专利名称：一种发电机励磁系统在线多功能监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电机励磁系统的监测技术，尤其涉及一种发电机励磁系统 在线多功能监测装置。
背景技术：
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，是发电机的关键控制设备之一；它对发 电机的运行可靠性、经济性及其它特性有直接的影响；良好的励磁系统可以有效地提高电 力系统及发电机稳定极限水平和运行技术经济指标。由于励磁系统对于发电机及电力系统 的稳定运行有着重要的作用，因此励磁系统一旦发生故障，其造成的影响将是很大的。为了 保证励磁系统正常运行，减小故障造成的损失，一方面需要采用高可靠性的励磁设备；另一 方面，为了及时了解励磁系统的运行状态，加快事故的处理与原因分析，需对励磁系统的状 态进行监测并进行事故录波。为便于进行设备的维护与故障分析，在不少电厂都装有发电机故障录波装置。发 变组故障录波器是电力系统重要的二次设备之一，其作用有两个一是监录系统在不同运 行工况和故障状态下各种电气量的变化情况，了解机组各电气量的运行状态变化规律，为 系统分析提供依据；二是检验机组继电保护与安全自动装置的动作行为，对于保证电力系 统安全运行及提高电能质量起到了重要的作用。但发变组故障录波装置对励磁系统的监测 量有限，且对励磁系统功率单元基本上没有监测。当故障发生时，特别是励磁系统发生故障 时，只能指出保护跳闸的原因，无法对故障的发生、发展进行深入的分析。而励磁系统是一 个连续的动态调节过程，其系统组成复杂、故障原因与现象多样，并与发电机及电力系统等 诸多外部变量有千丝万缕的联系，这就给运行维护人员的故障判断与维护决策带来了很大 的困难。目前，国内尚无发电机励磁系统单独配置的在线多功能监测装置。 发明内容本实用新型的目的就是为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种发电机励 磁系统在线多功能监测装置。本实用新型的目的是这样实现的本实用新型包括有发电机转子电流电压测量回路、发电机定子电流电压测量回 路、整流桥交流侧电流电压测量回路、开关量测量回路、前置采样器计算机系统、后台计算 机和显示装置；发电机转子电流电压测量回路、发电机定子电流电压测量回路、整流桥交流侧电 流电压测量回路和开关量测量回路分别与前置采样器计算机系统连接；前置采样器计算机 系统、后台计算机和显示装置依次连接。工作原理发电机转子电流电压测量回路的输入端与发电机转子回路相连，直接检测发电机
3转子电压，并通过分流器检测发电机转子电流；发电机转子电流电压测量回路输出端与前 置采样器计算机系统相连，将检测到的发电机转子电压与电流经隔离调理后送至前置采样 器计算机系统板内外扩的A/D转换电路进行采样。发电机定子电流电压测量回路的输入端与发电机机端电压互感器和电流互感器 相连，其输出端与前置采样器计算机系统系统相连，将三相交流电压信号和三相交流电流 信号进行隔离调理后送至前置采样器计算机系统的CPU内置A/D转换电路进行采样，并通 过计算得到发电机有功功率、无功功率与功率因数。整流桥交流侧电流电压测量回路的输入端与整流桥交流侧的电压互感器和电流 互感器相连，其输出端与前置采样器计算机系统相连，将三相交流电压信号和三相交流电 流信号进行隔离调理后送至前置采样器计算机系统的CPU内置A/D转换电路进行采样，并 将过测量电压电流间的相位检测整流桥的控制角。开关量测量回路的输入端与发电机出口断路器、发电机磁场断路器、整流桥交流 侧开关和直流侧开关等信号相连，其输出端与前置采样器计算机系统相连，经光电隔离后 将开关量信号送前置采样器计算机板内开关量输入回路。前置采样器计算机系统的输出端与后台计算机的输入端相连，将检测的结果送到 后台计算机进行状态在线监测与录波。后台计算机的输出端与显示装置的输入端相连，用于显示相关信息。后台计算机配置有相关软件，以实现对发电机励磁系统的状态与参数在线监测， 对发电机励磁系统事件记录，对发电机励磁系统故障进行录波，对发电机励磁系统试验与 性能评价。本实用新型具有如下优点与积极效果1、对励磁系统的状态进行实时监测，及时反映发电机及励磁系统的状态，对设备 运行指导，提高发电机及电网的安全运行水平。2、对突变事件进行自动录波，有利于故障分析与事故处理。3、可在各并网发电机的励磁系统上安装使用。

图1为本实用新型结构方框图。其中1-发电机转子电流电压测量回路；2-发电机定子电流电压测量回路；3-整流桥交流侧电流电压测量回路；4-开关量测量回路；5-前置采样器计算机系统；6-后台计算机；7-显示装置。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明
4[0031]一、总体如图1，本实用新型包括有发电机转子电流电压测量回路1、发电机定子电流电压 测量回路2、整流桥交流侧电流电压测量回路3、开关量测量回路4、前置采样器计算机系统 5、后台计算机6和显示装置7 ；发电机转子电流电压测量回路1、发电机定子电流电压测量回路2、整流桥交流侧 电流电压测量回路3和开关量测量回路4分别与前置采样器计算机系统5连接；前置采样 器计算机系统5、后台计算机6和显示装置7前后依次连接。二、功能块1、发电机转子电流电压测量回路1引自笈电机转子侧的直流电压在发电机转子电流电压测量回路1中经电阻分压 后经隔离放大器(如IS0122或IS0124)送至由运算放大器组成的滤波与增益调整电路，将 输入的直流电压信号调理为0-10V的电压信号送至前置采样器计算机系统5外扩的A/D转 换电路，用于测量发电机转子电压。此外，引自发电机转子侧直流分流器的信号经隔离放大器(如IS0122或IS0124) 送至由运算放大器组成的滤波与增益调整电路，将输入的直流电压信号调理为0-10V的电 压信号送至前置采样器计算机系统5外扩的A/D转换电路。用于测量发电转子电流。2、发电机定子电流电压测量回路2引自发电机定子侧的三相电压在发电机定子电流电压测量回路2内经测量互感 器隔离后，经运算放大器变换为0-10V的交变信号，送至前置采样器计算机系统5内置A/D 转换电路。用于测量发电机定子侧的三相交流电压信号。此外，交流电压信号还经整形电 路后变换为方波信号，送至前置采样器计算机系统5内的高速信号输入回路，用于测量发 电机的频率与电压量的相位。与此同时，引自发电机定子侧的三相电流在在发电机定子电流电压测量回路2内 经测量互感器隔离后，经运算放大器变换为0-10V的交变信号，送至前置采样器计算机系 统5内置A/D转换电路。用于测量发电机定子侧的三相交流电流信号。3、整流桥交流侧电流电压测量回路3引自整流桥交流侧的三相电压在整流桥交流侧电流电压测量回路3经测量互感 器隔离后，经运算放大器变换为0-10V的交变信号，送至前置采样器计算机系统5内置A/D 转换电路。用于整流桥交流侧的三相交流电压信号。此外，交流电压信号还经整形电路后 变换为方波信号，送至前置采样器计算机系统5内的高速信号输入回路，用于测量整流桥 交流侧的三相交流电压量的相位。与此同时，引自整流桥交流侧的三相电流或整流桥桥臂的交流电流信号在整流桥 交流侧电流电压测量回路3内经测量互感器隔离后，经运算放大器变换为0-10V的交变信 号，送至前置采样器计算机系统5内置A/D转换电路。用于测量整流桥交流侧的三相交流 电流信号。此外，交流电流信号还经整形电路后变换为方波信号，送至前置采样器计算机系 统5内的高速信号输入回路，用于测量整流桥交流侧的三相交流电流量的相位。4、开关量测量回路4开关量测量回路4采用光电隔离技术，其功能是将发电机出口断路器、发电机磁 场断路器、整流桥交流侧开关和直流侧开关等信号经光电隔离后送至前置采样器计算机系
5统5内开关量输入回路。5、前置采样器计算机系统5前置采样器计算机系统5由DSP构成。其功能是采集发电机转子电流电压测量回路1引入的发电机转子电压与转子电 流；采集发电机定子电流电压测量回路2引入的发电机定子侧三相电压与三相电流，测量 发电机频率，并计算发电机的有功功率与无功功率及功率因数；采集整流桥交流侧电流电 压测量回路3引入的整流桥交流侧三相电压与三相电流及相位，并计算整流桥的控制角； 采集开关量测量回路4引入的发电机与励磁系统的开关量。并将计算后的数据送后台计算 机6。6、后台计算机6后台计算机6由工业控制计算机与显示屏构成。其功能是对前置采样器送来的数据进行分析、计算、显示，并进行录波。后台计算机6配置有状态与参数监测软件，事件记录软件，故障录波软件与试验 分析软件。以实现对发电机励磁系统的状态与参数在线监测，对发电机励磁系统事件记录， 对发电机励磁系统故障进行录波，对发电机励磁系统试验与性能评价。7、显示装置7显示装置7可选用CRT或触摸屏。其功能是进行参数与状态显示，图形与曲线显示。
权利要求一种发电机励磁系统在线多功能监测装置，其特征在于包括有发电机转子电流电压测量回路(1)、发电机定子电流电压测量回路(2)、整流桥交流侧电流电压测量回路(3)、开关量测量回路(4)、前置采样器计算机系统(5)、后台计算机(6)和显示装置(7)；发电机转子电流电压测量回路(1)、发电机定子电流电压测量回路(2)、整流桥交流侧电流电压测量回路(3)和开关量测量回路(4)分别与前置采样器计算机系统(5)连接；前置采样器计算机系统(5)、后台计算机(6)和显示装置(7)前后依次连接。
专利摘要本实用新型公开了一种发电机励磁系统在线多功能监测装置，涉及一种发电机励磁系统的监测技术。本实用新型的结构是发电机转子电流电压测量回路(1)、发电机定子电流电压测量回路(2)、整流桥交流侧电流电压测量回路(3)和开关量测量回路(4)分别与前置采样器计算机系统(5)连接；前置采样器计算机系统(5)、后台计算机(6)和显示装置(7)前后依次连接。本实用新型对励磁系统的状态进行实时监测，及时反映发电机及励磁系统的状态，对设备运行指导，提高发电机及电网的安全运行水平；对突变事件进行自动录波，有利于故障分析与事故处理；可在各并网发电机的励磁系统上安装使用。
文档编号G01R21/133GK201740855SQ20102021772
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者康健, 徐华安, 朱江 申请人:湖北省电力试验研究院