電路 (13、7)、微機(jī)(3)、 位置 傳感器 (12)、濾波放大電路(8)、、A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、磁極感應(yīng)線圈(9)、分頻電路(15)和整形電路(16)以及顯示器(5);在此 基礎(chǔ) 上裝置二增加極點(diǎn)放大電路(6)。,下面是輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路在線監(jiān)測(cè)定位方法及裝置專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路在線監(jiān)測(cè)定位方法,其特征在于: 1)在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極,并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī); 2)利用感應(yīng)線圈獲得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形,再進(jìn)行濾波放大后,通過(guò)同步實(shí)時(shí)采集,將各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī); 3)微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù),算出轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值ei,并根據(jù)ei按下列公式算出各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值平均值ep、各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值與平均值的相對(duì)值γi;并在各個(gè)γi中找出最小相對(duì)值γimin: <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>g</mi> </munderover> <msub> <mi>e</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mi>g</mi> </mfrac> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&gamma;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>e</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>e</mi> <mi>p</mi> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mn>100</mn> <mo>%</mo> </mrow> 其中,g為磁極的個(gè)數(shù)、i為第某個(gè)磁極; 4)按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最小磁極波電勢(shì)相對(duì)值γimin′確定匝間短路整定值γzd=γimin′×k,將γzd輸入微機(jī),k為靈敏系數(shù); 5)微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若γimin≤γzd,則表明轉(zhuǎn)子的第i號(hào)磁極發(fā)生匝間短路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位方 法,其特征在于:步驟3)中各磁極感應(yīng)電勢(shì)峰值平均值?按公式〉一 c .gp="!,,加n計(jì)算;其中,e^為各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值e,.中的最小值。
3. —種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位方法,其特征在于:1) 在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極, 并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集 到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);2) 利用感應(yīng)線圈獲得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形,經(jīng)濾波 放大,由極點(diǎn)檢波放大電路將該感應(yīng)電勢(shì)波形中的近似直線段的中間部分 自動(dòng)去掉、留下的峰值部分經(jīng)再次放大后得到峰值極點(diǎn)放大波形,通過(guò)同 步實(shí)時(shí)采集將其波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);3) 微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)極點(diǎn)波形數(shù)據(jù),算出轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各 磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值v,,并根據(jù)v,按下列公式算出各磁極的感應(yīng)電勢(shì) 波峰極點(diǎn)平均值Vp、各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值與極點(diǎn)平均值的相對(duì)值并在各個(gè)A中找出最小相對(duì)值A(chǔ)min:》,4) 按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最小波峰極點(diǎn)相對(duì)值A(chǔ)min'確定匝間短路整定值formula see original document page 4,將/L輸入微機(jī); .5)微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若Amin《;^,則表明轉(zhuǎn)子的第 /個(gè)磁極發(fā)生匝間短路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位方 法,其特征在于:步驟3)中各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)平均值v^按公式formula see original document page 4,計(jì)算;其中,、:為各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值V,.中的最小 g-1值。
5. —種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位方法,其特征在于-1) 在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為r磁極,并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集 到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);2) 利用感應(yīng)線圈獲得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)濾波放大后 的波形,或?qū)⒃儆蓸O點(diǎn)檢波放大電路將該感應(yīng)電勢(shì)波形中的近似直線段的 中間部分自動(dòng)去掉、留下的峰值部分經(jīng)再次放大后得到波峰極點(diǎn)放大波形, 通過(guò)同步實(shí)時(shí)采集將其波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);3) 微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù)或極點(diǎn)波形數(shù)據(jù),通過(guò)小波變 換,得到一組含有明顯故障奇異性特征的波形數(shù)據(jù),從中找出轉(zhuǎn)子一個(gè)周 期內(nèi)最大絕對(duì)值W;4) 按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)經(jīng)小波變換后的最大絕對(duì)值^/確定匝間短路整定值formula see original document page 4,將w^輸入微機(jī);5)微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若^》>^,則表明轉(zhuǎn)子的第/個(gè) 磁極發(fā)生匝間短路。
6. —種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位方法的裝置,其特征在于:包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子大軸(10)上與任意一個(gè) 磁極位置對(duì)應(yīng)的定位識(shí)別標(biāo)識(shí)(11),設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上并通過(guò)第一隔離 電路(13)與微機(jī)(3)連接的位置傳感器(12),設(shè)置在發(fā)電機(jī)內(nèi)壁上并 依次通過(guò)濾波放大電路(8)、第二隔離電路(7)以及A/D轉(zhuǎn)換電路(4) 與微機(jī)(3)連接的磁極感應(yīng)線圈(9),接在微機(jī)(3)與第二隔離電路(7) 之間的分頻電路(15)和整形電路(16),與微機(jī)(3)連接的顯示器(5) 和按鍵(17)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于:微機(jī)(3)通過(guò)串行隔 離通訊電路(14)與上位微機(jī)(1)連接,匝間短路報(bào)警電路(2)與微機(jī)(3)連接。
8. —種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求3或4或5所述的水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線 監(jiān)測(cè)定位方法的裝置,其特征在于:包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子大軸(10)上與任意 一個(gè)磁極位置對(duì)應(yīng)的定位識(shí)別標(biāo)識(shí)(ll),設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上并通過(guò)第一 隔離電路(13)與微機(jī)(3)連接的位置傳感器(12),設(shè)置在發(fā)電機(jī)內(nèi)壁 上并依次通過(guò)濾波放大電路(8)、第二隔離電路(7)、極點(diǎn)檢波放大電路(6)以及A/D轉(zhuǎn)換電路(4)與微機(jī)(3)連接的磁極感應(yīng)線圈(9),接在 微機(jī)(3)與第二隔離電路(7)之間的分頻電路(15)和整形電路(16), 與微機(jī)(3)連接的顯示器(5)和按鍵(17)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置,其特征在于:微機(jī)(3)通過(guò)串行隔 離通訊電路(14)與上位微機(jī)(1)連接,匝間短路報(bào)警電路(2)與微機(jī) (3)連接。

說(shuō)明書(shū)全文

輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路在線監(jiān)測(cè)定位方法及裝置

技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明涉及三種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位方法, 尤其涉及三種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位的方法;本發(fā)明還涉 及分別實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。

背景技術(shù):在目前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路技術(shù)中,研究汽輪發(fā)電機(jī)的很 多,而研究水輪發(fā)電機(jī)的很少。由于汽輪發(fā)電機(jī)是隱極式的,只有兩個(gè)磁 極,其匝間短路反映在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi);而水輪發(fā)電機(jī)是凸極式的,有很多個(gè) 磁極,其匝間短路反映在轉(zhuǎn)子的磁極內(nèi)。汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子槽內(nèi)匝數(shù)較少, 一般只有幾匝,當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)其特征較明顯,容易辨別;而水輪發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子磁極內(nèi)匝數(shù)較多, 一般為幾十匝,當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)其特征不明顯, 不容易辨判別。水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不同于汽輪發(fā)電機(jī),因而用氣隙感應(yīng)電 勢(shì)波形來(lái)分析、判斷匝間短路的方法也相應(yīng)不同。

眾所周知,水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈相鄰匝間的絕緣層材料很薄,轉(zhuǎn)子也 比較龐大,受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)離心的作用以及層間絕緣老化的影響,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子匝間短路時(shí)有發(fā)生。水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路的危害極大:它會(huì)使轉(zhuǎn)子 電流增大、繞組溫度升高,尤其是短路點(diǎn)局部溫度過(guò)高將會(huì)損壞轉(zhuǎn)子線圈 及其芯,擴(kuò)大事故;同時(shí),由于轉(zhuǎn)子磁力不平衡,還會(huì)加劇機(jī)組振動(dòng), 威脅發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。

目前,主要釆用以下三種方法來(lái)判別水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間是否發(fā)生短 路:①直流電組測(cè)試法,②作發(fā)電機(jī)空載、短路試驗(yàn),③測(cè)量轉(zhuǎn)子的交流阻抗和功率損耗試驗(yàn)。然而,由于轉(zhuǎn)子繞組的電阻很低,采用方法①很難

發(fā)現(xiàn)匝間短路故障;受到測(cè)量裝置精度的影響,方法②同樣也很難發(fā)現(xiàn)匝 間短路故障。方法③雖能夠發(fā)現(xiàn)匝間短路故障,但必須退出電網(wǎng)運(yùn)行或停 機(jī)檢修時(shí)才能進(jìn)行,不能動(dòng)態(tài)檢測(cè);即便如此,也必須花費(fèi)大量的時(shí)間去 查找短路點(diǎn)的具體位置,這無(wú)疑會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。

目前,還沒(méi)有一種能夠在線監(jiān)測(cè)定位水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路故 障的方法,更沒(méi)有一種能夠?qū)λ啺l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路故障進(jìn)行在線 監(jiān)測(cè)定位的裝置。

發(fā)明內(nèi)容:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷,本發(fā)明旨在提供一種水 輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān)測(cè)定位方法,利用該方法不僅能夠?qū)λ啺l(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)子是否發(fā)生匝間短路故障、以及發(fā)生故障的具體位置作出快速、準(zhǔn) 確的判斷,從而達(dá)到縮短停機(jī)檢修時(shí)間、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的;本發(fā)明的 另一個(gè)目的是提供另外一種靈敏度更高的水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路在線監(jiān) 測(cè)定位方法;另外,本發(fā)明的目的還在于提供兩種分別實(shí)現(xiàn)上述方法的兩 種裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所提供的方法一采用以下技術(shù)方案:

1) 在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極, 并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集 到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);

2) 利用感應(yīng)線圈獲得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形,再進(jìn)行 濾波放大后,通過(guò)同步實(shí)時(shí)采集,將各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);

3)微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù),算出轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極 的感應(yīng)電勢(shì)峰值e,,并根據(jù)e,按下列公式算出各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值平均值 各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值與平均值的相對(duì)值^;并在各個(gè)/,.中找出最小

相對(duì)值,;min:

g

》,

^ 一

,,=~^xl00%

其中,g為磁極的個(gè)數(shù)、/為第某個(gè)磁極;

4) 按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最小磁極波電勢(shì)相對(duì)值y,min'確定匝 間短路整定值&二r,miii' x*,將&輸入微機(jī),t為靈敏系數(shù);

5) 微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若y,.min《^,則表明轉(zhuǎn)子的第 /號(hào)磁極發(fā)生匝間短路。

為了提高檢測(cè)靈敏度,本發(fā)明方法一可采用以下優(yōu)選方案:步驟3)

〉>.—g .

中各磁極感應(yīng)電勢(shì)峰值平均值?按公式?=^~^計(jì)算;其中,e^為各

磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值e,.中的最小值。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所提供的方法二采用以下技術(shù)方案:

1)在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極,

并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集到的"磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);

2) 利用感應(yīng)線圈獲得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形,經(jīng)濾波 放大,由極點(diǎn)檢波放大電路將該感應(yīng)電勢(shì)波形中的近似直線段的中間部分 自動(dòng)去掉、留下的峰值部分經(jīng)再次放大后得到峰值極點(diǎn)放大波形,通過(guò)同 步實(shí)時(shí)采集將其波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);

3) 微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)極點(diǎn)波形數(shù)據(jù),算出轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各 磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值v,.,并根據(jù)v,按下列公式算出各磁極的感應(yīng)電勢(shì) 波峰極點(diǎn)平均值v"各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值與極點(diǎn)平均值的相對(duì)值 A;并在各個(gè)A中找出最小相對(duì)值A(chǔ)min:

formula see original document page 10

4) 按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最小波峰極點(diǎn)相對(duì)值A(chǔ)min'確定匝間 短路整定值^/= Amin' x)t,將y^輸入微機(jī);

5) 微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若Amin《/^,則表明轉(zhuǎn)子的第 /個(gè)磁極發(fā)生匝間短路。

為了提高檢測(cè)靈敏度,本發(fā)明方法二可采用以下優(yōu)選方案:步驟3)

中各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)平均值^按公式^=^"7^計(jì)算;、U為各

formula see original document page 10

磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值v,中的最小值。法三采用以下技術(shù)方案-

1) 在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極, 并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集 到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);

2) 利用感應(yīng)線圈獲得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)濾波放大后 的波形,或?qū)⒃儆蓸O點(diǎn)檢波放大電路將該感應(yīng)電勢(shì)波形中的近似直線段的 中間部分自動(dòng)去掉、留下的峰值部分經(jīng)再次放大后得到波峰極點(diǎn)放大波形, 通過(guò)同步實(shí)時(shí)采集將其波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);

3) 微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù)或極點(diǎn)波形數(shù)據(jù),通過(guò)小波變 換,得到一組含有明顯故障奇異性特征的波形數(shù)據(jù),從中找出轉(zhuǎn)子一個(gè)周 期內(nèi)最大絕對(duì)值^;

4) 按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)經(jīng)小波變換后的最大絕對(duì)值M^'確定匝 間短路整定值^^=^/ ,將H^輸入微機(jī);

5) 微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若^i》Mg,則表明轉(zhuǎn)子的第/個(gè) 磁極發(fā)生匝間短路。

為了實(shí)現(xiàn)上述方法一,本發(fā)明所提供的裝置一采用以下技術(shù)方案:它 包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子大軸上與任意一個(gè)磁極位置對(duì)應(yīng)的定位識(shí)別標(biāo)識(shí),設(shè)置在 發(fā)電機(jī)支架上并通過(guò)第一隔離電無(wú)與微機(jī)連接的位置傳感器,設(shè)置在發(fā)電 機(jī)內(nèi)壁上并依次通過(guò)濾波放大電路、第二隔離電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路與微 機(jī)連接的磁極感應(yīng)線圈,接在微機(jī)與第二隔離電路之間的分頻電路和整形 電路,與微機(jī)連接的顯示器和按鍵。微機(jī)通過(guò)串行隔離通訊電路與上位微機(jī)連接,匝間短路報(bào)警龜路與微 機(jī)連接。

為了實(shí)現(xiàn)上述方法二和方法三,本發(fā)明所提供的裝置二采用以下技術(shù) 方案:它包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子大軸上與任意一個(gè)磁極位置對(duì)應(yīng)的定位識(shí)別標(biāo)識(shí), 設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上并通過(guò)第一隔離電路與微機(jī)連接的位置傳感器,設(shè)置 在發(fā)電機(jī)內(nèi)壁上并依次通過(guò)濾波放大電路、第二隔離電路、極點(diǎn)檢波放大 電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路與微機(jī)連接的磁極感應(yīng)線圈,接在微機(jī)與第二隔離 電路之間的分頻電路和整形電路,與微機(jī)連接的顯示器和按鍵。

微機(jī)通過(guò)串行隔離通訊電路與上位微機(jī)連接,匝間短路報(bào)警裝置與微 機(jī)連接。

在上述裝置一、裝置二的技術(shù)方案中,濾波放大電路的作用是通過(guò)低 通濾波器將高次諧波濾掉,并將電勢(shì)信號(hào)放大以便于微機(jī)處理;第一隔離 電路、第二隔離電路是為了與現(xiàn)場(chǎng)隔離,增加硬件抗干擾能力;極點(diǎn)檢波 放大電路是將最能表征匝間短路故障的波頂部分進(jìn)行放大,以提高故障識(shí) 別能力和匝間短路保護(hù)靈敏度;A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量;整 形電路和分頻電路一方面是為了進(jìn)行頻率計(jì)算用,以便實(shí)現(xiàn)同步采樣,另 一方面是在沒(méi)有位置信號(hào)時(shí)作為波形同步顯示;串行隔離通訊電路是將各 個(gè)磁極的工作狀態(tài)、匝間短路情況以及故障點(diǎn)的位置送往上位微機(jī),以便 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè);匝間短路報(bào)警電路由隔離電路和繼電器組成,當(dāng)發(fā)生匝間 短路時(shí)便可發(fā)出故障報(bào)警信號(hào);位置傳感器用于確定匝間短路故障的位置。

工作原理:將設(shè)置有定位識(shí)別標(biāo)識(shí)的磁極定為1#磁極,然后依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào),在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,當(dāng)"磁極經(jīng)過(guò)位置傳感器時(shí)就會(huì)產(chǎn)生 一個(gè)信號(hào),該信號(hào)就表示1#磁極在轉(zhuǎn)子上所處的物理位置;同時(shí),當(dāng)1#

磁極經(jīng)過(guò)感應(yīng)線圈時(shí),其感應(yīng)電勢(shì)波形就是1#磁極的波形;于是,其它各 個(gè)磁極的物理位置便可依次確定。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,各個(gè)磁極磁場(chǎng)經(jīng)過(guò) 感應(yīng)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),若某磁極的匝間存在短路,則該磁極的磁場(chǎng) 強(qiáng)度就會(huì)相應(yīng)減小,并通過(guò)感應(yīng)線圈的電勢(shì)波形反映出來(lái)。

與現(xiàn)有技術(shù)比較,本發(fā)明方法由于采用了上述技術(shù)方案,利用氣隙感 應(yīng)電勢(shì)波形來(lái)分析、判斷轉(zhuǎn)子匝間短路,因此徹底克服了傳統(tǒng)方法不能在 線監(jiān)測(cè)、不能在線定位的缺陷;同時(shí),由于采用了同步采樣方式,因此避 免了發(fā)電機(jī)頻率變化帶來(lái)的測(cè)量誤差,提高了檢測(cè)靈敏度。另外,本發(fā)明 裝置由于采用了上述技術(shù)方案,因此不需要停機(jī)即可在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中快速 診斷轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路,保證了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全;同時(shí),還能在線 診斷短路點(diǎn)的物理位置,減少了查找故障點(diǎn)的時(shí)間、提高了經(jīng)濟(jì)效益。本 發(fā)明對(duì)匝間短路故障點(diǎn)所在磁極位置的判斷準(zhǔn)確率為100%,磁極感應(yīng)電勢(shì) 測(cè)量相對(duì)值誤差、磁極感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)相對(duì)值誤差為0.5%,分辨率為 0. 1%,頻率測(cè)量誤差為0. 1%。

附圖說(shuō)明:

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2是水輪發(fā)電機(jī)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形圖;

圖3是水輪發(fā)電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)波形圖經(jīng)極點(diǎn)檢波放大后的峰值放大圖; 圖4是水輪發(fā)電機(jī)各磁極感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)小波變換后的波形圖。圖中:上位微機(jī)l 匝間短路報(bào)警電路2 微機(jī)3 A/D轉(zhuǎn)換電路4 顯示器5 極點(diǎn)檢波放大電路6 第二隔離電路7 濾波放大電路8 磁極感應(yīng)線圈9 轉(zhuǎn)子大軸IO 定位識(shí)別標(biāo)識(shí)ll 位置傳感器12 第 一隔離電路13 串行隔離通訊電路14 分頻電路15 整形電路16按 鍵17

具體實(shí)施方式:下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)

明:

實(shí)施例l,如圖2所示,本發(fā)明所提供的方法一通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):

1) 在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極, 并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集 到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);

2) 磁極感應(yīng)線圈安裝于定子內(nèi)壁上或內(nèi)壁通風(fēng)孔處,利用感應(yīng)線圈獲 得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形,再進(jìn)行濾波放大后,通過(guò)同步 實(shí)時(shí)采集,將各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);

3) 微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù),算出轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極 的感應(yīng)電勢(shì)峰值e,,并根據(jù)e,按下列公式算出各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值平均值

ep、各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值與平均值的相對(duì)值;o;并在各個(gè)磁極波電勢(shì)相 對(duì)值^中找出最小磁極波電勢(shì)最小相對(duì)值^min:

formula see original document page 14其中,g為磁極的個(gè)數(shù)、/為第某個(gè)磁極;4) 按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最小磁極波電勢(shì)相對(duì)值^min'確定匝 間短路整定值;^ = /,1^11' ,將L輸入微機(jī);A為靈敏系數(shù),在此A:取 99%;5) 微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若r,.min《;^,則表明轉(zhuǎn)子的第 /號(hào)磁極發(fā)生匝間短路。例如:假設(shè)水輪發(fā)電機(jī)每個(gè)磁極有25匝線圈,正常運(yùn)行時(shí)最小磁極波 電勢(shì)比值幾min' =99. 8%,則匝間短路整定值;^=7,1^11' =99.8X99% =98.8%;當(dāng)?shù)?#磁極的某匝發(fā)生短路,則r3min下降為100%—1/25 = 96%, 其值小于整定值,則微機(jī)判斷為3號(hào)磁極發(fā)生匝間短路。為了提高判斷精度,步驟3)中各磁極感應(yīng)電勢(shì)峰值平均值ep可按公〉>,一 e ■式e,i-i'咖計(jì)算;其中,e^為各磁極的感應(yīng)電勢(shì)峰值^中的最小值。 g-l實(shí)現(xiàn)上述方法一的裝置如圖1所示:在轉(zhuǎn)子大軸10上對(duì)應(yīng)于任意一個(gè) 磁極的位置設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí)11,在發(fā)電機(jī)支架上設(shè)置通過(guò)第一隔離電路 13與微機(jī)3連接的位置傳感器12,在發(fā)電機(jī)內(nèi)壁上或內(nèi)壁的通風(fēng)口處設(shè)置 磁極感應(yīng)線圈9,該磁極感應(yīng)線圈依次通過(guò)濾波放大電路8、第二隔離電路 7以及A/D轉(zhuǎn)換電路4與微機(jī)3連接,分頻電路15和整形電路16接在第 二隔離電路7與微機(jī)3之間,顯示器5與微機(jī)3連接。為了輸入數(shù)據(jù),在 微機(jī)3上設(shè)有案鍵17;為了能夠發(fā)出報(bào)警信號(hào),在微機(jī)3上還可以接有匝 間短路報(bào)警電路2;為了便于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),微機(jī)3還可以通過(guò)串行隔離通訊電路14與上位微機(jī)1連接。實(shí)施例2,如圖3所示,本發(fā)明所提供的方法二通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):1) 在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極,并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集 到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);2) 磁極感應(yīng)線圈安裝于定子內(nèi)壁上或內(nèi)壁通風(fēng)孔處,利用感應(yīng)線圈獲 得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波形,經(jīng)濾波放大,由極點(diǎn)檢波放大 電路將該感應(yīng)電勢(shì)波形中的近似直線段的中間部分自動(dòng)去掉(即圖2中的 ab之間的區(qū)域)、留下的峰值部分經(jīng)再次放大后得到波峰極點(diǎn)放大波形, 通過(guò)同步實(shí)時(shí)釆集將其波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);3) 微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)極點(diǎn)波形數(shù)據(jù),算出轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各 磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值v,,并根據(jù)v,.按下列公式算出各磁極的感應(yīng)電勢(shì) 波峰極點(diǎn)平均值v,、各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值與極點(diǎn)平均值的相對(duì)值 A;并在各個(gè)磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)相對(duì)值A(chǔ)中找出最小相對(duì)值^min:,,—"iA =1x100%4)按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最小磁極感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)相對(duì)值 ^min'確定匝間短路整定值>^= Amin' x it ,并將/^輸入微機(jī);在此)t 取99%;5)微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若Amin《/L,則表明轉(zhuǎn)子的第 /號(hào)磁極發(fā)生匝間短路。例如:假設(shè)水輪發(fā)電機(jī)每個(gè)磁極有25匝線圈,正常運(yùn)行時(shí)最小磁極感 應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)相對(duì)值A(chǔ)min' =99.8%,則匝間短路整定值= A min '=99.8X99% = 98.8%;當(dāng)?shù)?#磁極的某匝發(fā)生短路,則Amin下降為 100%-10X 1/25 = 60% (以10倍放大倍數(shù)計(jì)算),其值小于整定值,則微機(jī) 判斷為3號(hào)磁極發(fā)生匝間短路。該方法具有很高的靈敏度。為了提高判斷精度,步驟3)中各磁極感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)平均值vp可按公式^='=,';、十算;其中,v^為各磁極的感應(yīng)電勢(shì)波峰極點(diǎn)值^中 g-l的最小值。實(shí)現(xiàn)上述方法二的裝置如圖1所示:其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的裝置相同,不同之處是在第二隔離電路7與A/D轉(zhuǎn)換電路4之間增加連接一個(gè) 極點(diǎn)檢波放大電路6。實(shí)施例3,如圖4所示,本發(fā)明所提供的方法三通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):1) 在轉(zhuǎn)子的某個(gè)磁極上設(shè)置定位識(shí)別標(biāo)識(shí),將該磁極定為1#磁極, 并依次對(duì)各磁極進(jìn)行編號(hào);利用設(shè)置在發(fā)電機(jī)支架上的位置傳感器將采集 到的1#磁極位置信號(hào)傳送給微機(jī);2) 利用感應(yīng)線圈獲得轉(zhuǎn)子一個(gè)周期內(nèi)各磁極的感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)濾波放大后 的波形,或?qū)⒃儆蓸O點(diǎn)檢波放大電路將該感應(yīng)電勢(shì)波形中的近似直線段的 中間部分自動(dòng)去掉、留下的峰值部分經(jīng)再次放大后得到波峰極點(diǎn)放大波形,通過(guò)同步實(shí)時(shí)采集將其波形數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);3) 微機(jī)根據(jù)采集到的感應(yīng)電勢(shì)波形數(shù)據(jù)或極點(diǎn)波形數(shù)據(jù),通過(guò)小波變 換,得到一組含有明顯故障奇異性特征的波形數(shù)據(jù),從中找出轉(zhuǎn)子一個(gè)周 期內(nèi)最大絕對(duì)值^;4) 按躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)經(jīng)小波變換后的最大絕對(duì)值^/確定匝間短路整定值1^=^/ x*,將v^輸入微機(jī);5) 微機(jī)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果作出判斷:若^》M^,則表明轉(zhuǎn)子的第/個(gè)磁極發(fā)生匝間短路。實(shí)現(xiàn)上述方法三的裝置如圖1所示:由于其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2中的裝置相同,故在此不再贅述。

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