一种大型水轮发电机大轴绝缘采集终端及监测终端的制作方法
本发明涉及大型水轮发电机监测领域，特别涉及一种大型水轮发电机大轴绝缘采集终端及监测终端。
背景技术：
1、大型水轮发电机定、转子之间的气隙不均匀以及定子铁芯的局部磁阻较大、磁路不对称等原因，导致发电机的定子磁场存在不平衡，这会使得发电机的转子上产生与轴相交的交变磁通和轴向的感应电势，即轴电压，当轴电压过大时，会破坏轴领与大轴间绝缘破坏，导致上导瓦因发热烧毁。
2、目前国内外大型水轮机组大轴绝缘监测系统，无法实现远程在线监测大轴绝缘实际电阻值，大轴转动时大轴碳刷恒力弹簧长期抽动，弹簧疲劳老化，大轴绝缘碳刷及接地碳刷恒力弹簧圈断裂，导致弹簧脱落、碳刷与大轴完全分离的情况，发电机运行期间，运行维护人员很难通过巡检发现这类故障。当真实发生轴绝缘故障时，轴绝缘监测装置拒动，将造成故障扩大，发生烧瓦现象等重大故障。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种大型水轮发电机大轴绝缘采集终端及监测终端，能够实现对发电机大轴绝缘情况进行远程、实时数据采集以及监测。
2、本发明第一方面提出了一种大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，应用于大型水轮发电机中，包括第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷、上导外层轴承绝缘监测单元、上导内层轴承绝缘监测单元以及轴电压采集单元；其中，第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷均与大轴接触，第一碳刷与第二碳刷分别安装在发电机机头滑环室内，第三碳刷与第四碳刷安装在水车室内，所述上导外层轴承绝缘监测单元分别与第一碳刷、第二碳刷连接，输出第一碳刷与第二碳刷之间的绝缘电阻值；所述上导内层轴承绝缘监测单元分别与第二碳刷、第三碳刷连接，输出第二碳刷与第三碳刷之间的绝缘电阻值；所述轴电压采集单元与第四碳刷连接，用于输出轴电压。
3、作为一种优选方案，所述第一碳刷为轴领碳刷、第二碳刷为铜箔碳刷、第三碳刷为大轴碳刷。
4、作为一种优选方案，所述第四碳刷为轴电压监测碳刷，用于采集轴电压。
5、作为一种优选方案，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、作为一种优选方案，所述上导外层轴承绝缘监测单元、上导内层轴承绝缘监测单元以及轴电压采集单元通过4-20ma模拟量的方式输出，该模拟量反映绝缘电阻值大小。
7、作为一种优选方案，所述上导外层轴承绝缘监测单元和上导内层轴承绝缘监测单元均采用sineax v604通用可编程变送器实现。
8、本发明第二方面提出了一种大型水轮发电机大轴绝缘监测终端，在第一方面所述的大型水轮发电机大轴绝缘采集终端基础上实现，还包括依次连接的a/d转换单元、数据处理单元、d/a转换单元、电站监控系统以及显示单元；所述a/d转换单元同时与上导外层轴承绝缘监测单元、上导内层轴承绝缘监测单元、轴电压采集单元接收各个单元输出的参数，并完成模数转换；所述数据处理单元用于对数据滤波与逻辑处理；所述d/a转换单元用于模数转换；所述电站监控系统用于接收并存储d/a转换单元输出的大轴绝缘电阻值与轴电压，其中大轴绝缘电阻值包括上导外层轴承绝缘电阻值和上导内层轴承绝缘电阻值；所述显示单元用于实时显示大轴绝缘电阻值与轴电压。
9、作为一种优选方案，还包括报警单元，与电站监控系统连接；所述报警单元预置有大轴绝缘电阻值与轴电压的阈值范围，用于在大轴绝缘电阻值与轴电压超出阈值范围时产生警报。
10、作为一种优选方案，所述报警单元中，根据设置阈值范围，设置有第一报警等级、第二报警等级、第三报警等级；其中，
11、第一报警等级：当实时大轴绝缘电阻值小于其阈值范围最小值，并实时轴电压值大于其阈值范围最大值时，表示上导轴承绝缘已降低，轴电压异常，需立即停机进行全面检查；
12、第二报警等级：当实时大轴绝缘电阻值小于其阈值范围最小值并且实时轴电压值小于其阈值范围最大值时，表示上导轴承绝缘已降低，轴电压正常，需观察机组运行情况，必要时停机检查；
13、第三等级：当实时测量大轴绝缘电阻值大于其阈值范围最大值并且实时轴电压值小于其阈值范围最大值时，表示测量回路异常或者大轴绝缘碳刷与大轴之间接触不良,需对模拟量数据采集回路进行检查。
14、作为一种优选方案，还包括打印单元，所述打印单元与电站监控系统连接，用于打印实时获取的大轴绝缘电阻值与轴电压。
15、与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
16、1、将采集的大轴绝缘电阻值和轴电压值通过数字量信号传输到电站监控系统，实现了对发电机大轴绝缘的远程、在线、实时监测，切实有效的提高大轴绝缘系统运行稳定性和安全性。
17、2、通过报警系统，设置报警等级，判断大轴绝缘故障类别及处理措施，解决了大轴绝缘测量回路异常、大轴绝缘碳刷与大轴之间接触不良或者未接触时，运维人员不能及时发现此类缺陷的问题。保证了发电机组运行稳定性和维护安全性为大型水电站的安全运行提供了技术保障，为电网安的全稳定运行打下了良好基础。
技术特征：
1.一种大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，其特征在于，应用于大型水轮发电机中，包括第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷、上导外层轴承绝缘监测单元、上导内层轴承绝缘监测单元以及轴电压采集单元；其中，第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷均与大轴接触，第一碳刷与第二碳刷分别安装在发电机机头滑环室内，第三碳刷与第四碳刷安装在水车室内，所述上导外层轴承绝缘监测单元分别与第一碳刷、第二碳刷连接，输出第一碳刷与第二碳刷之间的绝缘电阻值；所述上导内层轴承绝缘监测单元分别与第二碳刷、第三碳刷连接，输出第二碳刷与第三碳刷之间的绝缘电阻值；所述轴电压采集单元与第四碳刷连接，用于输出轴电压。
2.根据权利要求1所述的大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，其特征在于，所述第一碳刷为轴领碳刷、第二碳刷为铜箔碳刷、第三碳刷为大轴碳刷。
3.根据权利要求1所述的大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，其特征在于，所述第四碳刷为轴电压监测碳刷，用于采集轴电压。
4.根据权利要求1所述的大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，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.根据权利要求1所述的大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，其特征在于，所述上导外层轴承绝缘监测单元、上导内层轴承绝缘监测单元以及轴电压采集单元通过4-20ma模拟量的方式输出，该模拟量反映绝缘电阻值大小。
6.根据权利要求1所述的大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，其特征在于，所述上导外层轴承绝缘监测单元和上导内层轴承绝缘监测单元均采用sineax v604通用可编程变送器实现。
7.一种大型水轮发电机大轴绝缘监测终端，在权利要求1～6任一项所述的大型水轮发电机大轴绝缘采集终端基础上实现，其特征在于，还包括依次连接的a/d转换单元、数据处理单元、d/a转换单元、电站监控系统以及显示单元；所述a/d转换单元同时与上导外层轴承绝缘监测单元、上导内层轴承绝缘监测单元、轴电压采集单元接收各个单元输出的参数，并完成模数转换；所述数据处理单元用于数据滤波与逻辑处理；所述d/a转换单元用于模数转换；所述电站监控系统用于接收并存储d/a转换单元输出的大轴绝缘电阻值与轴电压，其中，大轴绝缘电阻值包括上导外层轴承绝缘电阻值和上导内层轴承绝缘电阻值；所述显示单元用于实时显示大轴绝缘电阻值与轴电压。
8.根据权利要求7所述的大型水轮发电机大轴绝缘监测终端，其特征在于，还包括报警单元，与电站监控系统连接；所述报警单元预置有大轴绝缘电阻值与轴电压的阈值范围，用于在大轴绝缘电阻值与轴电压超出阈值范围时产生警报。
9.根据权利要求8所述的大型水轮发电机大轴绝缘监测终端，其特征在于，所述报警单元中，根据设置阈值范围，设置有第一报警等级、第二报警等级、第三报警等级；其中，
10.根据权利要求7所述的大型水轮发电机大轴绝缘监测终端，其特征在于，还包括打印单元，所述打印单元与电站监控系统连接，用于打印实时获取的大轴绝缘电阻值与轴电压。
技术总结
本发明提供了一种大型水轮发电机大轴绝缘采集终端，应用于大型水轮发电机中，包括第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷、上导外层轴承绝缘监测单元、上导内层轴承绝缘监测单元及轴电压采集单元；第一碳刷、第二碳刷、第三碳刷、第四碳刷与大轴接触，第一碳刷与第二碳刷安装在发电机机头滑环室内，第三碳刷与第四碳刷安装在水车室内，上导外层轴承绝缘监测单元分别与第一碳刷、第二碳刷连接，上导内层轴承绝缘监测单元分别与第二碳刷、第三碳刷连接，监测绝缘电阻值；所述轴电压采集单元与第四碳刷连接，用于输出轴电压。本发明可以远程、在线、实时监测大轴绝缘电阻值和轴电压值，提高数据实时性，进而提高故障处理时效性，保证机组正常运行。
技术研发人员：邓启立,屈晓寒
受保护的技术使用者：三峡金沙江川云水电开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5