[发明专利]发电机局部放电在线监测装置及其监测方法

说明书

所属领域

本发明属于电力设备绝缘在线监测领域，具体涉及一种发电机局 部放电在线监测装置及其监测方法。

背景技术

局部放电测量系统用于发电机定子绕组绝缘状态监测已经有40多 年的历史。在过去的25年中，发电机局部放电在线监测技术的进一 步发展使之逐渐成为继温度监测之后最广泛最有效的绝缘状态监测 手段。至2001年为止，在北美地区，20MW以上的运行的发电机/电 动机已经有超过50％的安装了局部放电在线监测系统用于绝缘诊断。 人们对于局部放电监测如此关注，原因就在于局部放电会损坏定子绕 组绝缘。经运行部门多次组织专家进行现场调查分析，定子绝缘故障 仍是发电机的主要故障之一，而定子绕组绝缘的损坏大多数是由于局 部放电造成的。

在发电机运行条件下，进行发电机局部放电在线监测，对于及早 发现绝缘劣化征兆、制定停机检修计划、防止重大事故发生等具有重 要意义。通过对大中型发电机组实时在线监测，提高状态监测水平， 结合定期预防试验、综合诊断，积累状态数据和运行经验，逐步由“计 划检修”向“状态检修”过渡，可大大提高机组的安全、稳定运行水 平。实践证明，实施在线监测可降低发电机组的维修成本，提高运行 可靠性及增加可利用时间，从而提高设备的运行维修效益。 发电机局部放电的发生，总伴随着几种物理、化学表现形式：电脉冲， 声脉冲，光，热、以及化学反应生成新的生成物等等。局放的检测方 法就是根据这几种表现形式分为以下几种：1、脉冲电流法2、射频 辐射耦合法3、声与超声检测法4、气体检测法5、光测法等。不过 实际应用于现场发电机在线监测的测量系统多采用脉冲电流法和射 频辐射耦合法。传感器的种类和安装要求则取决于发电机本身的结构 和局部放电的性质。近些年有几所大学加大了对在线监测项目的研究 力度，也开发出了一些相应的测量系统。总体上看，国内现有的发电 机局部放电在线监测系统中：

1)大都以电压或电流耦合的方式在中性点引出线安装传感器。

2)设计的测量带宽一般比较低，最高达30MHz。

3)抗干扰手段相对单一。

发电机单独采用中性点并非理想的监测点，因为定子绕组内放电 脉冲经复杂的容/感网络传输到中性点时高频分量已有严重的衰减， 而放电主要是发生在高压端绕组处；另外，在中性点处由于三相放电 信号混叠、其他高压设备放电信号混叠等原因使得测量结果的灵敏度 和可靠性大大降低。这是国内局部放电在线监测方面期待解决的一个 问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种发电机 局部放电在线监测装置及其监测方法，能够监测发电机内部绝缘状 况，具有抗干扰效果好，安全性高，方便易用的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种发电机局部 放电在线监测装置，包括有信号调理单元4，第一陶瓷电容传感器1 的输出端、第二陶瓷电容传感器2的输出端和高频传感器3的输出端 均与信号调理单元4的信号输入端相连，信号调理单元4的输出端与 采集卡5的信号输入端相连接，采集卡5的信号输出端通过光纤与工 控机6的网卡相连接，工控机6再与Web服务器7相连。

所述的信号调理单元4工作原理是：由工控机6中装载的软件发 送控制命令，采集卡5接收到命令，改变IO状态控制，一只高频多 路转换开关A选通第一陶瓷电容传感器1、第二陶瓷电容传感器2和 高频传感器3中的信号，该信号经过范围为5M～100MHz通带滤波电 路后，由另一只高频多路转换开关B选通放大、直通或衰减的工作 方式，然后输出到采集卡。其中高频多路转换开关A或B由高频继电 器和数据输出锁存器74LS373组成。

所述的采集卡5具有三路8位的模拟输入通道，16位I/O输出， 输入通道三路同步，单端接地，12位A/D转换精度，带宽频率为 100k--100MHz，采样速率为100MS/s，存储深度为每通道16MB，输入 阻抗：50Ω，触发方式：可选内触发、外触发或沿触发，外部接口为 RJ45接口和50-3同轴线接口，通信协议采用TCP/IP网络协议。

所述的工控机6装载有发电机局部放电在线监测软件，采用图形 化的编程语言LabVIEW作为开发平台，与其他语言相比，LabVIEW是 一种真正意义上的可视化图形编程语言，而且具有开发难度低、开发 周期短、形式比较灵活等特点。