发电机转子匝间短路在线监测仪说明书.doc

国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置I目录第一章系统介绍.11.1 概述.11.2 运行环境.11.3 技术指标.11.4 主要功能.2转子匝间短路监测与诊断.2运行监测.2发电机转子温度的监测.2历史数据查询与打印.2远程管理与监测.3第二章组成结构.42.1 屏体布置图.42.2 模拟量通道原理.52.3 工控机后面板说明.6第三章软件说明与操作.73.1 程序安装.73.2 界面介绍.73.2.1 系统工具条信息.73.2.2 监测显示.83.2.3 数据管理.83.2.4 系统功能.83.3 监测界面.93.3.1 界面简介.93.3.2 功能.103.3.3 操作. 113.4 故障文件列表.123.5 参数设置.133.4.1 设备信息设置.143.4.2 高频量设置.153.4.3 低频量设置.163.4.4 派生量设置.183.6 通道修正.183.6.1 零点修正.193.6.2 相位修正.203.6.3 幅值修正.213.7 系统设置.223.8 历史记录显示.233.9 分析程序.233.9.1 界面介绍.233.9.2 操作.26国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置1第一章系统介绍1.1 概述当前，随着各种检测技术的提高，发电机状态检修在线监测系统的开发、研究已越来越受重视，并形成一种潮流和趋势。而发电机转子匝间短路在线监测系统是其中一项重要组成部分，它的研制与推广，将有力地促进发电机状态监测技术的发展和应用。发电机的转子绕组是发电机的主要组成部分，其匝间短路故障是较常见的故障。当转子绕组发生匝间短路时，转子电流增大，绕组温度升高，同时也限制了发电机的无功功率，严重时还会引起机组的振动增大，造成发电机转子烧损乃至被迫停机，因此，对发电机转子动态匝间短路进行在线监测与诊断是非常重要的，以便能及时发现缺陷及隐患。本装置就是针对上述问题依据国家相关标准所开发研制的。其原理是通过安装在定子槽中的传感器对发电机气隙磁通密度波形进行连续监测，能及时了解、反映发电机转子匝间绝缘状况及其缺陷，根据气隙磁密波形的变化来判断分析发电机转子是否有匝间短路故障发生。一旦发生转子匝间短路故障，装置自动记录故障状态下所采集的各种数据并存储起来以便事后分析提供依据，同时给出报警信号。另外本装置能进行在线评估与诊断，从而增加了运行的可靠性，使检修和维护工作更有针对性，同时延长了转子的使用寿命。1.2 运行环境本系统硬件采用工业级采集卡，能实时、准确地采集各路信号。监测及分析软件运行在Microsoft WindowsTM 2000 操作平台上。1.3 技术指标 通道容量： 高频量5 路；低频量16 路 采集频率： 50k国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置2 A/D 分辨率： 12 位 有效值精确度：0.3 级 输入信号：u 传感器线圈：0 30V 4 路u 发电机电压：0 200V 3 路u 发电机电流：0 10A 3 路u 转子电压： 0 1000V 1 路u 转子电流： 0 100mV 1 路u 转速信号： 1 路1.4 主要功能转子匝间短路监测与诊断在正常运行情况下，装置连续采集发电机气隙磁场在探测线圈中所感应的波形信号。通过信号处理，对比和计算最后确认转子槽中绕组是否有匝间短路发生，并通过鉴相信号及机组轴承振动情况来确定匝间短路发生的位置（槽位）及故障的严重程度。运行监测实时显示发电机气隙磁密波形、转子各槽磁势差值、转子温度、发电机有功、无功、功率因数、定子电压电流、转子电压电流等。发电机转子温度的监测较严重的转子匝间短路，将引起转子电流的增大，绕组温度升高，进而加速绝缘老化，因此本装置对采集信号进行了转换、计算出转子的温度并显示，为转子匝间短路故障及绝缘老化程度的判断提供了进一步的参考。历史数据查询与打印装置能对发电机气隙密度波形及其他所有实时显示信息进行连续记录，数据保存时间最少为一年，用户可根据硬盘容量调整记录时间，也可随时对所记录的国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置3历史数据、波形进行查询、分析、显示与打印。远程管理与监测通过以太网、RS485、modem 与现场机连接，实现远程管理、远程监测与远程数据传送功能。国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置4第二章组成结构2.1 屏体布置图显示器键盘数据采集单元FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置打印机信号变换箱国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置52.2 模拟量通道原理交流电流信号交流电压信号直流电压信号直流电流信号（mV 信号）转速信号感应线圈信号采集单元输出电路互感器电流电压互感器电流电压输出电路采集单元电压电流隔离电路输入电路输出电路采集单元隔离电路输入电路输出电路采集单元放大电路隔离电路分频电路输出电路采集单元过零检测隔离电路输入电路输出电路采集单元国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置62.3 工控机后面板说明从左到右依次为： 2 块采集卡（R1R2）：AD 采集，与通道处理单元连接。 显示卡 接口：打印机接口，调试时使用。 CPU 卡 空槽位注：连接时请注意插头上的标识与插座上的标识一一对应。R2R1国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置7第三章软件说明与操作3.1 程序安装系统出厂时已经预装了全部软件，各功能模块已调整完毕。随机提供安装盘供用户做为备份。3.2 界面介绍运行桌面上匝间短路在线监测程序，在桌面产生一个系统工具条（如图31）。系统工具条提供通讯状态指示、报警指示、监测显示、故障数据、历史数据、设置修正等功能。3.2.1 系统工具条信息l 系统通讯状态指示系统当前工作状态。采集装置与上位机未连接，上位机检测通讯。采集装置与上位机正常连接，并传送数据。采集装置与上位机未连接，上位机检测通讯。公司图标程序标题功能按钮报警信息通讯提示图3-1：程序运行框架报警指示国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置8l 报警指示当报警指示灯为时，发电机转子正常运行状态。当发电机转子线圈发生匝间短路故障时，报警指示灯为，不停闪烁，同时给出故障信息。3.2.2 监测显示点击按钮【监测显示】，会显示监测界面（如图3-4），具体操作见3.3 监测显示。3.2.3 数据管理故障数据分为两种格式：故障数据(二进制文件)、监测记录(Access 数据库)。点击按钮【故障数据】，系统会弹出记录的故障数据文件。点击按钮【历史记录】用户可输入查询条件查询监测记录。3.2.4 系统功能为保证系统安全运行，对重要功能加以限制。系统启动后，【系统功能】按钮禁止（灰色），管理员需填写正确口令才能操作。点击【输入口令】按钮后，弹出对话框要求用户输入口令。如果口令正确，【系统功能】按钮能用，单击【系统功能】按钮将弹出系统功能操作菜单（如图32）。l 数据分析选择菜单项“系统功能数据分析”可直接运行数据分析程序，用户使用其分析功能可分析已存盘的全部故障数据文件。注：数据分析程序可多次打开，以方便故障数据间的对比，但建议不要同时打开两个以上，那样会导致因占用过多系统资源而影响系统性能。l 参数设置此界面中设置系统的多项重要参数，如接入的高频量、低频量、派生量定义、图3-2：系统菜单国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置9故障启动定值等，是系统正常运行的基础，请慎重操作。详见3.5 参数设置一节。注：在参数设置中，点击确定按钮退出，会导致系统重新初始化，若未做修改，请按取消退出。 l 通道修正设定通道模块标识及类型、修正通道的零点、修正系数、相移补偿等硬件固有参数。通常情况下，用户不需使用此功能。详见3.6 通道修正一节。注：通道修正是系统的调试状态，此时系统不监视故障，监测显示不再刷新，退出通道修正时，系统重新初始化。正常工作时，请不要进入此项功能。l 更新口令更新系统设置进入的口令，首先输入原口令，再输入两次新口令并确认（如图3-3）。l 系统设置系统设置包括：路径设置、监测录制设置、系统用户设置、报警设置。具体操作见3.6 系统设置。l 关闭系统退出系统程序。3.3 监测界面点击框架【监测显示】按钮，弹出如图3-4 所示界面，界面分别显示了感应电势(径向)曲线、磁通曲线、模拟量曲线、报警指示、报警提示信息、磁感应电势计算数据、各参量的实时数值。3.3.1 界面简介图形区： 界面的左部分为监测量图形区，上半部分显示感应线圈的感应电势(径向)曲线、磁通密度曲线，同时还描绘了鉴相信号脉冲。下半部分显示了低频监测量的实时曲线。功能按钮区：分为【开始监测】、【停止监测】、【保存当前屏】、【显示设置】、【关闭】功能按钮。图3-3:口令更新窗口国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置10实时值显示区：界面的右部分，分别显示了感应电势(径向)实时值、监测量实时值。其中感应电势实时值可以按两种方式显示：按线圈(见图3-5)、按槽位（见图3-6）。3.3.2 功能l 曲线显示监测界面分别显示了探测线圈的感应电势曲线(径向或切向：根据用户设置)、磁通曲线、鉴相信号，其他监测量信息（如有功、无功、转子电压、转子电流、定子电压、定子电流等）；l 鉴相脉冲显示鉴相信号既可作为同步触发信号，又可为定位转子匝间短路故障的具体槽位提供判断依据。l 感应电势实时监测信息感应电势实时监测信息有四种显示方式：按径向、切向、线圈号、槽位号显示。在监测界面中点击按钮【显示设置】，可分别设置。界面装置会实时显示探测线圈的感应电势(径向)、磁通，给出对应磁极下槽位号峰值的比值并根据系统定义的整定值给出短路信息。如图3-5 所示，各线圈的磁感应电势按发电机槽位号方式显示。磁通曲线鉴相信号低频量监测曲线功能按钮实时监测值图3-4：监测界面感应电势(径向)国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置11如图3-6 所示，各线圈的磁感应电势按线圈号方式显示。另外，感应电动势的值还可以按径向、切向显示，系统默认为径向。具体操作见3.3.3 操作。l 低频模拟量实时监测信息在界面的右下部分显示低频模拟量的实时值，显示内容包括通道名称、单位、额定值、整定值、当前值。3.3.3 操作l 开始监测点击此按钮，开始监测。l 停止监测点击此按钮，停止监测。l 保存当前屏用户可以保存当前屏曲线，便于日后分析。l 显示设置设置监测界面显示方式，通过本项功能，用户可以灵活的设置监测界面。图3-6：感应电势(径向)监测信息图3-5：感应电势(径向)监测国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置12如图（37）所示，显示设置分为：磁感应电势显示方式设置、监测时间设置、磁感应电势放大系数设置、颜色设置四部分；磁感应电势显示方式：设置磁感应电势的实时值可按线圈显示或按槽位号显示。显示界面如图（3-5）、（3-6）。监测时间设置：设置监测曲线的时间范围（5ms100ms）。磁感应电势放大系数设置：可分别设置磁感应电势曲线的放大范围（横坐标：0.11.9 倍）、（纵坐标：0.11.9）。曲线颜色选择：选择监测曲线颜色。双击颜色条目，会弹出颜色列表，点击选中颜色，完成颜色选择。点击在监测界面上显示该选中曲线。对于高频信号（径向感应电势、切向感应电势），会有磁通密度曲线，在磁密曲线上打，可在监测界面上显示该磁感应电势的磁通密度曲线。完成设置后，点击【应用】按钮，监测界面会根据用户设置，进行相应的改变。l 关闭关闭监测界面。3.4 故障文件列表故障文件列表可以较清晰的显示当前故障文件夹下存储的故障文件，其中包括系统自动保存的故障文件和用户手动保存的故障文件，包括故障文件的保存日期和保存原因，对于故障一目了然。具体操作：点击系统工具条【故障数据】按钮，弹出如图（3-8）所示界面，图3-7:显示设置国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置13界面分别显示了故障数据路径、故障数据列表、功能按钮。【钉子】按钮：点击左上角的的钉子按钮，故障列表会一直在前台显示。【 】按钮：选择故障路径，选择完成后，故障数据自动的在列表中显示。【刷新】按钮：刷新当前故障数据。【分析】按钮：打开分析程序，分析当前选中的故障数据文件（或双击故障文件）。【删除】按钮：删除当前选中的故障数据文件。【退出】按钮：退出故障数据列表。3.5 参数设置用鼠标左击【参数设置】子菜单，打开参数设置属性表，参数设置有设备信息、高频量、低频量、派生量四个选项卡。在多页的设置界面中，每页均出现了一些通用的按钮和信息，现说明如下：图3-8：故障数据列表国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置14参数设置属性表包含以下按钮：打印定值用于打印参数设置内容。确定设置完成后，确认所进行的设置并关闭窗口。取消取消本次参数设置3.4.1 设备信息设置用鼠标点击参数设置窗口的设备信息选项卡，打开如图3-9 所示设备信息参数设置窗口。按钮功能添加在列表尾部增加一行新参数，其参数的设定值均为默认值。插入在当前列表插入一行新的参数，其参数的设定值均为默认值。复制将当前选中行的参数内容复制到内存中。粘贴与复制配合使用。将内存中保存的先前复制内容取出，以设置当前行的参数内容。删除删除列表的当前行。上移向上移动设置列表中选中行，上移一次，被选中参量向上移动一行。如果被选中参量已处于最上面一行，该命令按钮处发灰状态，处于禁用状态。下移向下移动列表中被选中行某一参量，下移一次，选中参量向下移动一行。如果被选中参量已处于最下面一行，该命令按钮发灰，处于禁用状态。图3-9：设备信息参数设置国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置15设备信息包括如下设置信息：列名说明厂站名称厂站的名称。设备名称设备的名称。设备编号设备的编号。极对数发电机的极对数。最大负荷功率发电机的最大负荷功率。槽位号发电机对应的槽位号。线圈数发电机各槽位对应的线圈数。径向整定值设置径向感应电势对侧相比较的比值整定值，当比值超过整定值时报警。切向整定值设置切向感应电势对侧相比较的比值整定值，当比值超过整定值时报警。3.4.2 高频量设置用鼠标点击参数设置窗口的高频量选项卡，打开如图3-10 所示高频量参数设置窗口。图3-10：高频量参数设置国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置16高频量表格包括各列名称及说明如下：列名说明通道名称接入高频量通道的名称。代号接入高频量通道的代号。单位接入高频量的计量单位，电压一般为V、kV 电流为A、kA。通道类型高频量通道的类型，可选为交流电压、交流电流、直流电压、直流电流的一种，一般设为直流电压额定值接入高频量的额定值。精度高频量在监测或分析时可显示的小数位数。零点高频量通道的零点修正值，该系数在通道修正模块中设置。幅值系数高频量通道的幅值修正系数，该系数在通道修正模块中设置。初相高频量通道的初相修正系数，该系数在通道修正模块中设置。投退指定高频量通道是否参与计算、录波和监测。报警处理高频量通道的报警设置，包括报警、不报警和报警复归三个选项。3.4.3 低频量设置用鼠标点击参数设置窗口的低频量选项卡，打开如图3-11 所示低频量参数设置窗口。国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置17低频量表格包括各列名称及说明如下：列名说明通道名称接入低频量通道的名称。代号接入低频量通道的代号。标志低频量通道的相别，根据电压、电流类型在组合框中选择。通道类型低频量通道的类型，可选为交流电压、交流电流、直流电压、直流电流中的一种。额定频率接入低频量的频率，交流量为50Hz 或其倍数，直流量频率为0。额定值接入低频量的额定值。单位接入低频量的计量单位，电压一般为V、kV 电流为A、kA。精度低频量在监测或分析时可显示的小数位数。变比一次值接入低频量所用互感器变比的一次值。变比二次值接入低频量所用互感器变比的二次值。投退指定低频量通道是否参与计算、录波和监测。零点低频量通道的零点修正值，该系数在通道修正模块中设置。幅值系数低频量通道的幅值修正系数，该系数在通道修正模块中设置。初相低频量通道的初相修正系数，该系数在通道修正模块中设置。图3-11：低频量参数设置国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置183.4.4 派生量设置用鼠标左键单击参数设置窗口的设置计算量选项卡，打开设置计算量属性页窗口，如图3-12 所示。计算量表格包括各列名称及说明如下表：列名说明名称计算量的名称。代号计算量的代号。类型计算量的类型，有功、无功等多种类型的计算量。额定值计算量的额定值。单位计算量的计量单位。精度计算量在监测或分析时可显示的小数位数。投退指定计算量是否参与录波和监测。派生参数1-6 选择或输入要设置的计算量所需的参数。3.6 通道修正通道修正功能用于修正各模拟量通道的零点漂移、相位误差及计算各通道系数，此功能主要在装置出厂前执行。图3-12：派生量设置国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置19点击通道修正子菜单，打开通道修正窗口，此窗口有零点修正、相位修正和幅值修正三个选项卡。在通道修正属性表中两个命令按钮：确定设置完成后，确认将修改的设置写入到装置并关闭窗口。取消取消本次通道修正的结果，并关闭窗口。3.6.1 零点修正零点修正用于补偿通道的零点偏移，进行零点修正的通道应不加入模拟量。窗口如图3-13 所示，左面的占去窗口的大部分区域的为模拟量通道的零点值显示区，每个模拟量通道占一个小窗格，窗格左上部显示该通道序号；左下部显示值为通道的当前零点值，当鼠标停靠在窗格上一小段时间后将显示该模拟量通道的名称提示。模拟量通道窗格中仅有一个窗格处于按下状态，表示此模拟量通道为当前操作目标，可对其零点值进行设置。此窗口有以下几个设置项：平均次数：实时采样值由采集装置传送，上位机对零点值平均后显示。平均次数范围在2-50 之间，可通过用鼠标左击平均次数窗格右边的上下调整按钮，或用鼠标左击该窗格（平均次数值背景变为蓝色），直接手工输入进行编辑。零点修正：手工设置零点值。方法如下：如某一模拟量通道的零点值不为零，鼠标左击选中的该模拟量通道，将其零点修正值输入到零点修正的编辑框中，点击“修正”命令按钮后，即可将该通道的零点设置成编辑框内的输入值。国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置20全部归零：所有模拟量通道的零点全部修正为零。注：平均次数不要设的过小，次数过小时影响修正的精度并且因刷新次数过快会影响程序响应。3.6.2 相位修正由于各交流通道在测量中要先经过互感器，各互感器会造成输入交流量相位上的微小偏差，使用此页设置补偿各通道的相位误差。此项修正应以一标准通道板上的通道为基准，在其它通道上加入同相交流量，根据计算派生的相差量，设置修正值。在通道修正窗口下，用鼠标点击相位修正选项卡，打开如图3-14 所示相位修正窗口。图3-13：零点修正国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置213.6.3 幅值修正模拟量显示值=（A/D 采样值-零点值）通道修正系数通道变比。模拟量的精度通过调整通道修正系数修正。修正过程须与采集装置连机进行，修正前应准备好标准源。窗格：下凹的窗格是当前操作的目标；窗格左上部显示该参量的通道号；左下部显示参量值，实时刷新。平均次数：模拟量值由采集装置传送，上位机对其进行平均后显示出来；平均次数的修改可使用上下调整控件调整或手工输入。通道系数：当前选中通道的修正系数。手工编辑通道修正系数后，点按手工修正命令按钮，也可完成对模拟量通道的幅值修正。手工修正：改写修正值（通道修正系数或派生量的初始夹角等）后，必须按此按钮，新值才能起作用图3-14：相位修正国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置22更新到期望值：在编辑框中写入当前实际输入值，按“更新到期望值”按钮，将显示值修正到期望值。3.7 系统设置 系统设置（见图3-16）是设置系统的一些基本信息，其设置项如下：n 路径设置设置项：工作路径、故障数据路径、监测记录路径。n 报警设置设置项：自动报警设备。 监测录制设置(见图3-17)是用于记录历史数据一些选项设置。设置项：记录天数、记录间隔、选择录制通道图3-15：幅值修正国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置233.8 历史记录显示是根据历史数据配置模块生成的配置信息，通过对程序记录的历史数据库文件进行数据分析，从而生成曲线图形。可以分析历史数据库中某一天的历史数据记录。此分析程序最多可同时显示六组通道。3.9 分析程序3.9.1 界面介绍如图3-18，主界面窗口是标准的Windows 窗口，它由如下几个部分组成：标题栏、菜单栏、工具栏、参量列表、统计列表、工作区、状态栏。分析程序可以对用户保存的故障文件以及系统自动保存的故障进行分析。打开一个故障文件，其界面如图3-19 所示：界面分别显示了感应电动势（径向）波形、磁通曲线、各参量曲线，用户可根据左视图树进行选择。图3-16：系统设置图3-17：监测录制设置国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置243.9.1.1 标题栏标题栏位于主界面的第一行，有两个作用：一是用来说明窗口的名称和标示打开文件的名称；二是用来对窗口进行操作，窗口最小化、窗口最大化、关闭窗口。3.9.1.2 菜单栏菜单栏位于标题栏的下面一行，从左至右列出了文件、查看、工具、窗口和帮助五个菜单供用户选取。3.9.1.3 工具栏工具栏位于菜单栏的下面一行，工具栏中命令按钮均为使用频率较高的命令，除打印按钮和故障文件选择按钮外，各命令按钮均在菜单栏的各菜单项中有对应的子菜单项。各个命令按钮如下：参量列表图3-18：分析界面工具条波形Tab 栏统计列表菜单感应电势（径向）国力电气FZGL-10 型发电机转子匝间短路在线监测装置25按钮功能打开本地机器一定目录下的故障文件。故障文件列表。用鼠标左键单击该按钮，保存活动文档。打印故障数据的波形及波形表格和有效值表格。有关软件的版本和版权信息。按一定的比例在一定范围内横向放大波形窗口内的波形图。按一定的比例在一定范围内横向缩小波形窗口内的波形图。切换：同一周期内AB 极对比曲线/磁感应电势曲线显示/不显示磁感应电势曲线显示/不显示磁通密度曲线显示/不显示低频曲线显示/不显示有效值曲线显示/不显示峰值显示发电机基本信息。用于显示各