专利名称：隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统。
背景技术：
对于大型隐极式同步发电机，在其制造和运行过程中，都有可能产生或形成励磁绕组匝间短路，如果发电机的励磁绕组匝间短路故障不能得到及时发现，则会不同程度地对发电机的安全运行造成危害，严重时甚至会发生转子接地故障或转子烧损事故。为避免这些危害的发生，在发电机的制造和运行过程中都要对励磁绕组进行检测或在线监测，目前，国内外使用较普遍的检测方法是探测线圈法，这种方法是将内置磁通探测线圈的磁通探测器安装固定在距被测转子表面的距离10 20mm处(测试裸转子的情况下)或发电机的定子槽楔上，当转子旋转或发电机运行过程中，磁通探测线圈中就会产生感应电势，感应电势的波形直接反应了转子表面或发电机定转子气隙中的磁通分布情况，通过对感应电势的波形进行分析和诊断，则可确定发电机励磁绕组是否存在匝间短路故障。这一方法具有直观、较为可靠及实现相对简单等特点。但在这种方法的应用过程中一直存在着一个瓶颈问题，即为了能够准确定位励磁绕组匝间短路位置，磁通探测线圈要做的非常小，产生的感应电势的幅值也就非常小，因此，磁通探测器所输出的是一个非常弱的(毫伏级)模拟电压信号，为了方便观察和操作，以及安全上的考虑，该信号的测量装置都是安放在距离现场几十米甚至是上百米远的控制室内，这样一个非常弱的模拟电压信号再在现场的恶劣环境中进行远距离传输，其测量装置所测得的信号常会产生严重失真或重复性不好的情况，从而产生错误的诊断结果。一个误诊断结果将会给发电机制造公司或运营公司造成重大的经济损失。

发明内容
本发明提供了一种故障诊断准确、抗干扰能力强的隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统。本发明的技术方案为:将隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统设计成一种上位计算机系统和下位数据采集系统的两级结构形式，上、下位之间通过以太网实现通信连接，下位数据采集系统包括安装在电机内的磁通探测器和安装在发电机附近的嵌入式数据采集器，磁通探测器输出的模拟电压信号经信号引出线连接到嵌入式数据采集器中的信号调理模块的输入端，此信号经调理模块滤波后送至高速数据采集模块，当CPU模块收到来自上位计算机的指令后，即可控制高速数据采集模块对输入的模拟信号进行模/数转换，并将转换为数字信号的数据经PC104总线送入CPU模块的内存，然后CPU模块将按照TCP协议把这些数据处理成字节流，再通过以太网发送给上位计算机，AC/DC电源模块为信号调理模块、高速数据采集模块以及CPU模块提供工作电源；上位计算机系统包括计算机、显示器以及打印机，它们被安放在远离现场的控制室内，上位计算机通过以太网远程控制下位嵌入式数据采集器完成数据采集及发送，并将所接收到的字节流形式的数据再基于TCP协议还原成所需要的数据形式，然后对这些数据进行分析和诊断，并将诊断结果和所测信号的波形进行显示和打印。本发明采用先进的以太网通信与嵌入式技术实现了模拟信号的远距离数字传输，从而取代了传统的模拟信号的远距离模拟传输方式，从根本上解决了模拟信号的远距离模拟传输所存在的抗干扰差导致测量信号失真、测试结果重复性差等问题。模拟信号是一种信号大小随时间连续变化的信号，而数字信号是不连续变化的离散的脉冲信号，这种脉冲信号仅由高低两种电平组成，通常记为“ I ”和“O”两种数值信息，但数字信号的“ I ”和“O”并不代表数量的含义，“ I ”和“O”所对应的高低两种电平都具有较宽定义范围，这样，也就是允许数字信号的高低电平有较大的变化范围，因此，数字信号在进行远距离传输过程中，由各种干扰所引起高低电平在较大范围内的变化都不会使数字信号本身产生误差，而模拟信号在进行远距离传输过程中，由各种干扰所引起电压的变化即是使模拟信号本身产生了误差。本发明在下位数据采集器的设计中采用了嵌入式技术，将其设计成一个嵌入式系统，这使得隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统的测量精度得到较大提高，从而，大大提高了测试系统对发电机励磁绕组匝间短路故障诊断的准确性。嵌入式系统是将先进的计算机技术、电子技术以及计算机软件技术与具体应用相结合，具有高集成度、高可靠性，功能专用的计算机系统。由于嵌入式数据采集器是隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统中的一个独立的子系统，因而，为提高系统测量精度，可以不受测试系统中其他因素的限制而独立地提高嵌入式数据采集器的数据采集速度和模数转换的位数。实践证明:发电机制造公司采用该测试系统对发电机或裸转子进行匝间短路故障诊断再没有发生过误诊断的事件，为公司避免了类似重大经济损失的发生；该测试系统应用到电站运行的发电机组上，将会为发电机组的在线监测和维护提供科学、准确的依据。


图1是隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统的结构原理框图
具体实施例方式如图1所示，本发明的隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统是由上位计算机系统和下位数据采集系统两级结构组成，上、下位之间通过以太网实现通信连接，下位数据采集系统包括安装在电机内的磁通探测器HD8085-P和安装在发电机附近的嵌入式数据采集器HD8085，磁通探测器HD8085-P输出的模拟电压信号经信号引出线连接到嵌入式数据采集器HD8085中的信号调理模块BUTTERWORTH的输入端，此信号经调理模块BUTTERWORTH滤波后送至高速数据采集模块PEM2712A，当CPU模块CM-745-R-27收到来自上位计算机的指令后，即可控制高速数据采集模块PEM2712A对输入的模拟信号进行模/数转换，并将转换为数字信号的数据经PC104总线送入CPU模块CM-745-R-27的内存，然后CPU模块CM-745-R-27将按照TCP协议把这些数据处理成字节流，再通过以太网发送给上位计算机，AC/DC电源模块GZM-H20T5土 12R为信号调理模块BUTTERWORTH、高速数据采集模块PEM2712A以及CPU模块CM-745-R-27提供工作电源；上位计算机系统包括计算机、显示器以及打印机，它们被安放在远离现场的控制室内，上位计算机通过以太网远程控制下位嵌入式数据采集器完成数据采集及发送，并将所接收到的字节流形式的数据再基于TCP协议还原成所需要的数据形式，然后对这些数据进行分析和诊断，并将诊断结果和所测信号的波形进行显示和打印。本发明采用先进的以太网通信与嵌入式技术实现了模拟信号的远距离数字传输，从而取代了传统的模拟信号的远距离模拟传输方式，从根本上解决了模拟信号的远距离模拟传输所存在的抗干扰差导致测量信号失真、测试结果重复性差等问题。模拟信号是一种信号大小随时间连续变化的信号，而数字信号是不连续变化的离散的脉冲信号，这种脉冲信号仅由高低两种电平组成，通常记为“ I ”和“O”两种数值信息，但数字信号的“ I ”和“O”并不代表数量的含义，“ I ”和“O”所对应的高低两种电平都具有较宽定义范围，这样，也就是允许数字信号的高低电平有较大的变化范围，因此，数字信号在进行远距离传输过程中，由各种干扰所引起高低电平在较大范围内的变化都不会使数字信号本身产生误差，而模拟信号在进行远距离传输过程中，由各种干扰所引起电压的变化即是使模拟信号本身产生了误差。本发明在下位数据采集器的设计中采用了嵌入式技术，将其设计成一个嵌入式系统，这使得隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统的测量精度得到较大提高，从而，大大提高了测试系统对发电机励磁绕组匝间短路故障诊断的准确性。嵌入式系统是将先进的计算机技术、电子技术以及计算机软件技术与具体应用相结合，具有高集成度、高可靠性，功能专用的计算机系统。由于嵌入式数据采集器是隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统中的一个独立的子系统，因而，为提高系统测量精度，可以不受测试系统中其他因素的限制而独立地提高嵌入式数据采集器的数据采集速度和模数转换的位数。实践证明:发电机制造公司采用该测试系统对发电机或裸转子进行匝间短路故障诊断再没有发生过误诊断的事件，为公司避免了类似重大经济损失的发生；该测试系统应用到电站运行的发电机组上，将会为发电机组的在线监测和维护提供科学、准确的依据。
权利要求
1.一种隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统，其特征是:由上位计算机系统和下位数据采集系统两级结构组成，上、下位之间通过以太网实现通信连接，下位数据采集系统包括安装在电机内的磁通探测器HD8085-P和安装在发电机附近的嵌入式数据采集器HD8085，磁通探测器HD8085-P输出的模拟电压信号经信号引出线连接到嵌入式数据采集器HD8085中的信号调理模块BUTTERWORTH的输入端，此信号经调理模块BUTTERWORTH滤波后送至高速数据采集模块PEM2712A，当CPU模块CM-745-R-27收到来自上位计算机的指令后，即可控制高速数据采集模块PEM2712A对输入的模拟信号进行模/数转换，并将转换为数字信号的数据经PC104总线送入CPU模块CM-745-R-27的内存，然后CPU模块CM-745-R-27将按照TCP协议把这些数据处理成字节流，再通过以太网发送给上位计算机，AC/DC电源模块GZM-H20T5± 12R为信号调理模块BUTTERWORTH、高速数据采集模块PEM2712A以及CPU模块CM-745-R-27提供工作电源；上位计算机系统包括计算机、显示器以及打印机，它们被安放在远离现场的控制室内，上位计算机通过以太网远程控制下位嵌入式数据采集器完成数据采集及发送，并将所接收到的字节流形式的数据再基于TCP协议还原成所需要的数据形式，然后对这些数据进行分析和诊断，并将诊断结果和所测信号的波形进行显示和打印。
全文摘要
本发明公开了一种隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路测试系统。它是由上、下位结构组成，通过以太网实现通信连接。系统下位包括安装在电机内的磁通探测器和安放在发电机附近的嵌入式数据采集器，数据采集器将磁通探测器输出的模拟信号转换成数字信号并通过以太网传输给上位计算机；系统上位是由计算机、显示器以及打印机组成，计算机通过以太网远程控制数据采集器完成数据采集及传输，然后对接收到的数据进行分析和诊断，并将诊断结果和采集的波形进行显示和打印。本发明采用先进的以太网通信与嵌入式技术实现了模拟信号的远距离数字传输，从而大大提高了系统对励磁绕组匝间短路故障诊断的准确性和系统的抗干扰能力。
文档编号G01R31/06GK103116109SQ20121052465
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者刘莹, 童旭松, 戴哈丽, 韩波, 高尚, 孙铎, 梁彬, 王洪泉 申请人:哈尔滨电机厂有限责任公司