无刷励磁型式发电机组旋转二极管检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种无刷励磁型式发电机组旋转二极管检测 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 早期国内多数核电以及大型火电机组多采用无刷励磁方式，旋转整流部分作为无 刷励磁发电机组不可或缺的一环，其旋转二极管元件的好坏对发电机组安全稳定运行至关 重要。然而，旋转二极管元件实际正常工作时处于高速旋转状态，难于检测。
[0003] 目前，旋转二极管元件的常规检测方法主要有三种:指示灯频率检测法、谐波电枢 法和直接探测法。指示灯频率检测法因需值班人员至现场观测每个二极管配备的熔丝发光 管状态，以确定旋转二极管损坏情况，可维护性低，一般很少采用。谐波电枢法根据谐波电 枢反应原理，比较旋转二极管元件故障时在励磁绕组中产生的谐波分量与正常时的谐波分 量，以确定二极管损坏情况，不能对故障旋转二极管元件准确定位，且不适用于支路过多或 相数过多的发电机组，存在一定的局限性。直接探测法的缺陷是需设置传感器，且与发电机 结构和传感器的布置位置相关，在安装布置上存在一定的技术要求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无刷励磁型式发电机组旋转二极管检 测系统及方法，对直接探测法进行改进，不需要增设传感器，应用于旋转整流励磁型式发电 机组，探测线圈的布置位置取决于发电机本体结构，可实现定位、告警、故障及其他拓展功 能。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无刷励磁型式发电机组旋转二极管检 测系统，包括大轴缺口探测线圈、第一电流感应探测线圈、第二电流感应探测线圈和状态检 测模块，其中，所述大轴缺口探测线圈设置于发电机组静止部分的外围，用于在大轴缺口旋 转到所述大轴缺口探测线圈对应位置时，产生感应信号;所述第一电流感应探测线圈和所 述第二电流感应探测线圈分别设置于发电机组静止部分的外围，并位于所述大轴缺口探测 线圈的两侧，所述第一电流感应探测线圈和所述第二电流感应探测线圈成固定角度，用于 在旋转二极管的支路旋转到对应位置时产生感应信号;所述状态检测模块连接所述大轴缺 口探测线圈、所述第一电流感应探测线圈和所述第二电流感应探测线圈，用于根据所述大 轴缺口探测线圈、所述第一电流感应探测线圈和所述第二电流感应探测线圈的感应信号检 测旋转二极管支路是否存在故障，并在发现存在故障时进行告警。
[0006] 进一步的，还包括上位机人性化界面，与所述状态检测模块连接，用于故障旋转二 极管支路定位、I段告警和II段故障显示及限制励磁系统出力功能。
[0007] 进一步的，所述第一电流探测线圈位于所述大轴缺口探测线圈顺时针方向9°处， 所述第二电流探测线圈位于所述大轴缺口探测线圈逆时针方向27°处。
[0008] 进一步的，所述状态检测模块具体包括：
[0009] 信号获取单元，用于获取所述大轴缺口探测线圈的感应信号、所述第一电流感应 探测线圈的感应信号、所述第二电流感应探测线圈的感应信号和外部投入旋转二极管的检 测开入信号，并变换为方波信号；
[0010] 故障自检单元，用于判断是否收到外部投入旋转二极管的检测开入信号，以及根 据所述大轴缺口探测线圈的感应信号判断是否出现第一自检故障和第二自检故障，其中， 所述第一自检故障为0.5s内未捕捉到所述大轴缺口探测线圈的感应信号的时间戳，所述第 二自检故障为所述大轴缺口探测线圈的感应信号频率越限；
[0011] 时间戳存储单元，用于当故障自检单元收到外部投入旋转二极管的检测开入信号 且未出现所述第一自检故障和所述第二自检故障时，捕捉所述大轴缺口探测线圈的感应信 号的时间戳，作为当前周期的时基信号存储于数据数组T[i]中，其中，1 = 0，1，一，11，1'[1]表 示第i个周期的时基信号，以及捕捉当前周期所述第一电流感应探测线圈和所述第二电流 感应探测线圈的感应信号的时间戳，并分别存储于数据数组X[j][k]和Y[j][k]中，其中，j =1，…，n，k = 0，l，…，m，X[j][k]和Y[j][k]分别表示第j个周期时所述第一电流感应探测 线圈和所述第二电流感应探测线圈在第k个时间段内是否捕捉到时间戳信号，且当捕捉到 时间戳信号时，数据储存为乂[」][1^]八[」][1^]=0，否则乂[」][1^]八[」][1^] = 1，11表示捕捉数 据的周期数，m表示一周期内的信号个数的总数；
[0012] 数据定位单元，用于判定数据X[j][k]和Y[j][k]对应的旋转二极管支路，其中，数 据父[幻[10所对应的旋转二极管支路6[1'[]_]+#&的1+仏-0.5)八，1'[]_]+#化的1+(1^0.5) 八]，数据￥[」][1^]所对应的旋转二极管支路6[1'[]_]+#&的2+仏-0.5)八，1'[]_]+#&的2+ (k+0.5)A]，式中，八=(1'[幻-1'[」-1])/30，#&的1表示乂[幻[1^]与当前周期的时基信号的 偏差量，〇ffset2表示Y[j][k]与当前周期的时基信号的偏差量；
[0013] 故障冗余检测单元，用于当η个周期的检测结果中，旋转二极管支路对应的数据出 现w次及以上为l，w为预设阈值，判定当前支路旋转二极管故障，
[0014] 故障告警单元，用于当仅有一个旋转二极管支路故障时，进行I段告警提示，当2个 及以上旋转二极管支路故障时，进行II段故障提示。
[0015] 进一步的，所述故障自检单元中的所述第二自检故障具体为：当所述大轴缺口探 测线圈的感应信号频率fTS1 ? [43.86,56.18]。
[0016] 本发明还提供了一种基于上述的旋转二极管检测系统的无刷励磁型式发电机组 旋转二极管检测方法，包括：
[0017] 所述状态检测模块获取所述大轴缺口探测线圈的感应信号、所述第一电流感应探 测线圈的感应信号、所述第二电流感应探测线圈的感应信号和外部投入旋转二极管的检测 开入信号，并变换为方波信号；
[0018] 判断所述状态检测模块是否收到外部投入旋转二极管的检测开入信号，并根据所 述大轴缺口探测线圈的感应信号判断是否出现第一自检故障和第二自检故障，其中，所述 第一自检故障为0.5s内未捕捉到所述大轴缺口探测线圈的感应信号的时间戳，所述第二自 检故障为所述大轴缺口探测线圈的感应信号频率越限；
[0019] 当所述状态检测模块收到外部投入旋转二极管的检测开入信号且未出现所述第 一自检故障和所述第二自检故障时，捕捉所述大轴缺口探测线圈的感应信号的时间戳，作 为当前周期的时基信号存储于数据数组T[i]中，其中，?=0，1，···，η，Τ[?]表示第i个周期的 时基信号;捕捉当前周期所述第一电流感应探测线圈和所述第二电流感应探测线圈的感应 信号的时间戳，并分别存储于数据数组x[j][k]和Y[j][k]中，其中，j = l，…，n，k = 0，l，…， 1114[」][1^]和￥[」][1^]分别表示第」个周期时所述第一电流感应探测线圈和所述第二电流感 应探测线圈在第k个时间段内是否捕捉到时间戳信号，且当捕捉到时间戳信号时，数据储存 为父[」][1^]/￥[」][10=0，否者乂[」][1^]/￥[」][1^] = 1，11表示捕捉数据的周期数，111表示一周期 内的信号个数的总数；
[0020] 判定数据X[j][k]和Y[j][k]对应的旋转二极管支路，其中，数据X[j][k]所对应的 旋转二极管支路6[1'[]_]+#&的1+仏-0.5)八，1'[]_]+#&的1 + 仏+0.5)八]，数据￥[_]_][1^]所 对应的旋转二极管支路￡[1'[]_]+(^€86七2+仏-0.5)&，1'[]_]+(^€86七2+(1^0.5)&]，式中，八 = (T[j]-T[j-l])/30,〇ffsetl表示X[j][k]与当前周期的时基