CN104006734A - 一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法，包括数字信号处理器、LCD显示屏、励磁电流采样电路和有功/无功功率信号采样电路，所述数字信号处理器通过励磁电流采样电路和有功/无功功率信号采样电路与水轮发电机监控系统连通，所述数字信号处理器与LCD显示屏电连接。与现有测量装置与方法相比较，本发明自动在水轮发电机监控系统中提取励磁电流、无功/有功功率，不需要额外的检测元件或传感器；采用最新数字信号处理器(DSP)，仪器全数字化，而且远离发电机强磁场，抗外界干扰能力强；采用通讯接口，并与计算机连接保存数据，LCD显示；制造成本低，性能好，比进口同类产品价格低。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机定转子气隙值在线实时分析技术，尤其涉及一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法。
背景技术
现有的水轮发电机定转子气隙是通过位移传感器将气隙的位移量转换成模拟电信号，再通过数据接口送到A/D数据采集转换单元，由计算机和专用测试分析软件进行数据采集处理、存储和输出。目前的位移传感器全是国外制造厂家垄断，价格昂贵，除此之外，现有技术还存在一些问题：(1)位移传感器是粘在定子铁心表面，会堵塞通风沟，造成定子铁心局部过热；(2)位移传感器是粘在定转子气隙间的铁心表面，检查不方便，随着运行时间变长，会老化，位移传感器有可能脱落，如果脱落会对机组运行造成严重危害，造成机组非正常停机，严重的损害定转子表面。(3)位移传感器位于发电机强磁场中，测量的数据受电磁干扰严重，测量的数据有可能不准确。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，采用通讯方式读取水轮发电机监控系统的定转子的电压电流、有功/无功功率信号，并计算出发电机定转子实时气隙值的水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置，包括数字信号处理器、LCD显示屏、定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路，所述数字信号处理器通过定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路与水轮发电机监控系统连通，所述数字信号处理器与LCD显示屏电连接；
作为优选，所述数字信号处理器采用TMS320F2407A数字信号处理芯片。
作为优选，所述数字信号处理器与定转子的电流/电压采样电路、有功/无功功率信号采样电路之间通过RS232通讯接口连通。
一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量方法，方法步骤如下，
第一步：机组调试过程中升压升流试验时
在机组调试过程中，升压升流试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)进行计算，其中δ为定转子气隙值，A为电负荷值，τ为极距，KC为短路比，Bδ气隙平均磁密，k为系数；
根据升压和升流试验采集的数据，计算气隙值δ和系数k的关系，利用机组安装时的静态气隙值进行校核，初步确定气隙值δ0和系数k0的取值范围。
第二步：机组调试过程中升负荷试验时
在机组调试过程中，升负荷试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)和公式(2)进行计算，其中A为电负荷值，τ为极距，xd为同步电抗，Bδ气隙平均磁密，k为系数；
在升负荷过程中，按照额定容量/5的步长采集定子电流、转子电流和机端电压值，利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即δ1、δ2、δ3、δ4、δ5和k1、k2、k3、k4、k5。同时利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即 和
第三步：数据处理
根据第一步和第二步计算的数据δ0、δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、k0、k1、k2、k3、k4、k5、和结合水轮发电机设计参数，利用数学算法，计算给出K和K*。
再利用机组调试过程中升负荷试验时的数据、K和K*值，利用公式(1)和公式(2)计算动态气隙值δ和δ*，复核动态气隙值，给出推荐值，由调试人员校验和确认。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
⑴自动在水轮发电机监控系统中提取定子和转子的电流/电压值、无功/有功功率，不需要额外的检测元件或传感器；
⑵采用最新数字信号处理器(DSP)，仪器全数字化，而且远离发电机强磁场，抗外界干扰能力强；
⑶采用通讯接口，并与计算机连接保存数据，LCD显示；
⑷制造成本低，性能好，比进口同类产品价格低。
附图说明
图1为本发明工作流程图。
具体实施方式
实施例：结合图1对本发明作进一步说明。一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置，包括数字信号处理器、LCD显示屏、定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路，所述数字信号处理器通过定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路与水轮发电机监控系统连通，所述数字信号处理器与定转子的电流/电压采样电路、有功/无功功率信号采样电路之间通过RS232通讯接口连通，所述数字信号处理器与LCD显示屏电连接。同一时刻采样励磁电流、有功/无功功率信号经过采样电路处理后，通过专门气隙算法实时计算出该时刻的定转子气隙值。水轮发电机定转子气隙动态实时获取装置采用通讯方式读取水轮发电机监控系统的定转子的电流/电压、有功/无功功率信号，采用高集成的数字信号处理芯片(本实施例子采用的是TMS320F2407A)实时计算，通过LCD显示屏输出定转子气隙值，同时上传气隙值给机组监控系统
一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量方法，方法步骤如下，根据发电机的参数对程序参数进行设定，初始化程序，采样励磁电流、有功/无功功率信号，计算定转子气隙值，判断气隙值是否正确，如果正确输出定转子气隙值，不正确返回，
第一步：机组调试过程中升压升流试验时
在机组调试过程中，升压升流试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)进行计算，其中δ为定转子气隙值，A为电负荷值，τ为极距，KC为短路比，Bδ气隙平均磁密，k为系数；
根据升压和升流试验采集的数据，计算气隙值δ和系数k的关系，利用机组安装时的静态气隙值进行校核，初步确定气隙值δ0和系数k0的取值范围。
第二步：机组调试过程中升负荷试验时
在机组调试过程中，升负荷试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)和公式(2)进行计算，其中A为电负荷值，τ为极距，xd为同步电抗，Bδ气隙平均磁密，k为系数；
在升负荷过程中，按照额定容量/5的步长采集定子电流、转子电流和机端电压值，利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即δ1、δ2、δ3、δ4、δ5和k1、k2、k3、k4、k5。同时利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即 和
第三步：数据处理
根据第一步和第二步计算的数据δ0、δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、k0、k1、k2、k3、k4、k5、和结合水轮发电机设计参数，利用数学算法，计算给出K和K*。
再利用机组调试过程中升负荷试验时的数据、K和K*值，利用公式(1)和公式(2)计算动态气隙值δ和δ*，复核动态气隙值，给出推荐值，由调试人员校验和确认
第四步：初步调试
机组在试运行过程中，任意采集子电流、转子电流和机端电压值，利用公式(1)和(2)计算发电机定转子动态气隙值，调试人员校验和确认，确认无误投入使用。
以上对本发明所提供的一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置，其特征在于：包括数字信号处理器、LCD显示屏，以及定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路，所述数字信号处理器通过定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路与水轮发电机监控系统连通，所述数字信号处理器与LCD显示屏电连接。
2.根据权利要求1所述一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置，其特征在于：所述数字信号处理器采用TMS320F2407A数字信号处理芯片。
3.根据权利要求1所述一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置，其特征在于：所述数字信号处理器与定转子的电流/电压采样电路、有功/无功功率信号采样电路之间通过RS232通讯接口连通。
4.一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量方法，其特征在于：方法步骤如下，
第一步：机组调试过程中升压升流试验时
在机组调试过程中，升压升流试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)进行计算，其中δ为定转子气隙值，A为电负荷值，τ为极距，KC为短路比，Bδ气隙平均磁密，k为系数；
根据升压和升流试验采集的数据，计算气隙值δ和系数k的关系，利用机组安装时的静态气隙值进行校核，初步确定气隙值δ0和系数k0的取值范围。
第二步：机组调试过程中升负荷试验时
在机组调试过程中，升负荷试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)和公式(2)进行计算，其中A为电负荷值，τ为极距，xd为同步电抗，Bδ气隙平均磁密，k为系数；
在升负荷过程中，按照额定容量/5的步长采集定子电流、转子电流和机端电压值，利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即δ1、δ2、δ3、δ4、δ5和k1、k2、k3、k4、k5。同时利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即 和
第三步：数据处理
根据第一步和第二步计算的数据δ0、δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、k0、k1、k2、k3、k4、k5、和结合水轮发电机设计参数，利用数学算法，计算给出K和K*。
再利用机组调试过程中升负荷试验时的数据、K和K*值，利用公式(1)和公式(2)计算动态气隙值δ和δ*，复核动态气隙值，给出推荐值，由调试人员校验和确认。
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| CN201410256043.6A CN104006734A (zh) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | 一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法 |
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| CN201410256043.6A Pending CN104006734A (zh) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | 一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN104006734A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104897041A (zh) * | 2015-04-26 | 2015-09-09 | 渤海大学 | Pwm主动控制型磁悬浮机构气隙长度的测量系统及方法 |
| CN104897042A (zh) * | 2015-04-26 | 2015-09-09 | 渤海大学 | 磁悬浮机构气隙长度的互感测量系统及方法 |
| CN107783039A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-03-09 | 中广核核电运营有限公司 | 发电机气隙波形采集方法、装置及系统 |
| CN108534740A (zh) * | 2018-02-24 | 2018-09-14 | 南方电网调峰调频发电有限公司 | 一种水轮发电机组定子热膨胀动态监测分析方法 |
-
2014
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Cited By (6)
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