一种基于重复脉冲RSO法的发电机转子匝间短路检测装置的制作方法

一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种检测装置，特别涉及一种基于重复脉冲法的发电机转子匝间短路检测装置。


背景技术：

2.发电机转子绕组匝间短路是发电机运行过程中一种常见的电器故障，轻微的匝间短路对发电机运行的影响较小，但会导致发电机的励磁电流升高、无功功率相对下降、轴承不平衡震动增加。一旦转子匝间短路的严重程度增加，将会导致转子发生接地故障，使得转子大轴磁化，严重者还将烧伤轴颈和轴瓦，对机组本身的安全稳定运行构成巨大威胁。能否精准检测发电机匝间短路位置对于机组而言影响较大。
3.目前用于发电机转子匝间短路测量定位装置，一种是采购进口的激励信号发生装置，与示波器配合使用，示波器对脉冲注入点的波形进行分析采集。另一种是在进口的激励信号发生设备的基础上附加国内波形采集装置与采集软件，根据上位机软件采集到的波形进行分析转子绕组是否存在短路。原有技术的主要不足点为以下几种：
4.1.在检测过程中需要与示波器相配合，操作复杂。
5.2.检测过程中，装置接线较为复杂，对操作人员的技能要求很高。


技术实现要素：

6.解决现有发电机转子匝间短路检测装置需要与示波器进行配合，以及检测装置现场接线复杂、对操作人员的技能要求高的问题。
7.本实用新型的目的在于实现发电机转子匝间检测精准定位，使激励信号发生与采集装置一体化。
8.一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置，所述装置包括：激励信号发生单元、激励信号驱动单元、激励信号输出控制开关、数据采集单元、采集信号控制开关、控制单元、输出阻抗电位器r1、输出阻抗电位器r2以及两个信号端子；
9.所述控制单元输出同步控制信号给激励信号输出控制开关和采集信号控制开关，所述控制单元通过fsmc数据通信总线与激励信号发生单元实现数据交互；
10.所述激励信号发生单元产生激励信号，并将该激励信号输出给激励信号驱动单元，所述激励信号驱动单元对接收到的激励信号进行波形调整后输出两路激励信号给激励信号输出控制开关，所述激励信号输出控制开关将两路激励信号分别经过输出阻抗电位器r1和输出阻抗电位器r2后发送至两个信号端子；
11.所述两个信号端子还分别连接至采集信号控制开关的两个信号输入端，该采集信号控制开关的两个信号输出端连接至数据采集单元的两个信号采集端，所述数据采集单元输出采集信号给激励信号发生单元。
12.进一步的，所述激励信号发生单元产生激励信号的重复频率为1～100khz，幅值为1～12v的信号。
13.进一步的，所述激励信号发生单元包括可编程门阵列fpga电路、d/a转换器；
14.所述可编程门阵列fpga电路用于产生并输出数字激励信号给d/a转换器，所述d/a转换器将激励信号进行数模转换后形成激励信号输出给激励信号驱动单元；
15.所述可编程门阵列fpga电路的fif0存储器用于接收数据采集单元输出的采集信号。
16.进一步的，所述d/a转换器为12位d/a转换器。
17.进一步的，所述激励信号驱动单元包括波形上升调节单元和两个驱动器；
18.所述波形上升调节单元将接收到激励信号进行波形调节之后同时发送给两个驱动器，所述两个驱动器对接收到的信号进行放大处理之后输出给激励信号输出控制开关。
19.进一步的，所述激励信号输出控制开关为两个双路的电子开关；所述采集信号控制开关为双路开关的继电器。
20.进一步的，所述数据采集单元包括两组信号采集模块，所述两组信号采集模块的结构相同，每个信号采集模块包括a/d转换器、差分放大器和电阻分压网络；
21.两组信号采集模块与采集单元的两个信号采集端相对应，每个信号采集端采集的信号经过对应电阻分压网络衰减后输出至差分放大器，所述差分放大器输出信号至a/d转换器，所述a/d转换器输出信号至给激励信号发生单元。
22.进一步的，所述控制单元采用型号为arm stm32f407igt6实现。
23.进一步的，所述装置还包括供电及电源管理单元，所述供电及电源管理单元为基于rso发电机转子绕组匝间短路检测装置的所有元件提供工作电源。
24.进一步的，所述装置还包括壳体和面板，所述激励信号发生单元、激励信号驱动单元、激励信号输出控制开关、数据采集单元、采集信号控制开关和控制单元固定在所述壳体内，所述面板用于将壳体封闭，所述输出阻抗电位器r1和输出阻抗电位器r2固定在面板上，并且所述输出阻抗电位器r1的可调端和输出阻抗电位器r2的可调端位于面板外侧，所述两个信号端子固定在面板上，所述面板上还设置有接地端点。
25.本实用新型提供了一种用于检测电机绕组匝间短路的装置，实现了激励信号的发出与电机绕组反馈信号的的采集，解决了现有发电机转子匝间短路检测装置需要与示波器进行配合，以及检测装置现场接线复杂、对操作人员的技能要求高的问题，具体效果有：
26.1、本实用新型在现有发电机转子匝间短路检测装置的基础上，做进一步开发获得，解决了原有检测装置的缺陷。
27.2、本实用新型同时包含了激励信号产生与采集模块，在实际应用中，省去了原有同类产品需要使用示波器配合的缺陷。
28.3、本实用新型的信号发出与采集使用同一套端子，与原有同类产品相比较，现场接线简单，只需要将两个端子分别于电机的两个电刷连接即可，普通的技术工人就能够操作。
29.4、本实用新型采用可编程门阵列fpga电路作为激励信号发生单元，该可编程门阵列fpga电路中包含有dds信号发生器，能够准确的产生指定频率的信号，本领域技术人员采用常规技术手段就能够使其产生频率稳定的激励信号，提高检测的准确性。
30.5、本实用新型的控制单元可以常采用现有带有存储器的控制芯片实现，进而能够实现对采集信号的存储，实现了历史数据的存储，进而为实现再次测试时迅速定位故障点
的位置提供历史数据的参考。
31.6、基于本实用新型所述的检测装置，本领域技术人员可以做进一步开发、实现更多的功能。例如：利用本实用新型的装置实现现场采集信号，然后通过远程数据采集手段获得本实用新型获得的数据并进行处理分析，实现远程检测的功能。
附图说明
32.图1基于rso发电机转子绕组匝间短路检测装置的电气原理示意图。
33.图2基于rso发电机转子绕组匝间短路检测装置的外部结构示意图。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.实施例一、参见图1说明本实施例。实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置，包括：激励信号发生单元1、激励信号驱动单元2、激励信号输出控制开关3、数据采集单元4、采集信号控制开关5、同步控制单元6、输出阻抗电位器r1、输出阻抗电位器r2以及两个信号端子7；
36.所述同步控制单元6输出同步控制信号给激励信号输出控制开关3和采集信号控制开关5，所述同步控制单元6通过fsmc数据通信总线与激励信号发生单元1实现数据交互；
37.所述激励信号发生单元1产生激励信号，并将该激励信号输出给激励信号驱动单元2，所述激励信号驱动单元2对接收到的激励信号进行波形调整后输出两路激励信号给激励信号输出控制开关3，所述激励信号输出控制开关3将两路激励信号分别经过输出阻抗电位器r1和输出阻抗电位器r2后发送至两个信号端子；
38.所述两个信号端子还分别连接至采集信号控制开关5的两个信号输入端，该采集信号控制开关5的两个信号输出端连接至数据采集单元4的两个信号采集端，所述数据采集单元4输出采集信号给激励信号发生单元1。
39.实施例一所述的装置是将激励信号发生与数据采集装置一体化，无需外接示波器便可对转子绕组进行试验分析，使现场试验操作更加方便灵活。
40.该装置在实际应用的时候，用于实现检测信号的采集，具体过程为：将待检测的电机绕组线圈的两端分别与采集信号控制开关5的两个信号输入端相连接。然后通过控制模块，控制采集信号控制开关5和激励信号输出控制开关3，实现激励信号的发射与采集信号。
41.在实际工作中，技术人员对比分析本实施例所述的装置发出的激励信号与获得的采集信号，能够获得待检测的电机绕组的线圈是否存在匝间短路的情况，对所述数据进行进一步分析，还能够获得线圈短路的位置信息。
42.本实施例中，所述激励信号发生单元1产生激励信号的重复频率为1～100khz，幅值为1～12v。
43.该种激励信号更适合实现检测电机绕组的匝间短路情况。
44.实施例二、参见图1说明本实施例。本实施例是对实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置的进一步限定，本实施例中，所述激励信号发生单
元1包括可编程门阵列fpga电路和d/a转换器；
45.所述可编程门阵列fpga电路用于产生并输出数字激励信号给d/a转换器，所述d/a转换器将激励信号进行数模转换后形成激励信号输出给激励信号驱动单元2。
46.本实施例中采用可编程门阵列fpga电路实现数字激励信号的产生，所述可编程门阵列fpga电路中包含有dds信号发生器，该种信号发生器能够根据设定准确的生成指定频率的数字信号，且生成信号的频率稳定性好，采用该信号发生器产生的数字激励信号能够保证器频率的准确与稳定，然后，将该数字激励信号通过d/a转换器转换成模拟信号作为激励信号源，有效的保证了激励信号的频率稳定性和准确性。
47.所述d/a转换器可以采用12位d/a转换器。
48.实施例三、参见图1说明本实施例。本实施例是对实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置的进一步限定，本实施例中，所述激励信号驱动单元2包括波形上升调节单元、两个驱动器；
49.本实施例中，将接收到的激励信号转换成两路激励信号，实现对电机绕组的两端同时输出激励信号的功能。
50.实施例四、参见图1说明本实施例。本实施例是对实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置的进一步限定，本实施例中，所述激励信号输出控制开关3为两个双路的电子开关；所述采集信号控制开关5为双路开关的继电器。
51.本实施例中，激励信号输出控制开关3采用两个双路的电子开关实现，该电子开关在控制单元6的控制下实现闭合或断开，进而实现激励信号的输出或停止。电子开关具有反应速度快的优点。采集信号控制开关5采用双路开关的继电器实现，该继电器在控制单元6的控制下实现闭合或断开，进而实现被采集的激励信号的输出或停止。继电器具有安全保护电路的优点。
52.实施例五、参见图1说明本实施例。本实施例是对实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置的进一步限定，本实施例中，所述数据采集单元4包括两组信号采集模块，所述两组信号采集模块的结构相同，每个信号采集模块包括a/d转换器、差分放大器和电阻分压网络；
53.两组信号采集模块采集与采集单元4的两个信号采集端相对应，每个信号采集端采集的信号经过对应电阻分压网络衰减后输出至差分放大器，所述差分放大器输出信号至a/d转换器，所述a/d转换器输出信号至给激励信号发生单元1。
54.本实施例中采用差分放大器避免了电流变化引起非线性及输出信号的失真，差分放大器输出激励信号至高速、高精度a/d转换器，使激励信号转换成数字信号输出，保证数字信号的稳定性。
55.实施例六、参见图1说明本实施例。本实施例是对实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置的进一步限定，本实施例中，所述控制单元6采用型号为arm stm32f407igt6实现。本实施方式中的控制单元采用arm stm32f407igt6实现，该集成电路具有高达32位数据总线的灵活外部存储控制器，能够实现对采集信号的存储功能。
56.实施例七、参见图1说明本实施例。本实施例是对实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置的进一步限定，本实施例中，所述装置还包括供电
及电源管理单元，所述供电及电源管理单元为基于rso发电机转子绕组匝间短路检测装置的所有元件提供工作电源。
57.实施例八、参见图2说明本实施例。本实施例是对实施例一所述的一种基于重复脉冲rso法的发电机转子匝间短路检测装置的进一步限定，本实施例中，所述装置还包括壳体和面板，所述激励信号发生单元1、激励信号驱动单元2、激励信号输出控制开关3、数据采集单元4、采集信号控制开关5、控制单元6固定在所述壳体内，所述面板用于将壳体封闭，所述输出阻抗电位器r1和输出阻抗电位器r2的可调端固定在面板上，所述两个信号端子7固定在面板上，所述面板上还设置有接地端点。
58.本实施方式增加了壳体，并且将输出阻抗电位器r1的可调端、输出阻抗电位器r2的可调端和两个信号端子7都固定在面板上。带壳体的装置便于携带，输出阻抗电位器r1、输出阻抗电位器r2的可调端位于面板上，方便在操作过程中进行实施调整，用于连接待测电机绕组的两个端子位于面板上，便于检测时的信号线连接，使现场试验操作更加方便灵活。