本發(fā)明涉及大型水輪發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端及監(jiān)測(cè)終端。

背景技術(shù)：

1、大型水輪發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙不均勻以及定子鐵芯的局部磁阻較大、磁路不對(duì)稱等原因，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的定子磁場(chǎng)存在不平衡，這會(huì)使得發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生與軸相交的交變磁通和軸向的感應(yīng)電勢(shì)，即軸電壓，當(dāng)軸電壓過大時(shí)，會(huì)破壞軸領(lǐng)與大軸間絕緣破壞，導(dǎo)致上導(dǎo)瓦因發(fā)熱燒毀。

2、目前國內(nèi)外大型水輪機(jī)組大軸絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)大軸絕緣實(shí)際電阻值，大軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)大軸碳刷恒力彈簧長(zhǎng)期抽動(dòng)，彈簧疲勞老化，大軸絕緣碳刷及接地碳刷恒力彈簧圈斷裂，導(dǎo)致彈簧脫落、碳刷與大軸完全分離的情況，發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間，運(yùn)行維護(hù)人員很難通過巡檢發(fā)現(xiàn)這類故障。當(dāng)真實(shí)發(fā)生軸絕緣故障時(shí)，軸絕緣監(jiān)測(cè)裝置拒動(dòng)，將造成故障擴(kuò)大，發(fā)生燒瓦現(xiàn)象等重大故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端及監(jiān)測(cè)終端，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)大軸絕緣情況進(jìn)行遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集以及監(jiān)測(cè)。

2、本發(fā)明第一方面提出了一種大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，應(yīng)用于大型水輪發(fā)電機(jī)中，包括第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷、上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元以及軸電壓采集單元；其中，第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷均與大軸接觸，第一碳刷與第二碳刷分別安裝在發(fā)電機(jī)機(jī)頭滑環(huán)室內(nèi)，第三碳刷與第四碳刷安裝在水車室內(nèi)，所述上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元分別與第一碳刷、第二碳刷連接，輸出第一碳刷與第二碳刷之間的絕緣電阻值；所述上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元分別與第二碳刷、第三碳刷連接，輸出第二碳刷與第三碳刷之間的絕緣電阻值；所述軸電壓采集單元與第四碳刷連接，用于輸出軸電壓。

3、作為一種優(yōu)選方案，所述第一碳刷為軸領(lǐng)碳刷、第二碳刷為銅箔碳刷、第三碳刷為大軸碳刷。

4、作為一種優(yōu)選方案，所述第四碳刷為軸電壓監(jiān)測(cè)碳刷，用于采集軸電壓。

5、作為一種優(yōu)選方案，所述第一碳刷、第二碳刷、第四碳刷均不接地，第三碳刷接地。

6、作為一種優(yōu)選方案，所述上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元以及軸電壓采集單元通過4-20ma模擬量的方式輸出，該模擬量反映絕緣電阻值大小。

7、作為一種優(yōu)選方案，所述上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元和上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元均采用sineax?v604通用可編程變送器實(shí)現(xiàn)。

8、本發(fā)明第二方面提出了一種大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣監(jiān)測(cè)終端，在第一方面所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，還包括依次連接的a/d轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理單元、d/a轉(zhuǎn)換單元、電站監(jiān)控系統(tǒng)以及顯示單元；所述a/d轉(zhuǎn)換單元同時(shí)與上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、軸電壓采集單元接收各個(gè)單元輸出的參數(shù)，并完成模數(shù)轉(zhuǎn)換；所述數(shù)據(jù)處理單元用于對(duì)數(shù)據(jù)濾波與邏輯處理；所述d/a轉(zhuǎn)換單元用于模數(shù)轉(zhuǎn)換；所述電站監(jiān)控系統(tǒng)用于接收并存儲(chǔ)d/a轉(zhuǎn)換單元輸出的大軸絕緣電阻值與軸電壓，其中大軸絕緣電阻值包括上導(dǎo)外層軸承絕緣電阻值和上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣電阻值；所述顯示單元用于實(shí)時(shí)顯示大軸絕緣電阻值與軸電壓。

9、作為一種優(yōu)選方案，還包括報(bào)警單元，與電站監(jiān)控系統(tǒng)連接；所述報(bào)警單元預(yù)置有大軸絕緣電阻值與軸電壓的閾值范圍，用于在大軸絕緣電阻值與軸電壓超出閾值范圍時(shí)產(chǎn)生警報(bào)。

10、作為一種優(yōu)選方案，所述報(bào)警單元中，根據(jù)設(shè)置閾值范圍，設(shè)置有第一報(bào)警等級(jí)、第二報(bào)警等級(jí)、第三報(bào)警等級(jí)；其中，

11、第一報(bào)警等級(jí)：當(dāng)實(shí)時(shí)大軸絕緣電阻值小于其閾值范圍最小值，并實(shí)時(shí)軸電壓值大于其閾值范圍最大值時(shí)，表示上導(dǎo)軸承絕緣已降低，軸電壓異常，需立即停機(jī)進(jìn)行全面檢查；

12、第二報(bào)警等級(jí)：當(dāng)實(shí)時(shí)大軸絕緣電阻值小于其閾值范圍最小值并且實(shí)時(shí)軸電壓值小于其閾值范圍最大值時(shí)，表示上導(dǎo)軸承絕緣已降低，軸電壓正常，需觀察機(jī)組運(yùn)行情況，必要時(shí)停機(jī)檢查；

13、第三等級(jí)：當(dāng)實(shí)時(shí)測(cè)量大軸絕緣電阻值大于其閾值范圍最大值并且實(shí)時(shí)軸電壓值小于其閾值范圍最大值時(shí)，表示測(cè)量回路異常或者大軸絕緣碳刷與大軸之間接觸不良,需對(duì)模擬量數(shù)據(jù)采集回路進(jìn)行檢查。

14、作為一種優(yōu)選方案，還包括打印單元，所述打印單元與電站監(jiān)控系統(tǒng)連接，用于打印實(shí)時(shí)獲取的大軸絕緣電阻值與軸電壓。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的有益效果為：

16、1、將采集的大軸絕緣電阻值和軸電壓值通過數(shù)字量信號(hào)傳輸?shù)诫娬颈O(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)大軸絕緣的遠(yuǎn)程、在線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，切實(shí)有效的提高大軸絕緣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

17、2、通過報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)置報(bào)警等級(jí)，判斷大軸絕緣故障類別及處理措施，解決了大軸絕緣測(cè)量回路異常、大軸絕緣碳刷與大軸之間接觸不良或者未接觸時(shí)，運(yùn)維人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)此類缺陷的問題。保證了發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和維護(hù)安全性為大型水電站的安全運(yùn)行提供了技術(shù)保障，為電網(wǎng)安的全穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，其特征在于，應(yīng)用于大型水輪發(fā)電機(jī)中，包括第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷、上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元以及軸電壓采集單元；其中，第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷均與大軸接觸，第一碳刷與第二碳刷分別安裝在發(fā)電機(jī)機(jī)頭滑環(huán)室內(nèi)，第三碳刷與第四碳刷安裝在水車室內(nèi)，所述上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元分別與第一碳刷、第二碳刷連接，輸出第一碳刷與第二碳刷之間的絕緣電阻值；所述上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元分別與第二碳刷、第三碳刷連接，輸出第二碳刷與第三碳刷之間的絕緣電阻值；所述軸電壓采集單元與第四碳刷連接，用于輸出軸電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，其特征在于，所述第一碳刷為軸領(lǐng)碳刷、第二碳刷為銅箔碳刷、第三碳刷為大軸碳刷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，其特征在于，所述第四碳刷為軸電壓監(jiān)測(cè)碳刷，用于采集軸電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，其特征在于，所述第一碳刷、第二碳刷、第四碳刷均不接地，第三碳刷接地。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，其特征在于，所述上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元以及軸電壓采集單元通過4-20ma模擬量的方式輸出，該模擬量反映絕緣電阻值大小。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，其特征在于，所述上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元和上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元均采用sineax?v604通用可編程變送器實(shí)現(xiàn)。

7.一種大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣監(jiān)測(cè)終端，在權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，其特征在于，還包括依次連接的a/d轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理單元、d/a轉(zhuǎn)換單元、電站監(jiān)控系統(tǒng)以及顯示單元；所述a/d轉(zhuǎn)換單元同時(shí)與上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、軸電壓采集單元接收各個(gè)單元輸出的參數(shù)，并完成模數(shù)轉(zhuǎn)換；所述數(shù)據(jù)處理單元用于數(shù)據(jù)濾波與邏輯處理；所述d/a轉(zhuǎn)換單元用于模數(shù)轉(zhuǎn)換；所述電站監(jiān)控系統(tǒng)用于接收并存儲(chǔ)d/a轉(zhuǎn)換單元輸出的大軸絕緣電阻值與軸電壓，其中，大軸絕緣電阻值包括上導(dǎo)外層軸承絕緣電阻值和上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣電阻值；所述顯示單元用于實(shí)時(shí)顯示大軸絕緣電阻值與軸電壓。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣監(jiān)測(cè)終端，其特征在于，還包括報(bào)警單元，與電站監(jiān)控系統(tǒng)連接；所述報(bào)警單元預(yù)置有大軸絕緣電阻值與軸電壓的閾值范圍，用于在大軸絕緣電阻值與軸電壓超出閾值范圍時(shí)產(chǎn)生警報(bào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣監(jiān)測(cè)終端，其特征在于，所述報(bào)警單元中，根據(jù)設(shè)置閾值范圍，設(shè)置有第一報(bào)警等級(jí)、第二報(bào)警等級(jí)、第三報(bào)警等級(jí)；其中，

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣監(jiān)測(cè)終端，其特征在于，還包括打印單元，所述打印單元與電站監(jiān)控系統(tǒng)連接，用于打印實(shí)時(shí)獲取的大軸絕緣電阻值與軸電壓。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種大型水輪發(fā)電機(jī)大軸絕緣采集終端，應(yīng)用于大型水輪發(fā)電機(jī)中，包括第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷、上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元、上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元及軸電壓采集單元；第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷與大軸接觸，第一碳刷與第二碳刷安裝在發(fā)電機(jī)機(jī)頭滑環(huán)室內(nèi)，第三碳刷與第四碳刷安裝在水車室內(nèi)，上導(dǎo)外層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元分別與第一碳刷、第二碳刷連接，上導(dǎo)內(nèi)層軸承絕緣監(jiān)測(cè)單元分別與第二碳刷、第三碳刷連接，監(jiān)測(cè)絕緣電阻值；所述軸電壓采集單元與第四碳刷連接，用于輸出軸電壓。本發(fā)明可以遠(yuǎn)程、在線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大軸絕緣電阻值和軸電壓值，提高數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性，進(jìn)而提高故障處理時(shí)效性，保證機(jī)組正常運(yùn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧啟立,屈曉寒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三峽金沙江川云水電開發(fā)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5