CN111693762A - 一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置 - Google Patents

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朱敏
杨伟
唐建平
薛长奎
王桂虹
黄国微
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Abstract

本发明公开了一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，所述旋转整流器支路断流检测装置至少包括信号采集单元和信号分析单元；所述信号分析单元基于信号采集单元中检测探头于整流器附近探测生成的感应电流数据完成旋转整流器支路断流检测；其中，所述检测探头的感应电流采用差模形式输出至所述信号分析单元。本装置的探头能及时感应并将数据传送给信号采集单元，当无刷励磁机旋转二极管整流器有断流故障发生时，装置通过断流检测算法，发出断相报警信号，通知人员进行处理，避免设备运行故障的扩大，提高了机组运行安全。

Description

一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置
技术领域
本发明属于电机部件断流检测领域，尤其涉及一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置。
背景技术
大型汽轮发电机的励磁系统分为无刷励磁和静态励磁两大类。随着发电机单机容量增大，励磁电流也越来越大，静态励磁系统配套的碳刷和滑环存在接触不良引起发热甚至起火、碳刷质量影响机组稳定运行、碳刷磨损产生碳粉以及碳刷需要巡视和更换等不足。
因此，很多项目特别是国内的核电机组配套的多为无刷励磁系统。无刷励磁系统存在旋转整流器监测手段比较缺乏，无刷励磁机运行状况不容易在线连续测量的问题。
当前励磁机旋转二极管整流器断流检测装置均为原装进口。在工程实践中，因核电国际市场因素,国外生产商没有动力对原有设计进行技术升级,目前进口装置采用的是上世纪 80年代通用的模拟式检测回路，且进口产品供货商对国内厂家技术封锁，备件价格奇高，电流探头测量回路技术陈旧，检测装置的测量准确性和精度等级各方面的表现不能令人满意，不能满足当前客户对先进性设备的需求。
国外励磁机旋转二极管整流器断流检测回路检测探头是共模型，测量准确性和精度等级较低,需要与旋转整流器近距离接触，而旋转的二极管与探头间需要保持一定的间隙，这使得探头获得的感应信号相对较弱。
根据测试结果，探头有效信号占整体输出信号的比例不足3％，探头安装间距以及被检测对象的电气参数差异对误报和漏报影响相当大。另外，在工程实际应用中，该检测装置模拟回路参数设定需要对每台机组进行反复在线调试，极大的影响了工程工期、浪费能源。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，通过本装置极大提高了测量信号的精度等级，并实现旋转二极管状态的实时监测，当发生断相时，及时发出报警。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，所述旋转整流器支路断流检测装置至少包括信号采集单元和信号分析单元；所述信号分析单元基于信号采集单元中检测探头于整流器附近探测生成的感应电流数据完成整流器支路断流检测；其中，所述检测探头的感应电流采用差模形式输出至所述信号分析单元。
根据一个优选的实施方式，所述信号采集单元还包括模数转换模块，所述模数转换模块分别与所述检测探头和信号分析单元相连，用于实现将检测探头采集的感应电流数据输出至信号分析单元。
根据一个优选的实施方式，所述检测探头与所述模数转换模块间的信号电缆上设有信号隔离模块。
根据一个优选的实施方式，所述信号分析单元至少包括控制器，所述控制器与所述模数转换模块相连，用于实现采集信号的分析处理。
根据一个优选的实施方式，所述控制器对采集的信号进行频谱分析和滤波并基于断流检测算法完成整流器支路断流检测。
根据一个优选的实施方式，所述信号分析单元还包括触摸显示屏和数字量输出模块；所述触摸显示屏和数字量输出模块分别与所述控制器相连，分别用于完成对控制器的分析结果的输出。
根据一个优选的实施方式，所述整流器支路断流检测装置还包括供电单元，所述供电单元分别与信号采集单元和信号分析单元相连，分别实现对信号采集单元和信号分析单元供电。
根据一个优选的实施方式，所述供电单元至少设有两路电源输入，并经电源冗余模块和电源分配器分别与信号采集单元和信号分析单元相连。
根据一个优选的实施方式，所述整流器支路断流检测装置设置有柜体式外壳结构，所述柜体为封闭式结构。
根据一个优选的实施方式，所述柜体内设有空气温湿度调节单元。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：本发明提供了一种可实现无刷励磁机旋转二极管整流器支路断流进行实时监测的装置。该装置的探头能及时感应并将数据传送给信号采集单元，当无刷励磁机旋转二极管整流器有断流故障发生时，装置通过端丽检测算法，发出断相报警信号，通知人员进行处理，设备运行故障的扩大，提高了机组运行安全。
附图说明
图1是本发明断流检测装置的原理示意图；
图2是本发明断流检测装置的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
参考图1和图2所示，本发明公开了一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置。所述整流器支路断流检测装置至少包括信号采集单元、信号分析单元和供电单元。
优选地，所述信号采集单元与与信号分析单元相连，用于实现将采集的检测信号发送至信号分析单元，并由所述信号分析单元实现信号采集单元中检测探头于整流器附近探测生成的感应电流数据的分析，完成整流器支路断流检测。
优选地，所述信号采集单元包括模数转换模块和若干检测探头。所述检测探头经信号电缆与所述模数转换模块相连。所述检测探头设置于励磁电机中，并靠近于待检测旋转整流器设置。
优选地，本发明装置中检测探头设置为3个，分别检测探头A、检测探头B和检测探头 C。
优选地，所述检测探头为差模型探头。使用环境下电流检测采用差模输出至模数转换模块。经过模拟测试，差模输出方式使得探头的输出性能、抗干扰性能有了极大的提高。本探头输出信号的信噪比提高了30db以上，减小了安装间距以及被检测对象参数差异对检测结果的影响。有效降低了电磁干扰，极大提高了测量信号的精度等级。
检测旋转二极管整流支路电流的原理是根据二极管整流支路电流产生的磁场在靠近检测元件的时候在检测探头上感应出电流输出信号，若感应信号太弱则不能准确反映二极管支路的故障，因此静止的检测探头与旋转的整流二极管支路相对位置的远近与信号的准确性直接相关。另外，由于检测回路中存在一定的干扰，若感应信号太弱，干扰信号的占比过大，容易引起测量信号变形失真，从而导致误报和漏报。所以，检测探头采用差模探头，并以差模输出的的形式完成检测电流数据，极大的提高了检测结果的准确性。
优选地，所述检测探头与所述模数转换模块间的信号电缆上设有信号隔离模块。由于采用了信号隔离模块，断流检测信号的有效值被处理后输入到信号分析系统，而其他的电磁干扰信号则被隔离。实现了检测信号去噪的目的，提高了信号采集过程的数据准确度。
优选地，所述模数转换模块分别与所述检测探头和信号分析单元相连，用于实现将检测探头采集的感应电流数据输出至信号分析单元。
优选地，所述信号分析单元包括控制器、触摸显示屏和数字量输出模块。所述控制器与所述模数转换模块相连，用于实现采集信号的分析处理。
进一步地，所述控制器对采集的信号进行频谱分析和滤波并基于断流检测算法完成整流器支路断流检测。
更进一步地，所述控制器还通过引入机组机端电压和励磁电流信号，在发电机工况过渡过程中，有针对性地闭锁容易引起误判工况的断流判断逻辑,从而实现旋转无刷励磁机组旋转二极管整流器在线监测。当旋转二极管整流器发生断流故障时，及时准确地发出断相报警信号。
优选地，所述触摸显示屏和数字量输出模块分别与所述控制器相连，分别用于完成对控制器的分析结果的输出。从而通过触摸显示屏完成对采集数据和分析数据的实时显示。通过数字量输出模块可以实现报警信号的实时输出。例如，通过所述数字量输出模块将报警信息输出至报警模块中完成报警。
进一步地，所述信号分析单元还设有存储单元，用户完成采集数据和分析数据的存储。以使得用户可以实现历史数据的查询回读。
优选地，所述供电单元分别与信号采集单元和信号分析单元相连，分别实现对信号采集单元和信号分析单元供电。
进一步地，所述供电单元至少设有两路电源输入，并经电源冗余模块和电源分配器分别与信号采集单元和信号分析单元相连。从而实现对信号采集单元和信号分析单元的冗余供电，以确保本装置的供电稳定性。
优选地，所述整流器支路断流检测装置设置有柜体式外壳结构，所述柜体为封闭式结构。所述柜体内设有空气温湿度调节单元。有效屏蔽外部电厂环境与电磁干扰对柜内器件的影响。
本发明提供了一种可实现无刷励磁机旋转二极管整流器支路断流进行实时监测的装置。该装置的探头能及时感应并将数据传送给信号采集单元，当无刷励磁机旋转二极管整流器有断流故障发生时，装置通过断流检测算法，发出断相报警信号，通知人员进行处理，避免设备运行故障扩大，提高了机组运行安全。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述旋转整流器支路断流检测装置至少包括信号采集单元和信号分析单元；
所述信号分析单元基于信号采集单元中检测探头于整流器附近探测生成的感应电流数据完成整流器支路断流检测；
其中，所述检测探头的感应电流采用差模形式输出至所述信号分析单元。
2.如权利要求1所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述信号采集单元还包括模数转换模块，
所述模数转换模块分别与所述检测探头和信号分析单元相连，用于实现将检测探头采集的感应电流数据输出至信号分析单元。
3.如权利要求2所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述检测探头与所述模数转换模块间的信号电缆上设有信号隔离模块。
4.如权利要求2所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述信号分析单元至少包括控制器，所述控制器与所述模数转换模块相连，用于实现采集信号的分析处理。
5.如权利要求4所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述控制器对采集的信号进行频谱分析和滤波并基于断流检测算法完成整流器支路断流检测。
6.如权利要求5所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述信号分析单元还包括触摸显示屏和数字量输出模块；
所述触摸显示屏和数字量输出模块分别与所述控制器相连，分别用于完成对控制器的分析结果的输出。
7.如权利要求1所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述整流器支路断流检测装置还包括供电单元，
所述供电单元分别与信号采集单元和信号分析单元相连，分别实现对信号采集单元和信号分析单元供电。
8.如权利要求7所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述供电单元至少设有两路电源输入，并经电源冗余模块和电源分配器分别与信号采集单元和信号分析单元相连。
9.如权利要求1所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述整流器支路断流检测装置设置有柜体式外壳结构，所述柜体为封闭式结构。
10.如权利要求9所述的一种励磁机旋转整流器支路断流检测装置，其特征在于，所述柜体内设有空气温湿度调节单元。
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