專利名稱：發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機參數(shù)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及發(fā)電機參數(shù)的在線監(jiān)測。
背景技術(shù)：
發(fā)電機集電環(huán)發(fā)生環(huán)火是發(fā)電機的多發(fā)事故。隨著機組容量的增大，這種故障的損失也在增大。業(yè)內(nèi)曾一度采用無刷勵磁技術(shù)來避開此問題的發(fā)生。但由于旋轉(zhuǎn)整流技術(shù)和可靠性及節(jié)能方面問題全方位衡量不能優(yōu)于有刷勵磁，所以近些年我國國產(chǎn)的大型發(fā)電機仍采用有刷勵磁。所以至今發(fā)電機的集電環(huán)發(fā)生環(huán)火的故障危險依然存在，近年來發(fā)生
率呈升高趨勢。發(fā)生環(huán)火的主要原因就是電刷燒損，產(chǎn)生電刷燒損的主要原因是電刷電流分配不均。造成電刷電流分配不均的原因是電刷與滑環(huán)的接觸電阻波動。而產(chǎn)生這種波動的原因很多，而且隨機性較大，為此監(jiān)測電刷電流的變化以便及時處理，對于避免發(fā)電機集電環(huán)發(fā)生環(huán)火至關(guān)重要?，F(xiàn)有的關(guān)于電刷電流變化的監(jiān)測多為人工現(xiàn)場測量，在發(fā)電機運行中必須經(jīng)常用直流鉗形電流表測量電刷的電流分配，以便及時發(fā)現(xiàn)電刷電流分配不均的情況。因此現(xiàn)有的關(guān)于電刷電流變化的監(jiān)測方法必須現(xiàn)場作業(yè)，不能夠?qū)崿F(xiàn)實遠程監(jiān)控。而且現(xiàn)有的用于監(jiān)測電刷電流變化的工具多為直流鉗形電流表，在實際使用中多有不便，同時不能夠現(xiàn)實時采集電刷電流。此外，現(xiàn)有的監(jiān)測方法都是通過人工測量、讀數(shù)、判斷，不能夠?qū)崿F(xiàn)自動分析處理電流數(shù)據(jù)，也不能自動提供報警提示。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明利用現(xiàn)代的采集技術(shù)可以實時采集電刷電流變化信息，通過遠程通信和計算機設(shè)備可以將數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)骄S護監(jiān)控中心的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)、在監(jiān)視設(shè)備上面處理顯示，并在出現(xiàn)電流不平衡時進行報警，維護人員可以及時赴現(xiàn)場進行處理，避免事故的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括直流傳感器組，具有多個用于測量電刷電流的直流傳感器，直流傳感器安裝在發(fā)電機的待監(jiān)測的電刷上，用于對電刷電流信號采樣，直流傳感器組將每個傳感器輸出的電流信號，送到模數(shù)變換及遠程傳輸模組進行處理；模數(shù)變換及遠程傳輸模組，接收每個傳感器的電流信號后，先由其中的信號調(diào)整模塊將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理后，通過遠程傳輸模塊遠程傳送全部電流數(shù)據(jù)到集控中心的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)；監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)，接收遠程經(jīng)模數(shù)變換的發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息，進行顯示、報警處理，監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)包括顯示控制模塊和報警處理模塊，顯示控制模塊用于控制發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息的顯示，報警處理模塊將每個電刷電流數(shù)據(jù)與預先設(shè)定的標準閾值范圍進行比較，如果電流數(shù)據(jù)沒有處于標準閾值范圍內(nèi)，則發(fā)出警報。本發(fā)明的直流傳感器組中的直流傳感器可以是霍爾電流傳感器。此外，霍爾電流傳感器可以安裝在電刷的刷握分流板上。本發(fā)明的系統(tǒng)可以對霍爾電流傳感器進行間斷式供。本發(fā)明的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，其中模數(shù)變換及遠程傳輸模組將接收的電流信號調(diào)理為0-5V標準電壓信號，并采用485總線的進行遠程傳送電流數(shù)據(jù)信息。本發(fā)明的在線監(jiān)測系統(tǒng)的模數(shù)變換及遠程傳輸模組還可以包括單獨的直流供電模塊，用于向直流傳感器組中的傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊供電。當然，也可以統(tǒng)一由在線監(jiān)測系統(tǒng)向傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊等供電。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法，包括通過安裝在發(fā)電機的待監(jiān)測電刷上的直流傳感器對電刷電流信號進行采樣，并將每個傳感器輸出的電流信號，送到模數(shù)變換及遠程傳輸模組進行處理；模數(shù)變換及遠程傳輸模組接收每個傳感器的電流信號后，先將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)遠程傳送到集控中心的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)(例如，機組集散控制系統(tǒng)即DCQ ；監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)接收遠程經(jīng)模數(shù)變換的發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息，進行顯示、報警處理，其中將每個電刷電流數(shù)據(jù)與預先設(shè)定的標準閾值范圍進行比較，如果電流數(shù)據(jù)沒有處于標準閾值范圍內(nèi)，則發(fā)出警報。本發(fā)明的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法，其中進一步設(shè)定預警閾值范圍，預警閾值范圍在標準閾值范圍內(nèi)，當電刷的電流值超出預警閾值范圍但還處于標準閾值范圍內(nèi)時，不發(fā)出報警但發(fā)出預警。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法通過使用霍爾元件能夠?qū)崟r采集數(shù)據(jù)。通過遠程通信和計算機設(shè)備，可以將采集的數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)骄S護監(jiān)控中心遠程監(jiān)控。在出現(xiàn)電流不平衡時能夠自動發(fā)出警報。本發(fā)明的系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集準確，運行可靠等特點，是一項具有較強實用性的系統(tǒng)。


參照本發(fā)明的附圖將能夠更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的附圖所示的內(nèi)容僅作為示意性的實施例，其中圖1是本發(fā)明的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)組成方塊圖；圖2是霍爾元件模塊在電刷刷架上的安裝示意圖；圖3是霍爾元件模塊通過緊固螺釘安裝在刷握分流板上的放大示意圖；
圖4是電刷電流數(shù)據(jù)采集結(jié)果顯示界面圖；圖5是電刷電流變化狀況圖示界面圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1示出了本發(fā)明的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)組成方塊圖。作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)100包括直流傳感器組101、模數(shù)變換及遠程傳輸模組102、監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103。本發(fā)明的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)100的主要功能是實時采集電刷電流、遠程傳輸、處理分析電流數(shù)據(jù)、提供報警提示等。系統(tǒng)通過直流傳感器組101實現(xiàn)電刷電流的信號采樣功能，通過模數(shù)變換及遠程傳輸模組102進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并遠程傳送采集的電流數(shù)據(jù)信息，通過監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103處理電流數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)信息和報警信息顯示。本發(fā)明直流傳感器組101，包括多個用于測量電刷電流的直流傳感器。直流傳感器安裝在發(fā)電機的待監(jiān)測的電刷上，用于對電刷電流信號采樣。直流傳感器組101將每個傳感器輸出的電流信號，送到模數(shù)變換及遠程傳輸模組102進行處理。作為一個示例，每個傳感器的輸出電流可以為0-50mA。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明采用霍爾電流傳感器作為直流傳感器組中的直流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率， 而且特別適合于大電流傳感。本發(fā)明模數(shù)變換及遠程傳輸模組102，用于接收每個傳感器的電流信號，先由信號調(diào)整模塊將其調(diào)理為電壓信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理后，通過數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊遠程傳送全部電流數(shù)據(jù)到集控中心的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103。本發(fā)明的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103，用于接收遠程經(jīng)模數(shù)變換的發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息，進行顯示、報警處理等。監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)包括顯示控制模塊、報警處理模塊。顯示控制模塊用于發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息的顯示。報警處理模塊將每個電刷電流數(shù)據(jù)與預先設(shè)定的標準閾值范圍進行比較，如果電流數(shù)據(jù)超出標準閾值范圍內(nèi)，則發(fā)出警報?？梢酝ㄟ^顯示控制模塊顯示警報點，也可以在顯示警報點的同時由監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103，發(fā)出提示警報。顯示裝置可以是與監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103連接的任何現(xiàn)有的顯示設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要設(shè)定和調(diào)整標準閾值范圍。本發(fā)明的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)，還可以包括數(shù)據(jù)共享模塊，通過數(shù)據(jù)共享模塊可以讓集控中心的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他用戶同步查看勵磁電流數(shù)據(jù)信息。在本實施例中，直流傳感器組101中的傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊均為有源設(shè)備，需要外接直流電源。作為一個示例，為了安裝和管理方便，本發(fā)明的“模數(shù)變換及遠程傳輸模組 102”包括直流供電模塊，用于向這些有源設(shè)備供電。在實際設(shè)計中，也可以不需要在模數(shù)變換及遠程傳輸模組中設(shè)置單獨的直流供電模塊?？梢酝ㄟ^在線監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)一向傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊等供電。下面描述本發(fā)明的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法的一個實施例，在本實施例中， 本發(fā)明的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)100通過直流傳感器組102實現(xiàn)電刷電流的信號采樣功能，采用485總線的進行遠程傳送采集的電流數(shù)據(jù)信息，通過監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103處理電流數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)信息和報警信息顯示。直流傳感器組101用于直流信號采樣，通過多個直流傳感器(具體數(shù)量根據(jù)待監(jiān)測的電刷數(shù)量確定)測量電刷的直流電流，其測量范圍為0 100A，輸出的電流信號為 0-50mA，直流傳感器的供電電壓為-12V +12V。在本實施例中優(yōu)選使用霍爾電流傳感器作為直流傳感器。模數(shù)變換及遠程傳輸模組102包括信號調(diào)整模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊。其中信號調(diào)整模塊用于將傳感器輸出的0 50mA電流信號轉(zhuǎn)換成標準的0-5V電壓信號，供模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊使用。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)過信號調(diào)整模塊調(diào)理后輸出的0-5V電壓信號數(shù)字化，并將數(shù)字化的電刷電流數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊。數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊通過485總線將模數(shù)變換后的電流數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103，監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103將對這些數(shù)據(jù)進一步處理。上述模數(shù)變換及遠程傳輸模組中包括的信號調(diào)整模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊等，可以通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。電刷電流數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)103后，通過顯示模塊對發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息進行顯示，通過報警處理模塊將每個電刷電流數(shù)據(jù)與預先設(shè)定的標準閾值范圍進行比較，如果電流數(shù)據(jù)超出處于標準閾值范圍內(nèi)，則發(fā)出警報?？梢酝ㄟ^顯示控制模塊顯示警報點，也可以在顯示警報點的同時由監(jiān)測服務(wù)器發(fā)出警報。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要設(shè)定和調(diào)整標準閾值范圍，在本實施例中，標準閾值范圍可以使45A 70A，優(yōu)選地為50A 65A。集控中心的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他用戶可通過數(shù)據(jù)共享模塊同步查看電刷電流數(shù)據(jù)信息。在本實施例中，電流信息的顯示可以有兩種形式，一種是如圖4所示的表格方式， 另一種是圖5所示的圖形方式。在圖4的表格中顯示了每個電刷的編號及其電流值，深顏色的陰影表示電刷電流超出標準閾值范圍，而發(fā)出報警。例如，在圖4中，#15電刷的電流值為39A，#33電刷的電流值為85A，#71電刷的電流值為40A，#115電刷的電流值為88A。 上述四個電刷的電流異常，因此作為報警點。在圖5的圖形中顯示了每個電刷的編號及其電流值，深顏色的陰影圖形表示電刷電流超出標準閾值范圍，而發(fā)出報警，例如，#58、#94、 #107電刷出現(xiàn)報警。此外，還可以根據(jù)需要設(shè)定預警閾值范圍，預警閾值范圍在標準閾值范圍內(nèi)，當電刷的電流值沒有處于預警閾值范圍內(nèi)但還處于標準閾值范圍內(nèi)時，不發(fā)出報警但發(fā)出預警。例如圖5中的#3、#22、#39、#83電刷，其電流值雖然處于標準閾值范圍內(nèi)，但還是出現(xiàn)小范圍的異常波動，因此發(fā)出預警。作為一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明為了系統(tǒng)擴展方便，將基本的數(shù)據(jù)采集、電刷電流信息顯示、報警功能封裝成ActiveX控件。第三方系統(tǒng)可以直接將封裝好的ActiveX控件，集成在其應(yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)對電刷電流的監(jiān)測。此外，本發(fā)明還可以將再現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)功能模塊集成在一個Web框架下，方便用戶操作。下面參照圖2和圖3描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的霍爾元件模塊在電刷刷架上的安裝。圖2是霍爾元件模塊在電刷刷架上的安裝示意圖，圖3是霍爾元件模塊通過緊固螺釘安裝在刷握分流板上的放大示意圖。圖2的刷架示意圖包括刷握分流板1、緊固螺釘2、霍爾電流傳感器3、刷辮4、彈簧 5、電刷6、刷擺7等。在本實施例中，霍爾元件模塊(霍爾電流傳感器)3通過緊固螺釘2安裝在刷握分流板1上。當然也可以采用其他的連接方式緊固霍爾元件模塊。通常，刷握分流板既要滿足電流傳感器的安裝，同時又不能影響電刷的更換。同時電刷與分流板的連接既要滿足電氣回路連接功能(消除接觸電阻過大引起的發(fā)熱)，又要滿足電流傳感器的機械固定(消除發(fā)電機運行中震動引起的磨損)。要說明的是由于各制造廠家電刷的安裝方式不同，電刷和分流板采用的連接方式有所不同，在進行次設(shè)計時要根據(jù)實際安裝形式及安裝尺寸設(shè)計。本發(fā)明實施例中的安裝形式是基于哈爾濱電機廠的安裝形式設(shè)計。此外，為了保證霍爾元件的使用壽命，可以在直流供電模塊中設(shè)置供電控制電路，對霍爾元件進行間斷式供電。 以上說明僅出于說明目的，而非限制性目的。本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書記載的內(nèi)容為準。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，在閱讀本發(fā)明說明書之后輕易做出的修改、替換等形成的實施例落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括直流傳感器組，具有多個用于測量電刷電流的直流傳感器，直流傳感器安裝在發(fā)電機的待監(jiān)測的電刷上，用于對電刷電流信號采樣，直流傳感器組將每個傳感器輸出的電流信號，送到模數(shù)變換及遠程傳輸模組進行處理；模數(shù)變換及遠程傳輸模組，接收每個傳感器的電流信號后，先由其中的信號調(diào)整模塊將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理后，通過遠程傳輸模塊將全部電流數(shù)據(jù)送到集控中心的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)；監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)，接收發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息，并進行顯示、報警處理，監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)包括顯示控制模塊和報警處理模塊，顯示控制模塊用于控制發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息的顯示，報警處理模塊將每個電刷電流數(shù)據(jù)與預先設(shè)定的標準閾值范圍進行比較，如果電流數(shù)據(jù)沒有處于標準閾值范圍內(nèi)，則發(fā)出警報。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述直流傳感器組中的直流傳感器為霍爾電流傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述霍爾電流傳感器安裝在電刷的刷握分流板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，對霍爾電流傳感器進行間斷式供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述模數(shù)變換及遠程傳輸模組將接收的電流信號轉(zhuǎn)換為0-5V標準電壓信號。
6.一種發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法，包括通過安裝在發(fā)電機的待監(jiān)測電刷上的直流傳感器對電刷電流信號進行采樣，并將每個傳感器輸出的電流信號，送到模數(shù)變換及遠程傳輸模組進行處理；模數(shù)變換及遠程傳輸模組接收每個傳感器的電流信號后，先將電流信號調(diào)理為電壓信號，再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)遠程傳送到集控中心的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)；監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)接收遠程經(jīng)模數(shù)變換的發(fā)電機每個電刷電流數(shù)據(jù)信息，進行顯示、報警處理，其中將每個電刷電流數(shù)據(jù)與預先設(shè)定的標準閾值范圍進行比較，如果電流數(shù)據(jù)沒有處于標準閾值范圍內(nèi)，則發(fā)出警報。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法，所述直流傳感器為霍爾電流傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法，所述霍爾電流傳感器安裝在電刷的刷握分流板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法，其中對霍爾電流傳感器進行間斷式供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8之一所述的發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法，其中進一步設(shè)定預警閾值范圍，預警閾值范圍在標準閾值范圍內(nèi)，當電刷的電流值超出預警閾值范圍但還處于標準閾值范圍內(nèi)時，不發(fā)出報警但發(fā)出預警。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機電刷電流在線監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明利用安裝在發(fā)電機的待監(jiān)測電刷上的直流傳感器，用于對電刷電流信號進行采樣，并將每個傳感器輸出的電流信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，通過遠程通訊傳輸?shù)骄S護監(jiān)控中心的監(jiān)測服務(wù)器系統(tǒng)，通過計算機處理并顯示，在出現(xiàn)電流不平衡時進行報警，維護人員可以及時赴現(xiàn)場進行處理，避免事故的發(fā)生。
文檔編號G01R19/25GK102169136SQ20101011776
公開日2011年8月31日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者馬銘遠 申請人:馬銘遠