[发明专利]基于发电机励磁电流同步采样的发电机组转子短路在线监测系统

说明书

本发明公开了一种基于发电机励磁电流同步采样的发电机组转子短路在线监测系统，包括依次连接的碳刷电流采集单元、前端数据采集器、服务器和功率采集器；碳刷电流采集单元用于采集发电机碳刷的电流信号；前端数据采集器用于获取各碳刷电流采集单元的碳刷电流信号，得到整体及单独每个碳刷电流的信号特征；功率采集器用于采集发电机的输出参数；服务器用于处理励磁电流特性与发电机输出电参数的关系，若励磁电流特性与输出电参数实时对应关系异常则发出报警信号；整个系统采用无线同步时钟单元，用于整个系统数据同步采集。该基于同步采样的数据处理能消除单个碳刷的差异对励磁电流的影响，得出反映出整体有效励磁电流的实时变化。

技术领域

本发明涉及一种基于发电机励磁电流同步采样的发电机组转子短路在线监测系统。

背景技术

发电机是整个电力系统的心脏，它是将所有其他形式的能量转化成电能重要环节，其运行的安全性和稳定性对整个电网安全性和稳定性至关重要。发电机转子短路故障是发电机的多发且常见故障，其短路故障又分为匝间短路和对地短路两种短路方式。轻微的匝间短路并不会对发电机组造成什么影响，故障特征也不明显，常常被忽略，但如果这种不正常状态得不到及时有效的处理，匝间短路程度会加剧，会引起机组振动加强、励磁电流明显增大、绕组温度升高等现象，严重时会造成转子接地、大轴磁化、护环烧毁等情况。发电机正常运行时，转子绕组对地有一定的对地电容和绝缘电阻，但是由于转子发热或其他原因导致转子绕组对地绝缘损坏时，就会发生转子绕组接地。单点接地对发电机的影响不大，发电机仅发出报警；但如果这种不正常状态不及时处理，会发展成两点，此时转子回路中产生很大的短路电流，会造成烧伤转子轴颈和轴瓦、大轴磁化，甚至非停等恶性事故，对发电机安全稳定运行存在巨大威胁。

发电机转子短路故障是一个由刚开始的小的短路情况长期恶化形成的，如果能在故障初、早期发现，分析故障原因，并确定故障发生部位和严重程度，合理调整检修计划可有效防止故障进一步恶化，大大提高发电机运行的经济性和可靠性。因此对发电机转子的短路在线监测就十分有必要，可有效防患故障于未然。

而针对转子短路故障的监测，国内外都有进行大量的研究和实验，提出的直流电阻法、交流阻抗法、定子环流监测法和探测线圈法等，但是或无法实现在线监测，或准确率低，或实际应用中安装复杂、受到环境限制等，都不甚理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于发电机励磁电流同步采样的发电机组转子短路在线监测系统，以解决现有转子短路故障的监测系统结构复杂、受环境限制大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于发电机励磁电流同步采样的发电机组转子短路在线监测系统，包括依次连接的碳刷电流采集单元、前端数据采集器、服务器和功率采集器、无线同步时钟单元；

所述碳刷电流采集单元包括若干与碳刷一一对应的电流采集器，所述电流采集器用于分别采集发电机组的单个碳刷的电流信号；

所述前端数据采集器用于获取所有所述电流采集器所采集到的碳刷的电流信号，得到该机组所有碳刷的电流总和及单个碳刷的励磁电流特性；

所述功率采集器用于采集发电机的实时输出电参数；

服务器用于处理励磁电流特性与发电机输出电参数关系，若励磁电流特性与输出电参数实时对应关系异常则发出报警信号；

所述无线同步时钟单元，用于控制数十个碳刷电流采集器和功率采集器进行同周期采集。

进一步地，所述服务器还包括误差消除单元；所述误差消除单元是在同步采样的基础上实现的根据同步获取到的所有碳刷的电流信号特征，在消除个别碳刷差异干扰的基础上，得出的总励磁电流特性是真正用于发电机转子励磁的电流，在发电机正常工作时，有效励磁电流特征参数和发电机输出电参数有正常的对应关系曲线，如在发电机出现故障，该对应曲线会发生偏离，从而及时发现发电机故障。

进一步地，所述电流采集器为闭环霍尔电流传感器。