專利名稱：射頻信號(hào)檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種故障情況的檢測(cè)方法和裝置，特別是涉及一種檢測(cè)渦輪發(fā)電機(jī)中的射頻信號(hào)的方法和裝置。這種裝置可以區(qū)分虛假故障信號(hào)(如噪聲信號(hào))和真正故障信號(hào)(如由電弧擊穿產(chǎn)生的信號(hào))。
渦輪發(fā)電機(jī)一般有6條引出線，例如三相發(fā)電機(jī)有三條“火”線和三條接地中線，那么對(duì)全部三相來(lái)說(shuō)有一條公共的信號(hào)中線。普通的射頻監(jiān)控器(RFM)從該公共中線上檢測(cè)出全部射頻信號(hào)，如果檢測(cè)到的射頻信號(hào)達(dá)到規(guī)定的門限電平，那么RFM就報(bào)警。
射頻信號(hào)至少能在三種情況下出線。由于發(fā)電機(jī)內(nèi)部或同相導(dǎo)管內(nèi)局部放電而產(chǎn)生的續(xù)期很短的低壓或小電流脈沖，這些脈沖差不多是以一個(gè)恒定的速率出現(xiàn)，但它們并不表征發(fā)電機(jī)內(nèi)出現(xiàn)問(wèn)題，也就是說(shuō)這些“虛假”的故障信號(hào)。然而，普通的射頻監(jiān)控器RFM檢測(cè)出這些短脈沖，并把它們的作用疊加到RFM電平上，這樣就錯(cuò)誤地指示出發(fā)電機(jī)的故障。這是一類虛假信號(hào)。
第二種虛假信號(hào)是由外界包含有半導(dǎo)體可控硅整流器、三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件等的電器開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的，這些開(kāi)關(guān)電路所產(chǎn)生的射頻信號(hào)都是典型的很強(qiáng)的脈沖信號(hào)(高電壓或大電流)，它們可能同步發(fā)生，也可能不同步。通常它們都是斷續(xù)出現(xiàn)的，但是普通的RFM很容易被這種信號(hào)搞混，而誤認(rèn)為是電弧擊穿事故。從而這些虛假信號(hào)也會(huì)錯(cuò)誤地導(dǎo)致RFM報(bào)警。
真正的故障信號(hào)是由擊穿電弧產(chǎn)生的，這些電弧可能在發(fā)電機(jī)內(nèi)部，也可能是外部傳到發(fā)電機(jī)的。通常，電弧的產(chǎn)生與繞組導(dǎo)線的斷裂以及主軸接地電刷太臟或失調(diào)有關(guān)，只要檢測(cè)到擊穿電弧的存在就表征發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可能出了問(wèn)題。
由于普通的RFM不能區(qū)分虛假信號(hào)和真正的信號(hào)，因而導(dǎo)致誤報(bào)警和降低了檢測(cè)電弧擊穿事故的能力。
本發(fā)明的目地是提供一種射頻信號(hào)的檢測(cè)方法和裝置，它可以區(qū)分虛假射頻信號(hào)和真正的射頻信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種檢測(cè)射頻信號(hào)的方法和裝置，如果出現(xiàn)由電弧擊穿產(chǎn)生的射頻信號(hào)，就能跳閘報(bào)警，但是出現(xiàn)射頻“噪聲”信號(hào)，如發(fā)電機(jī)內(nèi)的局部放電產(chǎn)生的短脈沖信號(hào)或由外界的包含有半導(dǎo)體可控硅整流器或三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件等的電氣開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的信號(hào)，這時(shí)它將不跳閘報(bào)警。
按照本發(fā)明所提供的方法和裝置，只是在發(fā)電機(jī)中線的電壓或電流峰值超過(guò)規(guī)定的門限值，并且隨后在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)再次出現(xiàn)第二個(gè)或可能的第三個(gè)、第四個(gè)射頻信號(hào)，才指示出現(xiàn)了真正的線路電弧擊穿故障。
下面參照附圖對(duì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方法作更加詳細(xì)的描述和申述，將使本發(fā)明的上述目的和其它目的和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明瞭，附圖中同一部分使用相同的編號(hào)。


圖1包括有射頻監(jiān)控器(RFM)的普通發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的原理圖。
圖2A和2B是由局部放電產(chǎn)生的射頻信號(hào)的波形圖。
圖3是由外界電氣開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的射頻信號(hào)波形圖。
圖4是由電弧擊穿產(chǎn)生的射頻信號(hào)波形圖。
圖5是本發(fā)明的模擬量予處理門電路的原理圖。
圖6是本發(fā)明的鑒別電路圖。
圖7是圖6的移位寄存器實(shí)例的方塊圖。
圖8是本發(fā)明的數(shù)字量予處理門電路方塊圖。
圖1表示由美國(guó)專利US.4446426所描述的包括檢測(cè)射頻信號(hào)的RFM5的普通發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。三相發(fā)電機(jī)10包括三條“火”相線，A相20，B相30和C相40，中線50接地，是三相的公共地線，射頻RF信號(hào)感自或取自靠近中線變壓器55的中線。當(dāng)相位不平衡和發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，此中線變壓器則拾取由此而產(chǎn)生的高壓脈沖信號(hào)。這種射頻是從帶比如普通的電流變換器60的中線變壓器摘取出來(lái)的。電容(電壓)合器也能用來(lái)檢測(cè)射頻信號(hào)。射頻監(jiān)控器5用來(lái)識(shí)別射頻信號(hào)，而標(biāo)準(zhǔn)的射頻信號(hào)監(jiān)控器不能區(qū)分真正的故障信號(hào)和虛假故障信號(hào)。
發(fā)電機(jī)10和同相總線(如C相40)脈沖內(nèi)由于局部放電而在中線50上產(chǎn)生的射頻信號(hào)是典型的很短的振鈴波，持續(xù)期大約為50毫微秒，分別如圖2A和圖2B所示。
由外界包含有半導(dǎo)體可控硅整流元件和三端雙向可控開(kāi)關(guān)元件的電器開(kāi)關(guān)電路所產(chǎn)生的射頻信號(hào)要比圖2所示由于局部放電產(chǎn)生的那些信號(hào)數(shù)量少，但是幅度要大得多，即是一個(gè)高電壓，如圖3所示。
真正的故障信號(hào)，也就是由電弧擊穿所產(chǎn)生的信號(hào)是由一串密集的脈沖組成，它們局限于一個(gè)長(zhǎng)度為數(shù)+微秒，如100微秒的包絡(luò)之中，如圖4所示。
按照本發(fā)明的方法和裝置，那些不希望的脈沖信號(hào)在信號(hào)輸入到RFM5之前就從信號(hào)中去除掉，在信號(hào)送到RFM之前必須滿足兩個(gè)條件，第一，在發(fā)電機(jī)中線50上檢測(cè)到的電壓脈沖必須超過(guò)規(guī)定的門限電壓，例如4毫伏。如果滿足了這個(gè)條件，在發(fā)電機(jī)中線上的信號(hào)還必須在規(guī)定的期間，如100微秒之內(nèi)超過(guò)作為上升前沿的規(guī)定的門限電壓。這兩個(gè)條件都滿足的話，則兩個(gè)信號(hào)都能傳到RFM去，反之，如果這兩條件的任何一個(gè)不滿足的話則信號(hào)就都不會(huì)送到RFM。用這種篩選的方法，就能把上述的虛假信號(hào)從輸入到RFM的信號(hào)中清除出去。當(dāng)然，電流脈沖也能與電流門限值相比較。
用模擬量予處理門電路或數(shù)字量予處理門電路也能清除虛假信號(hào)，圖5是按照本發(fā)明模擬量予處理門電路的原理圖，在非延時(shí)輸入端512處把中線50上的射頻信號(hào)輸入到鑒別電路510，經(jīng)延時(shí)的信號(hào)在延時(shí)輸入端514輸入到鑒別電路510。普通的延時(shí)線520把輸入到延時(shí)輸入端514的射頻信號(hào)延時(shí)，以便當(dāng)檢驗(yàn)出未延時(shí)的信號(hào)滿足前述的判別準(zhǔn)則時(shí)，延時(shí)的信號(hào)就可以被傳送到RFM去。延時(shí)線520可以由任何標(biāo)準(zhǔn)的延時(shí)電路來(lái)構(gòu)成，例如同軸電纜繞成的線圈或者超聲電子延時(shí)電路。按照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所需要的延時(shí)時(shí)間是100微秒。
鑒別電路510的一個(gè)實(shí)施例表示在圖6中。來(lái)自中線50的射頻信號(hào)輸入到高通濾波器610，高通濾波器610濾掉中線上的180(HZ)成分，然后射頻信號(hào)輸入到比較器620和延時(shí)電路520。如果輸入到比較器620的射頻信號(hào)電壓超過(guò)VREF那么比較器620輸出一個(gè)邏輯碼“1”。比較器620保持邏輯碼“1”直到該射頻信號(hào)等于VREF或跌落到VREF以下為止。
比較器620的輸出信號(hào)輸入到單穩(wěn)態(tài)多波振蕩器630，例如100微秒觸發(fā)一次，而該振蕩器630由比較器620的輸出電壓VB的上升前沿來(lái)觸發(fā)。
比較器620的輸出(VB)還輸入到差分放大器640，多諧振蕩器630的輸出電壓VA也同時(shí)輸?shù)讲罘址糯笃?40，該差分放大器640把電壓VA從VB中減掉，而把減得的結(jié)果(1或0)輸入到串行移位寄存器650。。來(lái)自多諧振蕩器630的輸出電壓VA也輸入到移位寄存器650(下面將更加詳細(xì)地描述移位寄存器650)。
串行移位寄存器650把它的輸電壓VD送到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器660，例如100微秒觸發(fā)一次。該多諧振蕩器660由信號(hào)VD的下降后沿來(lái)觸發(fā)，并將輸出電壓VE送到開(kāi)關(guān)器670，信號(hào)VE是觸發(fā)開(kāi)關(guān)器670的門信號(hào)。當(dāng)門信號(hào)VE是高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)器670把經(jīng)延時(shí)電路520延時(shí)的射頻信號(hào)RF發(fā)送到RFM。
圖7是圖6中移位寄存器650的方塊圖，串行移位寄存器710接收到來(lái)自多諧振蕩器630的下跳脈沖而歸零，并且當(dāng)接收到一個(gè)高電平信號(hào)時(shí)就能工作?！芭c”門720接收來(lái)自差分放大器640和來(lái)自串行移位寄存器710的輸出信號(hào)，來(lái)自串行移位寄存器710的輸出信號(hào)首先反相而后輸入到“與”門720。
在運(yùn)行期間，來(lái)自發(fā)電機(jī)中線的信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波器610濾掉中線上的180Hz信號(hào)成份，而后將該信號(hào)輸入到比較器620和延時(shí)電路520，經(jīng)延時(shí)電路520延時(shí)的射頻信號(hào)RF送到開(kāi)關(guān)器670，當(dāng)開(kāi)關(guān)器670導(dǎo)通時(shí)，它將延遲的信號(hào)送到RFM。
輸入到比較器620的射頻信號(hào)RF要與VREF比較，如果該信號(hào)RF小于或等于VREF，則比較器620輸出一個(gè)邏輯碼“0”。如果輸入到比較器620的射頻信號(hào)超過(guò)RREF時(shí)，比較器620輸出邏輯碼“1”。同時(shí)邏輯碼“1”的上升前沿觸發(fā)多諧振蕩器630。
多諧振蕩器630接收到來(lái)自比較器620的邏輯碼“1”時(shí)，就輸出一個(gè)邏輯碼“1”到差分放大器640去。因?yàn)楸容^器620的輸出信號(hào)VB也直接輸入到差分放大器640，當(dāng)VA是“1”(表示出現(xiàn)VB的上升前沿)而VB是“0”(在多諧振蕩器630觸發(fā)周期內(nèi)，如本例的100微秒，VB跌落到VREF以下時(shí))，那么差分放大器640就輸出一個(gè)“1”(V-V＝1)，這個(gè)信號(hào)被送到移位寄存器650。
來(lái)自單穩(wěn)態(tài)諧振蕩器630的下降脈沖信號(hào)把串行移位寄存器710歸零，當(dāng)VA的下降邊緣把串行移位寄存器710歸零時(shí)，串行移位寄存器的全部輸出端都成為低電平，而且“與”門720把來(lái)自差分放大器640的全部脈沖信號(hào)都送到串行移位寄存器710去。經(jīng)過(guò)“與”門720的第一個(gè)脈沖使串行移位寄存器710的輸出端1達(dá)到高電平，而第二個(gè)脈沖使輸出端2變成高電平，以防止任何隨后的脈沖通過(guò)“與”門720。來(lái)自串行移位寄存器710的輸出端2的高電平輸出還觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器660，使之把開(kāi)關(guān)器670導(dǎo)通，從而把來(lái)自延時(shí)電路520的延遲信號(hào)送到RFM。這個(gè)信號(hào)將連續(xù)地被送到RFM，直到射頻信號(hào)電壓跌落到低于門限電壓值和達(dá)到該門限電壓的射頻RF脈沖在規(guī)定的時(shí)間限(本例為100微秒)不再出現(xiàn)時(shí)為止。
移位寄存器650可以重新布線，以使串行移位寄存器710從輸出端3或4輸出，這時(shí)在移位寄存器650的輸出達(dá)到高電平之前，就分別需要3個(gè)或4個(gè)脈沖。
圖8是本發(fā)明一個(gè)對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的數(shù)字量預(yù)處理門電路。在圖8中表示，一個(gè)高速數(shù)字器810可以例如電一個(gè)很快的模/數(shù)A/D變換器構(gòu)成，典型的一個(gè)例子是用型號(hào)為BT-208的變換器，這是一種20MHz，8比特閃光變換器，由Brooktree公司生產(chǎn)(Brooktree Corperation，San Diego，California)。數(shù)字器810把來(lái)自中線的模擬信號(hào)變換成為由信號(hào)處理器820處理的數(shù)字信號(hào)，而信號(hào)處理器820例如可以由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，它包括一套軟件程序，以通過(guò)檢測(cè)前述的第一和第二條件的存在與否來(lái)執(zhí)行篩選功能。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，都能提供這種適合的程序。
信號(hào)處理器820起鑒別電路510的作用，如果射頻信號(hào)RF滿足兩個(gè)判定條件，那么該信號(hào)由數(shù)/模變換器825變回為模擬量之后，輸送到RFM5去。換言之，也可用該處理器對(duì)射頻信號(hào)RF電平進(jìn)行數(shù)字量計(jì)算和由數(shù)字信號(hào)處理器820來(lái)代替RFM。
用圖8的實(shí)施例，軟件程序能使信號(hào)處理器820讀取輸入量，分析該輸入量信號(hào)，以決定是否把該信號(hào)輸出到RFM去，或者把該信號(hào)作為虛假信號(hào)“拋棄”掉等。所以，當(dāng)要改變判別準(zhǔn)則時(shí)，如第一、二條件規(guī)定的門限電壓或時(shí)間期限，只需對(duì)軟件程序進(jìn)行適當(dāng)上述變化的修改就很容易實(shí)現(xiàn)。
在此所披露的方法和裝置，不需要對(duì)現(xiàn)有的RFM進(jìn)行修改，這種裝置和方法是用在輸入到RFM之前。所以，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的修改是相當(dāng)容易的。
從詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)中可以清楚地體現(xiàn)出本發(fā)明的這些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，并期望通過(guò)復(fù)加的權(quán)利要求來(lái)覆蓋本發(fā)明構(gòu)思及其范圍之內(nèi)的全部特征和優(yōu)點(diǎn)。另外，由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易做到許多修改和變形，所以本發(fā)明并不局限于上述具體的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。相應(yīng)地，所有相應(yīng)的改型和等價(jià)物的替換都不會(huì)超出本發(fā)明的范圍。
附圖所采用的數(shù)碼代表的符號(hào)代號(hào) 編號(hào) 附圖射頻監(jiān)控器 5 1鑒別電路 510 5RFM(射頻監(jiān)控器縮寫(xiě)) 5 5高通濾波器 610 6延時(shí)電路 520 6比較器 620 6單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 630 6移位寄存器 650 6單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 660 6開(kāi)關(guān)器 670 6串行移位寄存器 710 7高速數(shù)字器 810 8信號(hào)處理器 820 8數(shù)/模變換器 825 8RFM 5 8
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)發(fā)電機(jī)內(nèi)出現(xiàn)真實(shí)故障的方法，其中，先檢測(cè)來(lái)自發(fā)電機(jī)(10)的射頻信號(hào)RF，再識(shí)別虛假故障信號(hào)和真實(shí)故障信號(hào)，然后依據(jù)射頻信號(hào)RF監(jiān)控器的檢測(cè)指示真實(shí)故障信號(hào)的存在，其特征在于先確定檢測(cè)到的第一次出現(xiàn)的射頻信號(hào)RF的電平，再檢測(cè)該射頻信號(hào)RF的第二次出現(xiàn)只有在第一次出現(xiàn)的射頻信號(hào)電平超過(guò)預(yù)定的電平，和在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)第二次出現(xiàn)該射頻信號(hào)時(shí)，該輸出端(670)才允許輸出真實(shí)的故障信號(hào)。
2.一種檢測(cè)發(fā)電機(jī)內(nèi)出現(xiàn)真實(shí)故障的裝置，包括檢測(cè)來(lái)自發(fā)電機(jī)的射頻信號(hào)RF的檢測(cè)器(60);用來(lái)區(qū)分該射頻信號(hào)內(nèi)的虛假故障信號(hào)和真實(shí)故障信號(hào)的鑒別裝置(510);和依據(jù)射頻信號(hào)監(jiān)控器的檢測(cè)來(lái)指示真真實(shí)故障信號(hào)存在的指示裝置(5)，其特征在于所說(shuō)的鑒別裝置包括檢測(cè)所測(cè)到的第一次出現(xiàn)的射頻信號(hào)電平的第一檢測(cè)器(620);檢測(cè)該射頻信號(hào)第二次出現(xiàn)的第二檢測(cè)器(630，640和650);以及輸出真空故障信號(hào)的輸出裝置(670)，但只有在第一次出現(xiàn)的射頻信號(hào)電平超過(guò)預(yù)定的值和在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)該射頻信號(hào)第二次出現(xiàn)時(shí)，該輸出裝置(670)才輸出真實(shí)的故障信號(hào)。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其特征在于還有一個(gè)直接從發(fā)電機(jī)中線接收射頻信號(hào)的實(shí)際輸入裝置(512);接收來(lái)自中線并經(jīng)延時(shí)的射頻信號(hào)的延時(shí)輸入裝置(514);以及用來(lái)把被接收到的射頻信號(hào)與所述延時(shí)的射頻信號(hào)相比較的比較器(510)，當(dāng)該比較器指示接收到的射頻信號(hào)電平超過(guò)預(yù)定的值和在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)出現(xiàn)延時(shí)的射頻信號(hào)時(shí)，輸出真實(shí)的故障信號(hào)。
全文摘要
一種指示發(fā)電機(jī)確實(shí)發(fā)生故障的方法和裝置，它只是在發(fā)電機(jī)中線電壓或電流超過(guò)規(guī)定的門限值，并接著在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)再次出現(xiàn)超過(guò)該門限值的第二射頻信號(hào)時(shí)，才指示發(fā)電機(jī)發(fā)生故障，因而避免了發(fā)電機(jī)故障的誤報(bào)事故。
文檔編號(hào)H02P9/00GK1049914SQ90107110
公開(kāi)日1991年3月13日 申請(qǐng)日期1990年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月18日
發(fā)明者米歇爾·特威爾道克利普 申請(qǐng)人:西屋電氣公司