CN111579991A

CN111579991A - 一种发电机转子匝间短路故障的定位装置及使用方法

Info

Publication number: CN111579991A
Application number: CN202010609809.XA
Authority: CN
Inventors: 林光亮; 钟亚球
Original assignee: Guangdong Tong De Electric Power Engineering Co ltd
Current assignee: Guangdong Tong De Electric Power Engineering Co ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-08-25

Abstract

本发明公开了一种发电机转子匝间短路故障的定位装置及使用方法，包括定子，所述定子的左侧固定连接有第一连接板，所述定子的右侧固定连接有第二连接板，所述第二连接板的右侧贯穿设置有转子轴，所述转子轴的左端依次贯穿第二连接板、定子和第一连接板并延伸至第一连接板的左侧，所述转子轴位于定子内腔的一端活动套设有转子。本发明解决了在实际运行工况下不能进行检测和短路故障定位，其检测的条件与实际运行工况的等价性也比较差，无法实现运行检测，由于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和定位，不能同时给出匝间短路故障判断、故障点定位和故障严重程度信息的问题。

Description

一种发电机转子匝间短路故障的定位装置及使用方法

技术领域

本发明涉及发电机转子匝间短路检测技术领域，具体为一种发电机转子匝间短路故障的定位装置及使用方法。

背景技术

发电机转子绕组匝间短路是一种常见的电气故障，轻微的匝间短路对发电机运行不会产生太大影响，如果故障继续发展，将会危及发电机和电力系统的安全，对发电机组的转子绕组进行状态监测，旨在发现隐性故障，防止恶性事故的发生，因此，研究转子绕组匝间短路故障的机理和状态诊断方法具有重要的现实意义，传统的发电机匝间短路故障检测方法有单开口变压器法、双开口变压器法、交流阻抗和功率损耗率法、直流电阻法、发电机空载及短路特性实验法，但在实际运行工况下不能进行检测和短路故障定位，其检测的条件与实际运行工况的等价性也比较差，无法实现运行检测，由于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和定位，不能同时给出匝间短路故障判断、故障点定位和故障严重程度的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发电机转子匝间短路故障的定位装置及使用方法，具备实际运行工况下能进行检测和短路故障定位的优点，解决了在实际运行工况下不能进行检测和短路故障定位，其检测的条件与实际运行工况的等价性也比较差，无法实现运行检测，由于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和定位，不能同时给出匝间短路故障判断、故障点定位和故障严重程度信息的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，包括定子，所述定子的左侧固定连接有第一连接板，所述定子的右侧固定连接有第二连接板，所述第二连接板的右侧贯穿设置有转子轴，所述转子轴的左端依次贯穿第二连接板、定子和第一连接板并延伸至第一连接板的左侧，所述转子轴位于定子内腔的一端活动套设有转子，所述转子的表面设置有转子绕组，所述转子轴右端的表面由左至右分别设置有转子正极滑环和转子负极滑环，所述第二连接板右侧的顶部固定连接有电机，所述电机转轴的左端贯穿至定子的内腔并固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的左端通过轴承与第一连接板右侧的顶部活动连接，所述螺纹杆的表面螺纹套设有活动块，所述活动块的底部固定连接有传感器，所述活动块的正面固定连接有定位器；

所述传感器的输出端电连接有信号预处理器，所述信号预处理器的输出端电连接有数字处理器，所述定位器与数字处理器双向电连接，所述数字处理器双向电连接有无线收发器，所述无线收发器双向电连接有远程终端，所述数字处理器的输出端分别电连接有显示屏和警报器，所述数字处理器的输入端电连接有键盘和电源，所述数字处理器的输出端与电机的输入端电连接。

优选的，所述信号预处理器包括放大器、滤波器、电平抬升电路和数字转换器，所述传感器的输出端与放大器的输入端电连接，所述放大器的输出端与滤波器的输入端电连接，所述滤波器的输出端与电平抬升电路的输入端电连接，所述电平抬升电路的输出端与数字转换器的输入端电连接，所述数字转换器的输出端与数字处理器的输入端电连接。

优选的，所述定子内腔的顶部开设有滑槽，所述活动块的顶部固定连接有滑块，所述滑块的顶延伸至滑槽的内腔。

优选的，所述第二连接板右侧的顶部开设有与电机转轴相适配的通孔，所述电机转轴的直径小于通孔的直径。

优选的，所述螺纹杆和第一连接板之间设置有轴承，轴承套设在螺纹杆的表面。

优选的，所述远程终端为控制室的计算机，所述第一连接板和第二连接板尺寸相同。

优选的，一种发电机转子匝间短路故障的定位装置的使用方法，包括如下步骤：

A）远程终端通过无线收发器和数字处理器控制电机的运行，电机转轴的转动带动螺纹杆的转动，螺纹杆的转动带动活动块、滑块、传感器和定位器的移动，传感器的移动对不同的槽绕组进行检测。

B）传感器采集到发电机的数据波形，其中一个波峰值对应转子的一个槽绕组，采集的信号比较微弱，依次经过放大器、滤波器、电平抬升电路和数字转换器之后送入数字处理器中，对采集的数据进行分析处理。

C）当某一槽中的绕组发生匝间短路后，在漏磁势波形上直观的反映为该槽对应的漏磁势波峰出现明显的凹缩，数字处理器通过定位器进行定位，方便工作人员快速的进行定位维修。

D）数字处理器会提取各槽对应的波峰点，通过运算分析自动完成故障的诊断、故障槽定位及故障严重程度分析，通过显示屏）完成对处理结果的显示和警报器的警报，提醒工作人员出现短路故障，同时通过无线收发器将出现故障的信息和定位信息传输到远程终端，控制室的值班人员通知维修人员进行维修，另外，动测方法包括单导线法和霍尔元件法的间接微分法，以及切向微分线圈法和径向微分线圈法的直接微分法等多种，其中以径向微分线圈法效果最好，并且简单易行。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过定子、第一连接板、第二连接板、转子轴、转子、转子绕组、转子正极滑环、转子负极滑环、电机、螺纹杆、活动块、传感器、定位器、信号预处理器、数字处理器、无线收发器、远程终端、显示屏、警报器、键盘和电源进行配合，具备实际运行工况下能进行检测和短路故障定位的优点，解决了在实际运行工况下不能进行检测和短路故障定位，其检测的条件与实际运行工况的等价性也比较差，无法实现运行检测，由于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和定位，不能同时给出匝间短路故障判断、故障点定位和故障严重程度信息的问题。

2、本发明通过设置放大器、滤波器、电平抬升电路和数字转换器，对传感器传输的信息进行放大过滤转化处理，防止外来信号的干扰，通过设置滑槽和滑块，对活动块的移动轨迹进行固定，防止活动块随螺纹杆的转动而转动，通过设置通孔，使电机转轴在转动时不受到第一连接板的影响，通过设置轴承，对螺纹杆进行固定支撑，使螺纹杆在转动时更加的稳定。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明右视剖视示意图；

图3为本发明系统原理图；

图4为本发明信号预处理器框图。

图中：1定子、2第一连接板、3第二连接板、4转子轴、5转子、6转子绕组、7转子正极滑环、8转子负极滑环、9电机、10螺纹杆、11活动块、12传感器、13定位器、14信号预处理器、15数字处理器、16无线收发器、17远程终端、18显示屏、19警报器、20键盘、21电源、22放大器、23滤波器、24电平抬升电路、25数字转换器、26滑槽、27滑块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，包括定子1，定子1的左侧固定连接有第一连接板2，定子1的右侧固定连接有第二连接板3，第二连接板3的右侧贯穿设置有转子轴4，转子轴4的左端依次贯穿第二连接板3、定子1和第一连接板2并延伸至第一连接板2的左侧，转子轴4位于定子1内腔的一端活动套设有转子5，转子5的表面设置有转子绕组6，转子轴4右端的表面由左至右分别设置有转子正极滑环7和转子负极滑环8，第二连接板3右侧的顶部固定连接有电机9，电机9转轴的左端贯穿至定子1的内腔并固定连接有螺纹杆10，螺纹杆10的左端通过轴承与第一连接板2右侧的顶部活动连接，螺纹杆10的表面螺纹套设有活动块11，活动块11的底部固定连接有传感器12，活动块11的正面固定连接有定位器13；

传感器12的输出端电连接有信号预处理器14，信号预处理器14的输出端电连接有数字处理器15，定位器13与数字处理器15双向电连接，数字处理器15双向电连接有无线收发器16，无线收发器16双向电连接有远程终端17，数字处理器15的输出端分别电连接有显示屏18和警报器19，数字处理器15的输入端电连接有键盘20和电源21，数字处理器15的输出端与电机9的输入端电连接，信号预处理器14包括放大器22、滤波器23、电平抬升电路24和数字转换器25，传感器12的输出端与放大器22的输入端电连接，放大器22的输出端与滤波器23的输入端电连接，滤波器23的输出端与电平抬升电路24的输入端电连接，电平抬升电路24的输出端与数字转换器25的输入端电连接，数字转换器25的输出端与数字处理器15的输入端电连接，通过设置放大器22、滤波器23、电平抬升电路24和数字转换器25，对传感器12传输的信息进行放大过滤转化处理，防止外来信号的干扰，定子1内腔的顶部开设有滑槽26，活动块11的顶部固定连接有滑块27，滑块27的顶延伸至滑槽26的内腔，通过设置滑槽26和滑块27，对活动块11的移动轨迹进行固定，防止活动块11随螺纹杆10的转动而转动，第二连接板3右侧的顶部开设有与电机9转轴相适配的通孔，电机9转轴的直径小于通孔的直径，通过设置通孔，使电机9转轴在转动时不受到第一连接板2的影响，螺纹杆10和第一连接板2之间设置有轴承，轴承套设在螺纹杆10的表面，远程终端17为控制室的计算机，第一连接板2和第二连接板3尺寸相同，通过设置轴承，对螺纹杆10进行固定支撑，使螺纹杆10在转动时更加的稳定，通过定子1、第一连接板2、第二连接板3、转子轴4、转子5、转子绕组6、转子正极滑环7、转子负极滑环8、电机9、螺纹杆10、活动块11、传感器12、定位器13、信号预处理器14、数字处理器15、无线收发器16、远程终端17、显示屏18、警报器19、键盘20和电源21进行配合，具备实际运行工况下能进行检测和短路故障定位的优点，解决了在实际运行工况下不能进行检测和短路故障定位，其检测的条件与实际运行工况的等价性也比较差，无法实现运行检测，由于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和定位，不能同时给出匝间短路故障判断、故障点定位和故障严重程度信息的问题。

一种发电机转子匝间短路故障的定位装置的使用方法，包括如下步骤：

A）远程终端17通过无线收发器16和数字处理器15控制电机9的运行，电机9转轴的转动带动螺纹杆10的转动，螺纹杆10的转动带动活动块11、滑块27、传感器12和定位器13的移动，传感器12的移动对不同的槽绕组进行检测。

B）传感器12采集到发电机的数据波形，其中一个波峰值对应转子5的一个槽绕组，采集的信号比较微弱，依次经过放大器22、滤波器23、电平抬升电路24和数字转换器25之后送入数字处理器15中，对采集的数据进行分析处理。

C）当某一槽中的绕组发生匝间短路后，在漏磁势波形上直观的反映为该槽对应的漏磁势波峰出现明显的凹缩，数字处理器15通过定位器13进行定位，方便工作人员快速的进行定位维修。

D）数字处理器15会提取各槽对应的波峰点，通过运算分析自动完成故障的诊断、故障槽定位及故障严重程度分析，通过显示屏18完成对处理结果的显示和警报器19的警报，提醒工作人员出现短路故障，同时通过无线收发器16将出现故障的信息和定位信息传输到远程终端17，控制室的值班人员通知维修人员进行维修，另外，动测方法包括单导线法和霍尔元件法的间接微分法，以及切向微分线圈法和径向微分线圈法的直接微分法等多种，其中以径向微分线圈法效果最好，并且简单易行。

本申请文件中使用到各类部件均为标准件，可以从市场上购买，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉和焊接等常规手段，在此不再作出具体叙述。

综上所述：该发电机转子匝间短路故障的定位装置及使用方法，通过定子1、第一连接板2、第二连接板3、转子轴4、转子5、转子绕组6、转子正极滑环7、转子负极滑环8、电机9、螺纹杆10、活动块11、传感器12、定位器13、信号预处理器14、数字处理器15、无线收发器16、远程终端17、显示屏18、警报器19、键盘20和电源21进行配合，解决了在实际运行工况下不能进行检测和短路故障定位，其检测的条件与实际运行工况的等价性也比较差，无法实现运行检测，由于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和定位，不能同时给出匝间短路故障判断、故障点定位和故障严重程度信息的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，包括定子（1），其特征在于：所述定子（1）的左侧固定连接有第一连接板（2），所述定子（1）的右侧固定连接有第二连接板（3），所述第二连接板（3）的右侧贯穿设置有转子轴（4），所述转子轴（4）的左端依次贯穿第二连接板（3）、定子（1）和第一连接板（2）并延伸至第一连接板（2）的左侧，所述转子轴（4）位于定子（1）内腔的一端活动套设有转子（5），所述转子（5）的表面设置有转子绕组（6），所述转子轴（4）右端的表面由左至右分别设置有转子正极滑环（7）和转子负极滑环（8），所述第二连接板（3）右侧的顶部固定连接有电机（9），所述电机（9）转轴的左端贯穿至定子（1）的内腔并固定连接有螺纹杆（10），所述螺纹杆（10）的左端通过轴承与第一连接板（2）右侧的顶部活动连接，所述螺纹杆（10）的表面螺纹套设有活动块（11），所述活动块（11）的底部固定连接有传感器（12），所述活动块（11）的正面固定连接有定位器（13）；

所述传感器（12）的输出端电连接有信号预处理器（14），所述信号预处理器（14）的输出端电连接有数字处理器（15），所述定位器（13）与数字处理器（15）双向电连接，所述数字处理器（15）双向电连接有无线收发器（16），所述无线收发器（16）双向电连接有远程终端（17），所述数字处理器（15）的输出端分别电连接有显示屏（18）和警报器（19），所述数字处理器（15）的输入端电连接有键盘（20）和电源（21），所述数字处理器（15）的输出端与电机（9）的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于：所述信号预处理器（14）包括放大器（22）、滤波器（23）、电平抬升电路（24）和数字转换器（25），所述传感器（12）的输出端与放大器（22）的输入端电连接，所述放大器（22）的输出端与滤波器（23）的输入端电连接，所述滤波器（23）的输出端与电平抬升电路（24）的输入端电连接，所述电平抬升电路（24）的输出端与数字转换器（25）的输入端电连接，所述数字转换器（25）的输出端与数字处理器（15）的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于：所述定子（1）内腔的顶部开设有滑槽（26），所述活动块（11）的顶部固定连接有滑块（27），所述滑块（27）的顶延伸至滑槽（26）的内腔。

4.根据权利要求1所述的一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于：所述第二连接板（3）右侧的顶部开设有与电机（9）转轴相适配的通孔，所述电机（9）转轴的直径小于通孔的直径。

5.根据权利要求1所述的一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于：所述螺纹杆（10）和第一连接板（2）之间设置有轴承，轴承套设在螺纹杆（10）的表面。

6.根据权利要求1所述的一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于：所述远程终端（17）为控制室的计算机，所述第一连接板（2）和第二连接板（3）尺寸相同。

7.根据权利要求1-6所述的其中任意项的一项一种发电机转子匝间短路故障的定位装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

A）远程终端（17）通过无线收发器（16）和数字处理器（15）控制电机（9）的运行，电机（9）转轴的转动带动螺纹杆（10）的转动，螺纹杆（10）的转动带动活动块（11）、滑块（27）、传感器（12）和定位器（13）的移动，传感器（12）的移动对不同的槽绕组进行检测；

B）传感器（12）采集到发电机的数据波形，其中一个波峰值对应转子（5）的一个槽绕组，采集的信号比较微弱，依次经过放大器（22）、滤波器（23）、电平抬升电路（24）和数字转换器（25）之后送入数字处理器（15）中，对采集的数据进行分析处理；

C）当某一槽中的绕组发生匝间短路后，在漏磁势波形上直观的反映为该槽对应的漏磁势波峰出现明显的凹缩，数字处理器（15）通过定位器（13）进行定位，方便工作人员快速的进行定位维修；

D）数字处理器（15）会提取各槽对应的波峰点，通过运算分析自动完成故障的诊断、故障槽定位及故障严重程度分析，通过显示屏（18））完成对处理结果的显示和警报器（19）的警报，提醒工作人员出现短路故障，同时通过无线收发器（16）将出现故障的信息和定位信息传输到远程终端（17），控制室的值班人员通知维修人员进行维修，另外，动测方法包括单导线法和霍尔元件法的间接微分法，以及切向微分线圈法和径向微分线圈法的直接微分法等多种，其中以径向微分线圈法效果最好，并且简单易行。