一种大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置的制作方法

本技术属于设备监测，涉及一种大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置。

背景技术：

1、发电机励磁系统承担为发电机转子提供直流励磁电流的作用，通过励磁直流动力电缆，经滑环和碳刷输入到发电机转子励磁绕组。一般大型发电机组额定励磁电流可达2000a以上，励磁直流动力电缆通常由正极10根，负极10根及以上阻燃电缆组成。励磁直流动力电缆常受环境温度、湿度、电缆过载等因素出现绝缘性能或者机械性能下降、电缆表皮析油，导致电缆实际寿命下降的情况，极端情况下会导致电缆温度过高自燃。而如何在故障潜伏期判断出励磁直流动力电缆劣化趋势，提前更换故障电缆或采取必要的应急措施，以保障发电机组安全稳定运行成为一项热点课题。

2、目前发电厂对励磁直流动力电缆运行情况的监测一般由运维检人员使用红外测温仪或者红外热成像仪开展，并记录各重点部位的温度，再进行人工数据分析，并且励磁直流动力电缆的绝缘电阻测量只能依靠检修期间停电的状态下才能开展，日常缺乏对于励磁直流动力电缆长周期运行期间绝缘强度的监视。此外，因电缆敷设路径受限，各励磁直流动力电缆敷设长度不能做到完全一致，每根电缆分流不均匀，会导致部分碳刷温度升高，出现碳刷打火、集电环灼伤等严重后果。

技术实现思路

1、本实用新型在于提出本实用新型的目的在于提供一种大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，旨在解决励磁直流动力电缆运行环境温度、湿度、电缆过载、电缆载流量不均衡等因素导致的电缆绝缘性能及机械性能下降、电缆寿命下降、碳刷打火、集电环灼伤问题。

2、为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

3、本实用新型为一种大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，包括：数据采集机构、数据处理器、励磁直流动力电缆故障诊断机构、监控机构和通讯机构；其中，

4、数据采集机构包括电流测量元件、绝缘强度测量元件、温度测量元件、烟雾测量元件、湿度测量元件、电源元件、第一通讯元件及壳体；温度测量元件、烟雾测量元件、湿度测量元件设置于待测励磁直流动力电缆的预设监测位置，用以测量直流电缆温度、湿度以及可燃气体浓度环境数据；电流测量元件、绝缘强度测量元件设置于待测励磁直流动力电缆的励磁系统或发电机集电环的接头处，用以采集励磁直流动力电缆的电流数据及绝缘数据；电源元件连接数据采集机构中的用电元件以进行供电；电流测量元件、绝缘强度测量元件、温度测量元件、烟雾测量元件及湿度测量元件的信号接收端，与电源元件、第一通讯元件集成设置于壳体内；

5、数据处理器包括板件壳体、输入输出转换元件、和第二通讯元件，输入输出转换元件的输入端与第一通讯元件相连，用以接收数据采集机构采集的待测励磁直流动力电缆的相关运行数据，送至数据处理器中的第二通讯元件；

6、励磁直流动力电缆故障诊断机构采用ns32f407zgt6芯片，第二通讯元件与励磁直流动力电缆故障诊断机构相连，励磁直流动力电缆故障诊断机构接收待测励磁直流动力电缆的相关运行数据进行分析、判断，通过通讯机构将判断结果送至运维检人员的监控机构。

7、作为一种优选的技术方案，通讯机构的通讯接口采用rs485接口，通讯协议采用modbus-rtu，保护等级为tvs保护。

8、作为一种优选的技术方案，壳体采用抗干扰金属屏蔽外壳制成，板件壳体具备防尘功能。

9、作为一种优选的技术方案，待测励磁直流动力电缆(6)的预设监测位置为经过电缆孔洞、电缆竖井的易发热或不便巡检的位置。

10、区别于现有技术，本实用新型提供的大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，通过测量元件检测电缆孔洞、电缆竖井等易发热或不便巡检的位置的温度、湿度、可燃气体浓度环境数据，以及励磁系统或发电机集电环的接头处采集励磁直流动力电缆的电流数据及绝缘数据，通过励磁直流动力电缆故障诊断机构进行分析、判断，将判断结果送至运维检人员的监控画面。具体判断时若所有采样数据值在励磁直流动力电缆故障诊断机构内所设置的标准范围定值内，则将励磁直流动力电缆运行状态认定为正常，反之将认定为异常。本装置功率低，抗干扰强，测量数值精准，适合励磁直流动力电缆运行环境状态监测。

技术特征：

1.一种大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，其特征在于，包括数据采集机构(1)、数据处理器(2)、励磁直流动力电缆故障诊断机构(3)、监控机构(4)和通讯机构(5)；其中，

2.根据权利要求1所述大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，其特征在于，所述通讯机构(5)的通讯接口采用rs485接口，通讯协议采用modbus-rtu，保护等级为tvs保护。

3.根据权利要求1所述大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，其特征在于，所述壳体(18)采用抗干扰金属屏蔽外壳制成，所述板件壳体(21)具备防尘功能。

4.根据权利要求1所述大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，其特征在于，所述待测励磁直流动力电缆(6)的预设监测位置为经过电缆孔洞、电缆竖井的易发热或不便巡检的位置。

技术总结
本技术公开了一种大型发电机励磁直流动力电缆状态监测装置，通过测量元件检测电缆孔洞、电缆竖井等易发热或不便巡检的位置的温度、湿度、可燃气体浓度环境数据，以及励磁系统或发电机集电环的接头处采集励磁直流动力电缆的电流数据及绝缘数据，通过励磁直流动力电缆故障诊断机构进行分析、判断，将判断结果送至运维检人员的监控画面。具体判断时若所有采样数据值在励磁直流动力电缆故障诊断机构内所设置的标准范围定值内，则将励磁直流动力电缆运行状态认定为正常，反之将认定为异常。本装置功率低，抗干扰强，测量数值精准，适合励磁直流动力电缆运行环境状态监测。

技术研发人员：刘瑞光,刘宇杰,詹维勇,林惊奇,曾学杰,何光利,黄金亮
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司
技术研发日：20240506
技术公布日：2025/3/6