CN204832461U - 一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统 - Google Patents

Abstract

一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，包括安装在每一个功率柜出风口的温度传感器；安装在每一个整流柜的交流侧的第一分流器，第一分流器连接第一变送器；安装在转子侧的第二分流器，第二分流器连接第二变送器；安装在灭磁柜内的灭磁开关转子侧正负极的分压电阻，所述分压电阻连接第三变送器；安装在灭磁柜内初励回路的第四分流器，第四分流器连接第四变送器；所述温度传感器、第一变送器、第二变送器、第三变送器、第四变送器均连接至DSP模块，所述DSP模块连接励磁调节器，所述DSP模块连接CPU微处理器模块。本实用新型系统能实现励磁系统状态监测、数据处理、工况记录等功能，具有很好的开放性、交互性和扩展性，为励磁故障诊断提供必要的信息。

Description

一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统

技术领域

本实用新型一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，涉及发电机励磁系统状态监测和故障诊断领域。

背景技术

随着微机数字励磁调节器的普遍应用，励磁系统实现了基本的状态监测和故障诊断功能。例如：过励限制、欠励限制以及电压互感器断线检测等。但是这些功能主要着重于提高机组的安全性，是基本的保护功能，虽然给出了报警信号，但对设备的检修需要考虑不够，不能进行故障定位；而且有时不能分辨是励磁本身故障还是其外围设备故障，使得检修工作相当困难。通讯技术的不断成熟，对励磁系统各单元实现在线监控，对励磁系统关键设备进行故障预测创造了有利条件。电站智能化建设要求和现代通讯技术的发展，都预示着励磁系统的智能化发展趋势，提出安全、实用、可靠的励磁在线监测方案已势在必行。

由于励磁系统在发电机组中的重要作用，为提高励磁系统运行的可靠性，国内外励磁设备厂家生产的励磁装置都只是在励磁调节器上设计了部分状态信息和故障信息显示功能，但没有完整的励磁系统信息在线监测管理装置。现有励磁系统实现了基本的状态监测和故障诊断功能，例如：过励限制、欠励限制以及电压互感器断线检测等。但是这些功能主要着重于提高机组的安全性，是基本的保护功能，虽然给出了报警信号，但对设备的检修需要考虑不够，不能进行故障定位，而且有时不能分辨是励磁本身故障还是其外围设备故障,使得检修工作相当困难。

发明内容

本实用新型提供一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，该系统能实现对励磁系统运行状态和健康状况的实时监测，对励磁故障及隐患进行提前预警，为励磁维护或故障排查提供依据。该系统建立了完整的励磁系统状态、运行实时数据等信息的收集、保存、上送、分析等功能，实现了智能电站建设对励磁设备在线监测的需求。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，包括安装在每一个功率柜出风口的温度传感器；安装在每一个整流柜的交流侧的第一分流器，第一分流器连接第一变送器；安装在转子侧的第二分流器，第二分流器连接第二变送器；安装在灭磁柜内的灭磁开关转子侧正负极的分压电阻，所述分压电阻连接第三变送器；安装在灭磁柜内初励回路的第四分流器，第四分流器连接第四变送器；所述温度传感器、第一变送器、第二变送器、第三变送器、第四变送器均连接至DSP模块，所述DSP模块连接励磁调节器，所述DSP模块连接CPU微处理器模块。

所述温度传感器为PT100，温度传感器经过A/D采样后连接至DSP模块，用于温度计算和故障测量。

所述励磁调节器通过RS-485与DSP模块通讯连接。

所述CPU微处理器模块连接有LCD显示模块、LED指示灯、键盘、打印终端。

所述第一变送器、第二变送器、第三变送器、第四变送器均连接24V电源模块。

所述DSP模块设置有两个独立的RS-485接口。

所述CPU微处理器模块通过RS-485连接HOMIS系统。

本实用新型一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，能实现励磁系统状态监测、数据处理、工况记录等功能，具有很好的开放性、交互性和扩展性，为励磁故障诊断提供必要的信息。

附图说明

图1为本实用新型系统的连接框图；

图2为本实用新型系统的硬件连接示意图；

图3为本实用新型系统的实施方案结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，包括安装在每一个功率柜出风口的温度传感器1；安装在每一个整流柜的交流侧的第一分流器2，第一分流器2连接第一变送器3；安装在转子侧的第二分流器4，第二分流器4连接第二变送器5；安装在灭磁柜内的灭磁开关转子侧正负极的分压电阻6，所述分压电阻6连接第三变送器7；安装在灭磁柜内初励回路的第四分流器8，第四分流器8连接第四变送器9；所述温度传感器1、第一变送器3、第二变送器5、第三变送器7、第四变送器9均连接至DSP模块10，所述DSP模块10连接励磁调节器11，所述DSP模块10连接CPU微处理器模块12。

所述温度传感器1为PT100，温度传感器1经过A/D采样后连接至DSP模块10，用于温度计算和故障测量。

所述励磁调节器11通过RS-485与DSP模块10通讯连接。

所述CPU微处理器模块12连接有LCD显示模块13、LED指示灯14、键盘15、打印终端16。

所述第一变送器3、第二变送器5、第三变送器7、第四变送器9均连接24V电源模块。

所述DSP模块10设置有两个独立的RS-485接口。

所述CPU微处理器模块12通过RS-485连接HOMIS系统。

本实用新型一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，在不影响机组的可靠运行前提下，保留现有励磁系统，在原来励磁系统基础上增加本实用新型系统。本实用新型系统信息采集采用通讯提取和专项监测两种方法实现。

对于第三方励磁调节器11已经采集的模拟量和状态信息，CPU微处理器模块12直接通过RS-485接口将有关信息从调节器中取出，达到与调节器之间的资源共享。

对于整流单元和灭磁单元，开关量信息可以通过剩余的辅助接点连至CPU微处理器模块12，模拟量的提取，譬如可控硅电流、整流柜温度、起励电流等，则是在原来励磁设备上，增加电流传感器和温度传感器1，将传感器信号接入CPU微处理器模块12，由CPU微处理器模块12对传感器进行采样和计算。图3是实施方案示意图，此方案仅增加一台CPU微处理器模块12，对于原系统的更改，除了需要增加通讯电缆、电压传感器和温度传感器1外，对一次回路需要在功率柜和灭磁柜内增加电流传感器，具体配置如下。

CPU微处理器模块12通过对检测量的分析，实现在线监测和状态评估，并将结果信息通过RS-485上传至HOMIS系统。

温度传感器1采用PT100，在每个功率柜的出风口安装一个，通过普通电缆连接至CPU微处理器模块12。

电流传感器采用分流器与变送器组合的形式，分流器将大电流信号转换成mV信号，再通过光隔离高绝缘变送器转换成4~20mA信号，供CPU微处理器模块12采集。这种组合的方式能采集到非交流信号，并且受电磁环境和温度的影响较小。分流器需要嵌入原有的一次回路中，这就涉及到对原有一次回路的改造。需要增加分流器的回路包括：

1）：每个整流桥交流侧的三相输入；

2）：灭磁回路中靠近转子侧的总励磁电流，若已有，则不用增加；

3）：初励回路电流。

电压传感器采用分压电阻6与第三变送器7组合的形式，分压电阻6将高压信号转换成mV信号，再通过光隔离高绝缘变送器转换成4~20mA信号，供CPU微处理器模块12采集。本实用新型仅需要将目标测点信号通过高压电缆引出即可，无需改造一次回路。需要引出的电压信号是灭磁回路中靠近转子侧的励磁电压。

CPU微处理器模块12，采用32位高性能微处理器作为故障检测和功能管理的核心，采用高速数字信号处理器用于保护计算。硬件的集成度高，可扩展性强，可维护性好。采用高性能的内部通讯总线，确保了板卡插件间数据通信的可靠性，支持分布计算、系统均衡负载，使系统性能易于扩展。图2显示硬件结构示意图。

励磁电流、初励电流和励磁电压信号通过变送器转换成4~20mA信号送至装置AD通道，在AD通道中，4~20mA电流被转换为小电压信号，滤波后被送到DSP模块10，经AD采样后送到DSP模块10，用于状态评估和故障检测。

PT100测温电阻经过1mA电流源加压后滤波，经AD采样后送至DSP模块10，用于温度计算和故障检测。

励磁调节器11部变量通过RS-485与DSP模块10进行通讯。

DSP模块10负责计算评估、故障检测、驱动出口继电器动作。CPU微处理器模块12负责顺序事件记录（SOE）、录波、打印、对时、人机接口及与监控系统通讯。

整流柜分流器及变送器的安装：每个整流柜的交流侧三相进线铜排嵌入一个第一分流器2，选取交流刀闸与整流桥之间的一段铜排，用配有分流器的铜排替代。为计算统一，第一分流器2变比与整流柜电流表计指示变比相同。第一分流器2输出用高压电缆引至第一变送器3，第一变送器3就地本柜安装，其供电电源由24V电源模块统一提供。第一变送器3的输出由普通电缆引至DSP模块10。

总励磁电流测量：将转子侧的第二分流器4信号用高压电缆引至第二变送器5，第二变送器5就地本柜安装，其供电电源由24V电源模块统一提供。第二变送器5的输出由普通电缆引至DSP模块10。

总励磁电压测量：在灭磁柜内，用高压电缆将灭磁开关转子侧正负极电压，通过分压电阻6引至第三变送器7，第三变送器7就地本柜安装，其供电电源由24V电源模块统一提供。第三变送器7的输出由普通电缆引至DSP模块10。

初励电流测量：初励回路安装在灭磁柜内，回路由电缆构成，可在合适的位置，串入第四分流器8，第四分流器8可用螺丝固定在灭磁柜内空余的环氧绝缘板上。第四分流器8变比取100A:75mV。将第四分流器8的输出用高压电缆引至第四变送器9，第四变送器9就地本柜安装，其供电电源由24V电源模块提供。第四变送器9的输出由普通电缆引至DSP模块10。

24V电源模块安装：本电源模块向变送器提供24V电源，安装在阳极过压保护柜内。双路供电，DC220V/AC220V，交流电需变压器隔离。也支持单路供电，单路交流供电时，可不需要隔离。

整流柜测温电阻安装。温度传感器1采用4线制PT100，安装在风机出风口的下方，注意与周边的绝缘距离。通过普通电缆引至DSP模块10。

与第三方调节器的通讯：DSP模块10具有2个独立的RS485接口，主机工作模式，每个RS485连接一台励磁调节器11。主要是通讯电缆的布线和联调。需要第三方调节器的MODBUS协议内容。

在线监测系统与HOMIS的通讯：在线监测系统的DSP模块10具有2个独立的RS-485接口，从机工作模式，与HOMIS系统连接。主要是通讯电缆的布线和联调。提供样机的MODBUS协议内容。

在线监测系统与监控系统的通讯：在线监测系统的DSP模块10具有2个独立的100M以太网，支持103和61850协议，与监控系统连接，主要是以太网的布线和联调。

Claims (7)

1.一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，包括安装在每一个功率柜出风口的温度传感器（1）；安装在每一个整流柜的交流侧的第一分流器（2），第一分流器（2）连接第一变送器（3）；安装在转子侧的第二分流器（4），第二分流器（4）连接第二变送器（5）；安装在灭磁柜内的灭磁开关转子侧正负极的分压电阻（6），所述分压电阻（6）连接第三变送器（7）；安装在灭磁柜内初励回路的第四分流器（8），第四分流器（8）连接第四变送器（9）；其特征在于，所述温度传感器（1）、第一变送器（3）、第二变送器（5）、第三变送器（7）、第四变送器（9）均连接至DSP模块（10），所述DSP模块（10）连接励磁调节器（11），所述DSP模块（10）连接CPU微处理器模块（12）。

2.根据权利要求1所述一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，其特征在于，所述温度传感器（1）为PT100，温度传感器（1）经过A/D采样后连接至DSP模块（10），用于温度计算和故障测量。

3.根据权利要求1所述一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，其特征在于，所述励磁调节器（11）通过RS-485与DSP模块（10）通讯连接。

4.根据权利要求1所述一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，其特征在于，所述CPU微处理器模块（12）连接有LCD显示模块（13）、LED指示灯（14）、键盘（15）、打印终端（16）。

5.根据权利要求1所述一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，其特征在于，所述第一变送器（3）、第二变送器（5）、第三变送器（7）、第四变送器（9）均连接24V电源模块。

6.根据权利要求1或3所述一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，其特征在于，所述DSP模块（10）设置有两个独立的RS-485接口。

7.根据权利要求1或4所述一种发电机励磁系统信息在线监测管理系统，其特征在于，所述CPU微处理器模块（12）通过RS-485连接HOMIS系统。