一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 205027867 U (45)授权公告日 2016.02.10

(21)申请号 201520806191.0(22)申请日 2015.10.19

(73)专利权人南京中凯光电技术有限公司

地址210028 江苏省南京市鼓楼区幕府东路

199号A42栋N105(72)发明人徐德高 刘贵华 谭龙柬 王瑶

胡娅莉 李杏彬 曹耀宗 王之刚(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限

公司 32224

代理人董建林(51)Int.Cl.

G01R 31/12(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

()实用新型名称

一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统(57)摘要

本实用新型公开了一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，包括CPU、微弱弧光传感器和无线通讯单元；微弱弧光传感器与CPU的信号输入端连接，无线通讯单元与CPU的信号输出端连接；CPU的输出端还连接有跳闸保护电路和故障报警电路。本实用新型实现了发电机滑环小室的故障在线自动检测，且能提高故障检测精度。

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权 利 要 求 书

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1.一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，其特征在于，包括CPU、用于采集故障弧光的微弱弧光传感器和用于与运维人员通讯的无线通讯单元；所述微弱弧光传感器与CPU的信号输入端连接，所述无线通讯单元与CPU的信号输出端连接；所述CPU的信号输出端还连接有跳闸保护电路和故障报警电路；

所述微弱弧光传感器实时检测发电机滑环小室内的故障弧光，将故障弧光转换为光信号通过光纤传输至CPU，CPU通过故障报警电路输出告警、通过跳闸保护电路进行跳闸保护，同时通过无线通讯单元通知运维人员进行故障处理。

2.根据权利要求1所述的用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，其特征在于，所述微弱弧光传感器采用无源弧光探测传感器。

3.根据权利要求1所述的用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，其特征在于，所述CPU上还连接有人机交互系统，所述人机交互系统包括控制键以及用于参数查看、修改和事件监视、记录的液晶显示单元。

4.根据权利要求1所述的用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，其特征在于，所述CPU上还连接有用于与上位机通信的通信模块。

5.根据权利要求4所述的用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，其特征在于，所述CPU上还连接有通讯指示灯，当通信模块处于通讯状态时，通讯指示灯闪烁。

6.根据权利要求4所述的用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，其特征在于，所述通信模块配有RS485通讯接口和以太网通讯接口。

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说 明 书

一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统

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技术领域

[0001]

本实用新型涉及一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，属于发电机技

术领域。背景技术

同步交流发电机是一种运用旋转的电磁电枢产生电流和电压的设备。它包括一个转子（旋转电磁场）和一个定子，用来提供三相电压。对于现代大型发电机组，由于容量，转子已不可能采用永磁铁，一般为电磁铁。采用此种方法需要将直流电流通过碳刷与滑环相接触，再由滑环将励磁电流导入发电机转子。[0003] 大型发电机碳刷和滑环正常情况下，运行比较稳定，维护工作量也较小。但碳刷和滑环是发电机中动静接触和交换能量的设备，因受其通流的大小、碳刷的压力、周围的环境温度、湿度、清洁度、碳刷与滑环表面的磨损以及本身制造工艺等因素影响，在长期运行中，容易在碳刷和滑环之间发生弧光，若没有及时发现隐患进行处理，将有可能形成恶性循环，造成刷辫烧断、滑环打毛、压簧震断、碳刷震裂等，严重时将形成环火造成滑环烧毁、被迫停机的事故。紧急停机不仅造成系统出力下降，影响系统稳定运行，而且对发电机组本身也将产生危害。

[0004] 目前对发电机滑环小室的检测主要依靠以下几个方法：[0005] 1.日常运行检查：

[0006] 加强定期与不定期的设备巡回检查工作，正常情况下,工作人员每班必须对发电机碳刷进行检查，主要检查方法是用手电筒通过照射发电机滑环小室的玻璃外壳来查看内部情况，用红外测温仪测量集电环和碳刷的温度，夏季高峰负荷期间以及无功和电压波动较大时应缩短温度测量间隔。[0007] 2.日常清洁维护：

[0008] 正常运行中每天都要进行清扫、吹灰工作，保持碳刷及整流子滑环光面清洁，若遇异常现象造成碳刷灰尘大时，要加强清扫。遇有停机机会，检修要对滑环、碳刷、碳刷架以及滑环罩等进行全面的清扫、检查。特别要重点对油污进行处理。[0009] 3.加强检修质量控制 ：

[0010] 避免由于检修质量不良或运行调整不当造成机组运行中，发电机密封油外泄，甩到滑环上，增大碳刷与滑环之间的接触电阻。[0011] 综上所述，目前对发电机滑环小室的检测还主要依靠人力资源进行检查和防范，检测准确率不高且存在较大的人力资源浪费。[0012] 经过认真研究、综合分析，发现发电机滑环小室采用的是玻璃外壳，内部很容易受外界光的影响，并且内部碳刷和滑环间容易产生弧光，且产生的故障光也非常微弱，据此，将微弱弧光检测技术应用到发电机滑环小室的检测上将有助于发电机滑环小室的故障检测。

[0002]

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说 明 书

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实用新型内容

[0013] 本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，解决现有技术中发电机滑环小室依靠人工定时巡检，导致人力资源浪费、运行维护成本高、故障发现不及时、准确度不高的技术问题。[0014] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，包括CPU、用于采集故障弧光的微弱弧光传感器和用于与运维人员通讯的无线通讯单元；所述微弱弧光传感器与CPU的信号输入端连接，所述无线通讯单元与CPU的信号输出端连接；所述CPU的信号输出端还连接有跳闸保护电路和故障报警电路。

[0015] 所述微弱弧光传感器实时检测发电机滑环小室内的故障弧光，将故障弧光转换为光信号通过光纤传输至CPU，CPU通过故障报警电路输出告警、通过跳闸保护电路进行跳闸保护，同时通过无线通讯单元通知运维人员进行故障处理。[0016] 所述微弱弧光传感器采用无源弧光探测传感器。[0017] 所述CPU上还连接有人机交互系统，所述人机交互系统包括控制键以及用于参数查看、修改和事件监视、记录的液晶显示单元。

[0018] 所述CPU上还连接有用于与上位机通信的通信模块。[0019] 所述CPU上还连接有通讯指示灯，当通信模块处于通讯状态时，通讯指示灯闪烁。[0020] 所述通信模块配有RS485通讯接口和以太网通讯接口。[0021] 与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：将微弱弧光检测技术应用到发电机滑环小室的检测上，不仅能够实现发电机滑环小室的故障在线自动检测，还能过滤掉电厂工作人员巡检时用手电筒照射的光，防止环境光和手电筒照射光影响产生的误动，提高故障检测精度；采用微弱弧光传感器检测弧光，实时监测发电机滑环小室内碳刷和滑环之间发生弧光的现象，能够及时发现隐患，避免环火，防止事故进一步扩大，延长设备使用寿命，保证电网正常运行；同时，能够减少人力资源浪费，节约维护成本。附图说明

图1是本实用新型提供的一种用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统的电路原理框图。

[0022]

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来本实用新型的保护范围。[0024] 如图1所示，用于发电机滑环小室内弧光故障检测的系统，包括CPU以及与CPU连接的通信模块、微弱弧光传感器、故障报警电路、跳闸保护电路、无线通讯单元、通讯指示灯和人机交互系统。下面分别对各部分进行详细描述：[0025] CPU：采用32位CPU，内部自带看门狗功能，有效防止程序跑飞。主芯片带有高速嵌入式存储器，并且带有定时器、模拟/数字转换器ADC、串行外设接口SPI、I2C总线、通用同步/异步接受发送器USART等常用外设，带有快速I/O接口和通信接口，具有卓越的计算性能和先进的中断系统响应功能。

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说 明 书

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通信模块：配有RS485通讯接口和以太网通讯接口，用于与上位机进行通信，实现远程控制，采用标准MODBUS通讯协议和部颁103协议，同时也支持其他协议，向用户提供开放的通讯协议。

[0027] 通讯指示灯：当通信模块处于通讯状态时，连接在CPU上的通讯指示灯闪烁。[0028] 微弱弧光传感器：用于微弱的故障弧光采集，采用无源弧光探测传感器，

[0029] 微弱弧光传感器是源于南京中凯光电技术有限公司生产的ZK1200-5ARC传感器，并在此基础上增加了光学技术改进。当发生微弱的弧光故障时，微弱弧光传感器以光学原理先将故障弧光中的可见光滤除，并将故障弧光中的紫外光转为传输效率更高的光信号，通过光纤传给CPU，支持20路微弱弧光输入。[0030] 无线通讯单元：当检测到微弱弧光时，通过无线传输的方式主动通知运维人员。[0031] 人机交互系统：配置轻触式按键控制键，每个按键上配有中文标识，操作人员可通过按键对系统进行操作；采用人性化面板设计，配置全中文液晶显示器，按级操作各菜单页面，根据菜单提示可对系统采集的各种数据及各种事件进行监视、记录，可直接通过菜单进行参数查看、修改等操作。

[0032] 故障报警电路和跳闸保护电路分别连接在CPU的信号输出端，当检测发电机滑环小室内的故障弧光时，CPU通过故障报警电路输出告警、通过跳闸保护电路进行跳闸保护。[0033] 本实用新型用于发电机滑环小室内弧光故障检测的方法，采用微弱弧光传感器检测发电机滑环小室的故障弧光，对故障弧光采用光学原理将故障弧光中的可见光滤除，然后将故障弧光中的紫外光转换为光信号传送至CPU，CPU控制输出告警并进行跳闸保护，同时通知运维人员进行故障处理。

[0034] 本实用新型将微弱弧光检测技术应用到发电机滑环小室的检测上，不仅能够实现发电机滑环小室的故障在线自动检测，还能过滤掉电厂工作人员巡检时用手电筒照射的光，防止环境光和手电筒照射光影响产生的误动，提高故障检测精度，具有良好的市场推广价值。

[0035] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

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说 明 书 附 图

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图1

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