专利名称：电机线棒三参数监测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机在线监测，特别适合电机铁芯、绕组温度、振动和局部放电的在线监测。
背景技术：
电机绕组的温度监测是保证机组正常运行的重要手段。通常是用钼丝绕制成薄片式传感器永久装入电机绕组中。电机绕组的冷却失效、绝缘破坏、振动过大等问题都将导致电机绕组温度过高。但是温度的升高具有明显的滞后性，监测到温度过高，往往电机事故已 经发生，造成严重经济损失。由于电机内部狭小的空间和强电磁场环境，在电机制造阶段，通常在铁芯和绕组中只埋入足够数量的温度传感器，不预埋振动传感器和局部放电传感器。一般情况下，局部放电的监测是采用电容式局放耦合器，安装于电机内部的过桥母线或电机出口母线上。由于受到耦合器尺寸的限制，安装数量和监测的点位十分有限，绕组局部放电信号传输到监测点的路径较远，识别干扰和真实的局部放电信号存在一定的难度，其有效性一直不能令人满意。
发明内容
本发明的目标是提供一种电机线棒三参数监测器，用于对绕组或铁芯温度、振动和局部放电进行在线监测。克服现有的监测装置存在的温度升高传感滞后，无振动监测，局部放电信号传输到监测点的路径较远难识别干扰等不足。本发明监测器由温度、振动、局部放电三参数传感器，前置信号放大器，连接前置信号放大器的传感器振动传感信号输出引线和温度传感信号输出引线组成；其中的三参数传感器包括温度传感元件、振动传感元件、薄片状传感元件绝缘载体；前置信号放大器中含振动传感器信号监测单元，前置信号放大器上有传感信号输入接口和连接远端显示仪表的输出信号远传接口。本发明选用由电荷放大器、连接电荷放大器的一个低通滤波器和一个高通滤波器、连接滤波器和远传接口的电缆组成振动传感器信号监测单元。为适应传感器载体的薄片化和较高的监测精度，本发明的温度传感原件为PtlOOO薄膜钼电阻构成并联网络，并配置补偿引线，以三线制方式传输，输出信号与标准高精度PT100兼容。振动传感元件使用压电薄膜，且其形状为一个长η形。为使传感器趋于薄形化及传感元件的合理布局，本发明的传感元件绝缘载体为一个三层叠加粘接结构的绝缘材料薄片，按水平放置成形描述，下层为传感器布置层，中层为传感器限位抗压槽架，上层为绝缘盖板。为利用局部放电过程产生的射频信号对局部放电进行监测，温度传感器信号引出电缆采用无屏蔽电缆，作为局部放电射频接收天线；在前置信号放大器中设置由无源LC高通、低通、RC高阻滤波器、缓冲放大器组成的温度传感信号与放电射频信号监测单元；温度传感信号与放电射频信号监测单元中LC电路的三个电感器分别接在前置信号放大器的温度传感信号输入接口和温度信号远传接口之间，三个电容器接传感信号输入端，阻容型高通滤波器接LC电路，RC高阻滤波器输出接缓冲放大器，缓冲放大器输出端和远传接口间连接电缆线。本发明的积极效果是把监测电机绕组或铁芯温度、振动及局部放电所需的传感器集成在一个绝缘薄板式结构内，消除了传感器在电机内安装的技术障碍，同时用高灵敏度两种传感元件实现对温度、振动、局部放电的多参数高精度监测，通过钼电阻并联网络及导热胶实现接近于连续监测，克服单个钼电阻点测量的不足。所给出的传感器和相应的检测单元组合，为评判绕组老化趋势、保证电机安全运行，为预防性维护提供准确的综合监测信息和可靠的技术参数依据。
图I为本发明三参数传感器外观图。 图2为本发明前置信号放大器外观图。图3本发明电机绕组三参数传感器上端面图。图4为本发明三参数传感器内部传感元件布置图。图5为本发明三参数传感器传感元件绝缘载体中的槽架层结构图。图6为本发明前置信号放大器中振动传感元件信号监测单元原理图。图7为本发明前置信号放大器的温度传感信号及放电射频信号监测单元原理图 具体的实施方式
参阅图I、图2，本发明电机线棒三参数监测器包括由包含在薄片绝缘载体中的温度传感元件、振动传感元件组成的温度、振动、局部放电三参数传感器A，前置信号放大器B，传感器振动传感信号输出引线LI和三根温度传感信号输出引线L2。其中的三参数传感器安装在电机绕组表面或铁芯叠片内。其中的前置信号放大器包括温度传感器信号及放电射频信号监测单元和压电传感器信号监测单元。前置放大器壳体上有温度传感信号输入三个接口 19、振动传感信号输入接口 13、温度信号输出远传三个接口 20、振动输出信号输出远传接口 17、局部放电振动信号输出远传接口 18、局部放电射频信号输出远传接口 24。温度传感信号输出引线L2接前置信号放大器输入接口 19。接口 19与温度信号输出接口 20及局部放电射频信号输出接口 24之间有温度传感器信号及放电射频信号监测单兀。振动传感信号输出引线LI接前置信号放大器输入接口 13。接口 13与振动输出信号输出接口 17及接口 18之间设置振动传感器信号监测单元。接口 17、接口 18、接口 20、接口24接与远端仪表等显示装置相连的的远传信号线。参阅图3、图4，传感器绝缘载体分上(a)、中(b)、下(C)三层，采用耐高温绝缘胶粘接、叠装而成。在下层(C)横向布置10个PtlOOO薄膜钼电阻并联构成一个标准的高精度PT100表面温度传感元件3 ;由于元件较长，并联的温度电阻之间的连线电阻存在累计误差，经理论计算，以相应宽度的印刷电路2和5构成三线制信号传输，实现引线误差的精确补偿。温度传感信号输出引线L2为耐高温无屏蔽电缆。在温度传感元件外围布置η形缆式压电薄膜I，通过数个定位焊盘4将压电薄膜I固定。缆式压电薄膜I的信号输出电缆为50欧同轴屏蔽电缆，温度传感器信号引出采用非屏蔽电缆，通过焊盘组6和7引出。
参阅图3、图5,传感元件绝缘载体的中层(c)为传感元件槽架,包括衬板10、η型槽8、矩形槽9、引线焊接槽11、12。η型槽8用来定位压电薄膜I，矩形槽9作为温度传感元件3的抗压槽。槽架的高度略小于压电薄膜直径，宽度略大于压电薄膜直径，保证压力可以通过盖板和胶层传递。槽架设有传感器引线焊接槽11、12，焊接槽的设置充分考虑了传输电缆焊接可靠性和抗拉性。传感器引线连接到前置器实现多参数分路远传。参阅图6，前置信号放大器中压电传感器信号监测单元包括与接口 13连接的一级电荷放大器14，连接电荷放大器的一路低通滤波器15和一路带通滤波器16、分别连接滤波器15、16的两根50欧姆同轴电缆，电缆输出端连振动信号远传接口 17、18。参阅图7，温度传感器信号及放电射频信号监测单元包括连接温度传感信号输入接口 19的三个并联电容C和三个并联电感L参数匹配电路21，阻容型高通滤波器22、缓冲放大器23。电感L输出端接温度信号输出接口 20，缓冲放大器23输出接局部放电信号远传接口 24。本实施例的工作过程
机械因素低频振动监测
参阅图I、图2、图4、图5，基于三参数传感器A中的压电薄膜I的纵向变形对较低频振动加速度信号敏感，压电薄膜纵向振动输出的电信号经引线LI接入压电传感器信号监测单元中第一级电荷放大器14放大后，经低通滤波器15监出低频加速度信号(1ΗΖ-1ΚΗΖ)经50欧姆同轴电缆输至前置信号放大器信号远传接口 17。温度监测
参阅图I、图2、图4、图6，三参数传感器A中的PtlOOO薄膜钼电阻构成并联网络输出的温度信号经引线L2接入前置信号放大器的温度传感器信号监测单元，分别经三个电感器L输至前置信号放大器温度信号远传接口 20。局部放电测量
I、参阅图4、图6,基于三参数传感器A中的压电薄膜I的横向变形对局部放电产生的高频机械声发射信号敏感，输出振动加速度信号的同时，在传感信号带宽内，还包含局部放电的机械声发射信号。压电薄膜输出的高、低频信号经第一级电荷放大器14放大后，再经带通滤波器16监出局部放电产生的高频声发射信号(100ΚΗΖ-1ΜΗΖ)，通过50欧姆同轴电缆输至接口 18。2、参阅图I、图4、图7，温度传感元件3和传感器温度信号无屏蔽引线接收的局部 放电射频信号，接入温度传感器信号监测单元后，其中的电感L阻塞了高频信号，仅对测量温度使用的低频信号形成通路，分离出的射频信号经后一级阻容型高通滤波器22和缓冲放大器23输至远传同轴电缆接口 24，以最终的信号显示作为局部放电机械声发射监测的补充。
权利要求
1.电机线棒三参数监测器，其特征是由温度、振动、局部放电三参数传感器，前置信号放大器，连接前置信号放大器的传感器振动传感信号输出引线和温度传感信号输出引线组成；其中的三参数传感器包括温度传感元件、振动传感元件、薄片状传感元件绝缘载体；前置信号放大器中含振动传感器信号监测单元，前置信号放大器上有传感信号输入接口和连接远端显示仪表的输出信号远传接口。
2.根据权利要求I的电机线棒三参数监测器，其特征是由电荷放大器、连接电荷放大器的一个低通滤波器和一个高通滤波器、连接滤波器和远传接口的电缆组成振动传感器信号监测单元。
3.根据权利要求I的电机线棒三参数监测器，其特征是温度传感原件为PtlOOO薄膜钼电阻构成并联网络，并配置补偿引线，以三线制方式传输，输出信号与标准高精度PTlOO兼容；振动传感元件使用压电薄膜，且其形状为一个长η形。
4.根据权利要求I的电机线棒三参数监测器，其特征是传感元件绝缘载体为一个三 层叠加粘接结构的绝缘材料薄片，按水平放置成形描述，下层为传感器布置层，中层为传感器限位抗压槽架，上层为绝缘盖板。
5.根据权利要求I的电机线棒三参数监测器，其特征是温度传感器信号引出电缆采用无屏蔽电缆，作为局部放电射频接收天线；在前置信号放大器中设置由无源LC高通、低通、RC高阻滤波器、缓冲放大器组成的温度传感信号与放电射频信号监测单元；温度传感信号与放电射频信号监测单元中LC电路的三个电感器分别接在前置信号放大器的温度传感信号输入接口和温度信号远传接口之间，三个电容器接传感信号输入，RC型高通滤波器接LC，RC输出接缓冲放大器，缓冲放大器输出端和远传接口间连接电缆线。
全文摘要
电机线棒三参数监测器，属于监测仪器，用于对绕组或铁芯温度、振动和局部放电进行在线监测。克服现有的监测装置温度升高传感滞后，无振动监测，局部放电信号难识别干扰等不足。由温度、振动、局部放电三参数传感器，前置信号放大器组成；其中的三参数传感器包括温度传感元件、振动传感元件、薄片状传感元件绝缘载体；前置信号放大器中含振动传感器信号监测单元，温度传感信号与放电射频信号监测单元；本发明的积极效果是传感元件集成在一个绝缘薄板式结构内，便于在电机内安装，本发明的传感元件与相应的信号监测单元相组合，为评判绕组老化趋势、保证电机安全运行，提供准确的综合监测信息和可靠的技术参数依据。
文档编号G01R31/12GK102654564SQ201110361728
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者林海波 申请人:哈尔滨瑞格大电机技术有限公司