一種電力電機(jī)在線絕緣電阻監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)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(jī)、水栗和風(fēng)機(jī)等工業(yè)動(dòng)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(jī)在線絕緣電阻監(jiān)控裝置和監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電機(jī)設(shè)備是工業(yè)設(shè)備的動(dòng)力核心，其安全運(yùn)行直接影響到工業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)發(fā)展。目前全國(guó)電機(jī)總裝機(jī)臺(tái)數(shù)幾千萬(wàn)，容量達(dá)到十億千瓦。電機(jī)設(shè)備安全運(yùn)行的重要性對(duì)工業(yè)運(yùn)行和人民生活意義重大。
[0003]電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行中受到空氣水份、鹽份、金屬、塵埃、有害氣體的污染以及機(jī)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(yùn)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(shí)間間隔對(duì)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行絕緣檢測(cè)。傳統(tǒng)的方法往往是在非工作期間用高壓絕緣測(cè)試儀或兆歐表進(jìn)行定期檢查。電機(jī)設(shè)備也常常配備電機(jī)安全控制柜，控制柜有斷相過(guò)流等保護(hù)功能。但這些檢測(cè)和保護(hù)裝置并不能實(shí)時(shí)顯示電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的的絕緣數(shù)據(jù)，不能反映出實(shí)際電機(jī)絕緣狀態(tài)的變化，因而對(duì)許多重要電機(jī)設(shè)備的內(nèi)部沾污現(xiàn)象和絕緣數(shù)值不能實(shí)時(shí)跟蹤，從而預(yù)防性檢修更換工作不能有效地安排，電機(jī)安全運(yùn)行得不到完全的保障，設(shè)備也不能運(yùn)行到最大壽命，讓電機(jī)得到充分的利用。
[0004]有一些進(jìn)口型號(hào)和國(guó)產(chǎn)仿制的在線監(jiān)測(cè)裝置儀表，采用電纜物理連接的方式進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)，易受電機(jī)強(qiáng)工頻干擾，且加據(jù)在電機(jī)工作電壓之上的附加測(cè)試電壓幅值太高、接通時(shí)間達(dá)到數(shù)秒級(jí)，易造成高壓外泄，破壞電機(jī)本身的絕緣防護(hù)系統(tǒng)，加之采用通訊電纜連接前端采樣處理電路與后臺(tái)顯示單元，這樣的電機(jī)運(yùn)行絕緣監(jiān)控，不僅可能縮短電機(jī)壽命，效益低下，更是存在安全隱患。
[0005]在公告號(hào)為CN203117372U的專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種高壓電機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)模塊系統(tǒng)，設(shè)置于高壓電機(jī)殼體下部，并說(shuō)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(jī)的應(yīng)用中存在高壓泄漏隱患。
[0006]在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410467744.4的專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種遠(yuǎn)程高壓電機(jī)絕緣測(cè)試裝置，通過(guò)電動(dòng)隔離刀閘將絕緣測(cè)試線引到柜外，通過(guò)高壓繼電器與絕緣檢測(cè)儀表相連，觸摸屏顯示測(cè)量數(shù)據(jù)并通過(guò)RS-485通訊口上傳給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，并說(shuō)明解決了傳統(tǒng)的高壓設(shè)備絕緣遙測(cè)方式對(duì)高壓設(shè)備帶來(lái)的破壞以及對(duì)檢測(cè)人員帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題。但該測(cè)試裝置也采取通訊電纜物理聯(lián)線，在6KV以上高壓電機(jī)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(wú)線數(shù)據(jù)傳輸工作、裝置斷路器無(wú)線遙控觸發(fā)、在線絕緣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示的的電力電機(jī)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(wèn)題在于提供一種在線絕緣電阻監(jiān)測(cè)、具有無(wú)線遙控觸發(fā)斷路保護(hù)的電力電機(jī)在線絕緣電阻監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法。
[0009]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種電力電機(jī)在線絕緣電阻監(jiān)測(cè)裝置，包括絕緣電阻監(jiān)測(cè)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(cè)單元包括高壓發(fā)生電路、電阻監(jiān)測(cè)電路、第一微處理器電路、第一通訊模塊和第一無(wú)線收發(fā)器;高壓發(fā)生電路與電機(jī)動(dòng)力相線和電機(jī)外殼或中性接地相連，電阻監(jiān)測(cè)電路采集高壓發(fā)生電路與電機(jī)回路中的電流信號(hào)，第一微處理器電路與電阻監(jiān)測(cè)電路連接，第一通訊模塊與第一微處理器電路連接，第一無(wú)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(dòng)作構(gòu)件、第二微處理器電路、第二通訊模塊和第二無(wú)線收發(fā)器，斷路動(dòng)作構(gòu)件設(shè)在電機(jī)的進(jìn)線端，第二無(wú)線收發(fā)器能與第一無(wú)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)、第三通訊模塊和第三無(wú)線收發(fā)器，第三無(wú)線收發(fā)器能分別與第一無(wú)線收發(fā)器和第二無(wú)線收發(fā)器通訊。
[0010]對(duì)電力電機(jī)進(jìn)行在線絕緣電阻監(jiān)測(cè)的方法是:給電機(jī)的進(jìn)線通電，讓電機(jī)處于工作狀態(tài);利用高壓發(fā)生電路發(fā)生脈沖信號(hào)作用于被測(cè)電機(jī)，電阻監(jiān)測(cè)電路采集電機(jī)內(nèi)部在線絕緣電阻對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)，電阻監(jiān)測(cè)電路將信號(hào)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(wú)線收發(fā)器與第二無(wú)線收發(fā)器和第三無(wú)線收發(fā)器通訊，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)電力電機(jī)在線絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)控，第二微處理器電路接收到來(lái)自第二無(wú)線收發(fā)器和第二通訊模塊的信號(hào)會(huì)判斷是否啟動(dòng)斷路動(dòng)作構(gòu)件。
[0011]進(jìn)一步的，所述的電阻監(jiān)測(cè)電路包括依次連接的泄漏電流信號(hào)傳感器、過(guò)壓保護(hù)電路、信號(hào)變換電路、信號(hào)處理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路;其中，泄漏電流信號(hào)傳感器用于采集高壓發(fā)生電路與電機(jī)回路中的電流信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換電路與第一微處理器電路連接;泄漏電流信號(hào)傳感器采集到泄漏電流信號(hào)被送入過(guò)壓保護(hù)電路中，然后利用信號(hào)變換電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路處理后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換電路中，A/D轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號(hào)送入到第一微處理器電路中。
[0012]進(jìn)一步的，所述的信號(hào)處理電路包括依次連接的前級(jí)差動(dòng)放大電路、帶阻濾波器和非線性放大電路;電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)前級(jí)差動(dòng)放大后，信號(hào)通過(guò)帶阻濾波器，濾波后的信號(hào)經(jīng)過(guò)非線性放大電路放大和隔離之后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換電路中。
[0013]進(jìn)一步的，第一通訊模塊為第一Zig-bee通訊模塊，第一無(wú)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(wú)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(wú)線收發(fā)器為第三微型天線。
[0014]電力電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行電壓下，總有一定的泄漏電流通過(guò)絕緣體到外殼低電位處或流入大地。只要這種電流不超過(guò)一定的數(shù)值，電氣設(shè)備的使用仍然是安全的。但是當(dāng)電機(jī)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(shí)，這種泄漏電流將會(huì)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(guò)熱等導(dǎo)致發(fā)生故障的因素，都會(huì)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(cè)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(jī)設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)是在電機(jī)設(shè)備處于運(yùn)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(lái)監(jiān)測(cè)絕緣的各種特征參數(shù)。因此，能客觀真實(shí)的反映電機(jī)設(shè)備絕緣的運(yùn)行工況，從而對(duì)絕緣狀況作出比較準(zhǔn)確的判斷。
[0015]—般泄漏電流信號(hào)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(kāi)，故利用高壓發(fā)生電路產(chǎn)生的高壓脈沖信號(hào)，極短時(shí)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(hào)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和無(wú)線傳輸于網(wǎng)絡(luò)。電機(jī)無(wú)需停電即可在線檢測(cè)到絕緣電阻大小，不影響電機(jī)正常運(yùn)行。
[0016]由于采用了高壓發(fā)生電路，被測(cè)電機(jī)在工作時(shí)，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(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和處理，這樣，對(duì)絕緣電阻的監(jiān)測(cè)更加的準(zhǔn)確。
[0017]當(dāng)采集了電流信號(hào)后，絕緣電阻監(jiān)測(cè)單元、裝置斷路器和數(shù)據(jù)顯示控制單元之間均通過(guò)無(wú)線傳輸信號(hào)，相對(duì)于現(xiàn)有的采用電纜傳輸信號(hào)，安全性能更高。采集了電流信號(hào)后，如果電流信號(hào)大于設(shè)定的至，通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)器和第二收發(fā)器的通訊，將信號(hào)傳輸?shù)窖b置斷路器中，通過(guò)第二微處理器電路控制斷路動(dòng)作構(gòu)件動(dòng)作，斷開(kāi)輸入到被測(cè)電機(jī)的電信號(hào)，讓被測(cè)電機(jī)停止工作，因此，提高了電機(jī)的使用安全性能。
[0018]設(shè)計(jì)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(hào)傳感器之后，采用基于高速交流數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集和處理都由上位機(jī)完成，無(wú)線發(fā)射和指令接收部分實(shí)時(shí)獨(dú)立工作。為了提高報(bào)警的可靠性，可處理多種報(bào)警數(shù)值模型。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的不意圖。
[0020]圖2為絕緣電阻監(jiān)測(cè)單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]如圖1和圖2所示，電力電機(jī)在線絕緣電阻監(jiān)測(cè)裝置包括絕緣電阻監(jiān)測(cè)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(cè)單元I包括高壓發(fā)生電路11、電阻監(jiān)測(cè)電路12、第一微處理器電路13、第一通訊模塊14和第一無(wú)線收發(fā)器15。
[0024]高壓發(fā)生電路11與電機(jī)4動(dòng)力相線和電機(jī)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(jī)4動(dòng)力相線和電機(jī)4外殼相連，也可以是高壓發(fā)生電路11與電機(jī)4動(dòng)力相線和中性接地相連。
[0025]如圖2所示，電阻監(jiān)測(cè)電路12包括依次連接的泄漏電流信號(hào)傳感器121、過(guò)壓保護(hù)電路122、信號(hào)變換電路123、信號(hào)處理電路124和A/D轉(zhuǎn)換電路124，其中，所述的信號(hào)處理電路124包括依次連接的前級(jí)差動(dòng)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(hào)傳感器121采集高壓發(fā)生電路11與電機(jī)4回路中的電流信號(hào)。
[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(wú)線收發(fā)器 15 連接在第一通訊模塊14上，第一無(wú)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(dòng)作構(gòu)件、第二微處理器電路、第二通訊模塊和第二無(wú)線收發(fā)器，斷路動(dòng)作構(gòu)