一種電力電機在線絕緣電阻監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一般電力工業(yè)和礦山、石油、化工等工業(yè)企業(yè)電力電機、水栗和風機等工業(yè)動力設(shè)備絕緣監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種電力電機在線絕緣電阻監(jiān)控裝置和監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電機設(shè)備是工業(yè)設(shè)備的動力核心，其安全運行直接影響到工業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)定增長發(fā)展。目前全國電機總裝機臺數(shù)幾千萬，容量達到十億千瓦。電機設(shè)備安全運行的重要性對工業(yè)運行和人民生活意義重大。
[0003]電機設(shè)備在運行中受到空氣水份、鹽份、金屬、塵埃、有害氣體的污染以及機內(nèi)磨損有害沾污的影響，且全天侯在較惡劣的氣候環(huán)境中不間斷運行，造成各種絕緣性能、溫升、泄漏電流、材質(zhì)等的逐漸惡化。為防治絕緣失效事故的發(fā)生，工業(yè)部門每年都按一定時間間隔對電機設(shè)備進行絕緣檢測。傳統(tǒng)的方法往往是在非工作期間用高壓絕緣測試儀或兆歐表進行定期檢查。電機設(shè)備也常常配備電機安全控制柜，控制柜有斷相過流等保護功能。但這些檢測和保護裝置并不能實時顯示電機運行狀態(tài)的的絕緣數(shù)據(jù)，不能反映出實際電機絕緣狀態(tài)的變化，因而對許多重要電機設(shè)備的內(nèi)部沾污現(xiàn)象和絕緣數(shù)值不能實時跟蹤，從而預(yù)防性檢修更換工作不能有效地安排，電機安全運行得不到完全的保障，設(shè)備也不能運行到最大壽命，讓電機得到充分的利用。
[0004]有一些進口型號和國產(chǎn)仿制的在線監(jiān)測裝置儀表，采用電纜物理連接的方式進行絕緣監(jiān)測，易受電機強工頻干擾，且加據(jù)在電機工作電壓之上的附加測試電壓幅值太高、接通時間達到數(shù)秒級，易造成高壓外泄，破壞電機本身的絕緣防護系統(tǒng)，加之采用通訊電纜連接前端采樣處理電路與后臺顯示單元，這樣的電機運行絕緣監(jiān)控，不僅可能縮短電機壽命，效益低下，更是存在安全隱患。
[0005]在公告號為CN203117372U的專利文獻中公開了一種高壓電機絕緣監(jiān)測模塊系統(tǒng)，設(shè)置于高壓電機殼體下部，并說明其結(jié)構(gòu)緊湊合理，隔離安全性能高。但該模塊采取電源物理聯(lián)線，在6KV以上高壓電機的應(yīng)用中存在高壓泄漏隱患。
[0006]在中國專利申請?zhí)枮?01410467744.4的專利文獻中公開了一種遠程高壓電機絕緣測試裝置，通過電動隔離刀閘將絕緣測試線引到柜外，通過高壓繼電器與絕緣檢測儀表相連，觸摸屏顯示測量數(shù)據(jù)并通過RS-485通訊口上傳給遠程計算機，并說明解決了傳統(tǒng)的高壓設(shè)備絕緣遙測方式對高壓設(shè)備帶來的破壞以及對檢測人員帶來的安全隱患問題。但該測試裝置也采取通訊電纜物理聯(lián)線，在6KV以上高壓電機的應(yīng)用中仍存在高壓泄漏隱患。
[0007]因此非常有必要研制一種無線數(shù)據(jù)傳輸工作、裝置斷路器無線遙控觸發(fā)、在線絕緣數(shù)據(jù)實時監(jiān)測顯示的的電力電機在線絕緣電阻監(jiān)控裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種在線絕緣電阻監(jiān)測、具有無線遙控觸發(fā)斷路保護的電力電機在線絕緣電阻監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法。
[0009]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種電力電機在線絕緣電阻監(jiān)測裝置，包括絕緣電阻監(jiān)測單元、裝置斷路器和數(shù)據(jù)顯示控制單元;絕緣電阻監(jiān)測單元包括高壓發(fā)生電路、電阻監(jiān)測電路、第一微處理器電路、第一通訊模塊和第一無線收發(fā)器;高壓發(fā)生電路與電機動力相線和電機外殼或中性接地相連，電阻監(jiān)測電路采集高壓發(fā)生電路與電機回路中的電流信號，第一微處理器電路與電阻監(jiān)測電路連接，第一通訊模塊與第一微處理器電路連接，第一無線收發(fā)器連接在第一通訊模塊上;裝置斷路器包括依次連接的斷路動作構(gòu)件、第二微處理器電路、第二通訊模塊和第二無線收發(fā)器，斷路動作構(gòu)件設(shè)在電機的進線端，第二無線收發(fā)器能與第一無線收發(fā)器通訊;數(shù)據(jù)顯示控制單元包括依次連接的計算機系統(tǒng)、第三通訊模塊和第三無線收發(fā)器，第三無線收發(fā)器能分別與第一無線收發(fā)器和第二無線收發(fā)器通訊。
[0010]對電力電機進行在線絕緣電阻監(jiān)測的方法是:給電機的進線通電，讓電機處于工作狀態(tài);利用高壓發(fā)生電路發(fā)生脈沖信號作用于被測電機，電阻監(jiān)測電路采集電機內(nèi)部在線絕緣電阻對應(yīng)的電流信號，電阻監(jiān)測電路將信號輸送到第一微處理器電路中，第一微處理器電路經(jīng)第一通訊模塊和第一無線收發(fā)器與第二無線收發(fā)器和第三無線收發(fā)器通訊，通過計算機系統(tǒng)對電力電機在線絕緣電阻進行監(jiān)控，第二微處理器電路接收到來自第二無線收發(fā)器和第二通訊模塊的信號會判斷是否啟動斷路動作構(gòu)件。
[0011]進一步的，所述的電阻監(jiān)測電路包括依次連接的泄漏電流信號傳感器、過壓保護電路、信號變換電路、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路;其中，泄漏電流信號傳感器用于采集高壓發(fā)生電路與電機回路中的電流信號，A/D轉(zhuǎn)換電路與第一微處理器電路連接;泄漏電流信號傳感器采集到泄漏電流信號被送入過壓保護電路中，然后利用信號變換電路將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；電壓信號經(jīng)過信號處理電路處理后進入A/D轉(zhuǎn)換電路中，A/D轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號送入到第一微處理器電路中。
[0012]進一步的，所述的信號處理電路包括依次連接的前級差動放大電路、帶阻濾波器和非線性放大電路;電壓信號經(jīng)過前級差動放大后，信號通過帶阻濾波器，濾波后的信號經(jīng)過非線性放大電路放大和隔離之后進入A/D轉(zhuǎn)換電路中。
[0013]進一步的，第一通訊模塊為第一Zig-bee通訊模塊，第一無線收發(fā)器為第一微型天線;第二通訊模塊為第二Zig-bee通訊模塊，第二無線收發(fā)器為第二微型天線;第三通訊模塊為第三Zig-bee通訊模塊，第三無線收發(fā)器為第三微型天線。
[0014]電力電機設(shè)備在運行電壓下，總有一定的泄漏電流通過絕緣體到外殼低電位處或流入大地。只要這種電流不超過一定的數(shù)值，電氣設(shè)備的使用仍然是安全的。但是當電機設(shè)備中的絕緣層材料老化、電氣設(shè)備受潮或存在故障時，這種泄漏電流將會明顯增大，絕緣體損耗增大，它可能造成火災(zāi)、觸電或損壞設(shè)備等事故。電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)老化、吸潮、過熱等導(dǎo)致發(fā)生故障的因素，都會反映在絕緣體電容Cx和損耗因數(shù)tgS的變化上，因此，在線監(jiān)測泄漏電流，反演推算在線絕緣阻抗，是診斷絕緣狀態(tài)的有效手段之一。而且，電力電機設(shè)備絕緣在線監(jiān)測是在電機設(shè)備處于運行狀態(tài)中，利用外加的、數(shù)值大于其工作電壓數(shù)倍的直流高壓脈沖，來監(jiān)測絕緣的各種特征參數(shù)。因此，能客觀真實的反映電機設(shè)備絕緣的運行工況，從而對絕緣狀況作出比較準確的判斷。
[0015]—般泄漏電流信號的采集可在設(shè)備的接地線中串入取樣電阻或微安表，在接地線上加套電流傳感器等。但通常設(shè)備接地線不易拆開，故利用高壓發(fā)生電路產(chǎn)生的高壓脈沖信號，極短時間中限流性地加于工作電源相線與外殼之間，獲得泄漏電流信號后進行數(shù)據(jù)處理和無線傳輸于網(wǎng)絡(luò)。電機無需停電即可在線檢測到絕緣電阻大小，不影響電機正常運行。
[0016]由于采用了高壓發(fā)生電路，被測電機在工作時，如果讓高壓發(fā)生電路工作，則在瞬間產(chǎn)生高壓脈沖信號，然后對信號進行采集和處理，這樣，對絕緣電阻的監(jiān)測更加的準確。
[0017]當采集了電流信號后，絕緣電阻監(jiān)測單元、裝置斷路器和數(shù)據(jù)顯示控制單元之間均通過無線傳輸信號，相對于現(xiàn)有的采用電纜傳輸信號，安全性能更高。采集了電流信號后，如果電流信號大于設(shè)定的至，通過第一無線收發(fā)器和第二收發(fā)器的通訊，將信號傳輸?shù)窖b置斷路器中，通過第二微處理器電路控制斷路動作構(gòu)件動作，斷開輸入到被測電機的電信號，讓被測電機停止工作，因此，提高了電機的使用安全性能。
[0018]設(shè)計了適用于泄漏電流采集的高壓發(fā)生電路和泄漏電流信號傳感器之后，采用基于高速交流數(shù)據(jù)采集卡的計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集和處理都由上位機完成，無線發(fā)射和指令接收部分實時獨立工作。為了提高報警的可靠性，可處理多種報警數(shù)值模型。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的不意圖。
[0020]圖2為絕緣電阻監(jiān)測單元的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0022]如圖1和圖2所示，電力電機在線絕緣電阻監(jiān)測裝置包括絕緣電阻監(jiān)測單元1、裝置斷路器2和數(shù)據(jù)顯示控制單元3。
[0023]絕緣電阻監(jiān)測單元I包括高壓發(fā)生電路11、電阻監(jiān)測電路12、第一微處理器電路13、第一通訊模塊14和第一無線收發(fā)器15。
[0024]高壓發(fā)生電路11與電機4動力相線和電機4外殼或中性接地相連，S卩，高壓發(fā)生電路11可以是與電機4動力相線和電機4外殼相連，也可以是高壓發(fā)生電路11與電機4動力相線和中性接地相連。
[0025]如圖2所示，電阻監(jiān)測電路12包括依次連接的泄漏電流信號傳感器121、過壓保護電路122、信號變換電路123、信號處理電路124和A/D轉(zhuǎn)換電路124，其中，所述的信號處理電路124包括依次連接的前級差動放大電路1241、帶阻濾波器1242和非線性放大電路1243。泄漏電流信號傳感器121采集高壓發(fā)生電路11與電機4回路中的電流信號。
[0026]第一微處理器電路13與非線性放大電路1243連接。第一通訊模塊14為第一 Zig-bee 通訊模塊，第一通訊模塊 14 與第一微處理器 13 電路連接，第一無線收發(fā)器 15 連接在第一通訊模塊14上，第一無線收發(fā)器15為第一微型天線。
[0027]裝置斷路器2包括依次連接的斷路動作構(gòu)件、第二微處理器電路、第二通訊模塊和第二無線收發(fā)器，斷路動作構(gòu)