水轮发电机转子阻尼绕组电流测量系统

摘要

本发明公布了一种水轮发电机转子阻尼绕组电流测量系统。将霍尔电流传感器套装在被测发电机阻尼绕组端部的阻尼条上，霍尔电流传感器的输出信号通过引线连接到安装在发电机转子中心体上的多通道高速无线数据采集及通信装置的信号输入端，由一台安装有无线通信网卡的上位计算机，通过无线局域网控制无线数据采集及通信系统，实现对阻尼绕组电流信号的数据采集、发送和接收。本发明实现了对水轮发电机转子阻尼绕组电流的直接、可靠和准确测量，改变了长期以来一直无法获得准确的阻尼绕组电流参数的原有状况。本发明成果非常有助于发电机转子结构的优化设计以及新产品的开发，同时，也使水轮发电机阻尼绕组电流的在线监测成为可能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水轮发电机转子阻尼绕组电流测量系统。

背景技术

阻尼绕组是水轮发电机转子结构中的一个组成部分。水轮发电机组在运行过程中，如果负载不稳定或发生突然变化、励磁调节器或调速器出现故障以及水轮机转矩不均匀等，都可能导致水轮发电机产生振荡，振荡过程中，发电机的转速、电压、电流、功率以及转矩等均会发生周期性变化，严重时会使水轮发电机与电力系统失去同步造成机组停机或更严重的事故。水轮发电机转子上设置阻尼绕组可以有效地抑制这种振荡现象，提高电力系统运行的稳定性；同时阻尼绕组在发电机承担不对称负载或发生不对称短路的情况下，还可以有效地削弱和限制过电压，以避免严重故障的发生。阻尼绕组中的感应电流以及电流的分布规律是决定阻尼绕组设计方案的重要因素。目前，对阻尼绕组电流的测量尚没有成熟的方法。阻尼绕组位于水轮发电机转子磁极表面，结构复杂，且转子处于转动状态，阻尼绕组中的电流成分也非常复杂，给阻尼绕组电流的测量带来很大难度，因而阻尼绕组电流一直被认为是一个无法实现直接准确测量的参数。到目前为止，仅有极少数间接测量阻尼绕组电流的方法，这些方法的共同特点是在测量过程中引入了较多的计算，由于电机中的电磁场是非线性和分布性的，这种计算必将引入难以克服的计算误差。当采用信号滑环将转动部分的信号引出时，又不可避免地引入滑环的接触误差等。

发明内容

本发明提供了一种通过采用先进的测试手段和现代网络通信等技术实现直接、可靠和精确的水轮发电机转子阻尼绕组电流测量系统。本发明是通过以下技术方案实现的：一种水轮发电机转子阻尼绕组电流测量系统，将霍尔电流传感器套装在被测发电机阻尼绕组端部的阻尼条上；将多通道高速无线数据采集及通信装置以及DC/DC电源模块安装并固定在发电机转子中心体尽量靠近轴心的位置上，通过信号引线将霍尔电流传感器的输出信号连接到多通道高速无线数据采集及通信装置的信号输入端；通过电源引线将发电机转子上的励磁电压出线端连接到DC/DC电源模块的输入端；将DC/DC电源模块的电压输出端通过电源引线分别连接到每个霍尔电流传感器以及多通道高速无线数据采集及通信装置的电源输入端，将无线通信网卡通过USB通用串行总线与上位计算机连接，安装了测控应用软件的上位计算机，通过无线局域网控制无线数据采集及通信系统，实现对阻尼绕组电流信号的数据采集、发送和接收。

本发明实现了对水轮发电机转子阻尼绕组电流的直接、可靠和准确测量，改变了长期以来一直无法获得准确的阻尼绕组电流参数的原有状况。本发明避免了以往采用间接测量阻尼绕组电流的方法所引起或引入的各种误差。本发明中采用的新型霍尔电流传感器是基于磁势平衡原理，且带宽为100kHz，从而保证了传感器输出的阻尼绕组电流信号不会产生失真，即从根本上保证了阻尼绕组电流测量的准确度和精度；本发明中通过采用无线局域网通信技术实现对阻尼绕组电流信号的数据采集、发送和接收，不但避免了采用信号滑环将转动部分的信号引出时所引入的接触误差，而且该技术较其它无线通信技术具有传输速度快、传输距离远的特点，满足了信号传输的实时性要求和较远距离传输的要求。本发明中安装在发电机转子上各装置的供电电源取自发电机转子上的励磁电压，为各装置提供了可靠且不间断的电源，这使发电机阻尼绕组电流的在线监测成为可能。本发明成果非常有助于发电机转子结构的优化设计以及新产品的开发。

附图说明

图1是本发明在发电机转子上各装置的安装结构示意图

图2为本发明的系统结构原理框图

具体实施方式

如图1所示的一种水轮发电机转子阻尼绕组电流测量系统，将TBC200EH型霍尔电流传感器1套装在被测发电机转子2阻尼绕组端部的阻尼条3上；将NI WLS-9215型多通道高速无线数据采集及通信装置4以及MHM28D05型DC/DC电源模块5安装并固定在发电机转子1中心体尽量靠近轴心的位置上，如图2所示，通过信号引线6将TBC200EH型霍尔电流传感器1的输出信号连接到NIWLS-9215型多通道高速无线数据采集及通信装置4的信号输入端；通过电源引线7将发电机转子2上的励磁电压出线端8连接到MHM28D05型DC/DC电源模块5的输入端；将MHM28D05型DC/DC电源模块5的电压输出端通过电源引线7分别连接到每个TBC200EH型霍尔电流传感器1以及NI WLS-9215型多通道高速无线数据采集及通信装置4的电源输入端，将DL-Link DWA-140型无线通信网卡通过USB通用串行总线与上位计算机连接，安装了测控应用软件的上位计算机，通过无线局域网控制无线数据采集及通信系统，实现对阻尼绕组电流信号的数据采集、发送和接收。本发明测量系统采用了基于Wi-Fi标准的无线局域网通信技术，这种无线数字传输技术所使用的工作频率是2.4GHz，当上位计算机向发电机转子上的WLS-9215型多通道高速无线数据采集及通信装置4发送要求采集数据和发送数据的指令，或是WLS-9215型多通道高速无线数据采集及通信装置4向上位计算机发送采集到的数据过程中，要先将模拟信号转换成数字信号，进而再将转换后的数字信号调制成满足通信协议要求的数字信号，然后通过各自(即WLS-9215型多通道高速无线数据采集及通信装置和DL-Link DWA-140型无线通信网卡)内置的无线发射和接收装置完成该数字信号的发送和接收。

阻尼条上的霍尔电流传感器和安装在发电机转子中心体上的多通道高速无线数据采集及通信装置的供电电源取自发电机转子上的励磁电压，将励磁电压出线端通过引线连接到安装在发电机转子中心体上的DC/DC电源模块的输入端，经DC/DC变换后，电源模块输出满足装置所需要的供电电压。

本发明实现了对水轮发电机转子阻尼绕组电流的直接、可靠和准确测量，改变了长期以来一直无法获得准确的阻尼绕组电流参数的原有状况；可为发电机转子结构的优化设计以及新产品开发提供重要的科学依据，同时，也使水轮发电机阻尼绕组电流的在线监测成为可能。