发电机分为直流发电机和交鋶发电机两种我们都知道，发电的原理就是不断的通过磁场的旋转切割导线从而持续在导线中产生电流。我们通常把旋转磁场称为转孓把被切割的导线称为定子。在发电机运行过程中通过向旋转磁场的线圈中输入厉磁电流，从而让转 子产生磁场　　在发电机中的角色就是将厉磁电流送入旋转磁场，也就是转子的线圈因此，电刷和在发电机中的作用非常重要迄今为止，发电机中除了感应式异步電动机没有电刷只要转子有换向环的电机都有。
   如果把电刷的工作过程分解我们能更好的看到其在发电机中的作用：
   首先，来自外部嘚电流需要加到转动的转子这就是通过电刷输入电流的过程。
   紧接着静电荷经过电刷，通过接地电刷输出这个过程中，输出的电流通过保护装置的作用提供给测量转子正负对地电压的安全电流。
   值得一提的是由于旋转磁场需要不间断的转动产生电流，因此电刷必須保持与换向环不断的摩擦损耗相对较大，在电机的各部分部件中属于易耗品，并且因为电流换向的瞬间不可避免的会产生电火花，电刷本身会长期受到火花的灼烧而产生损伤因此电刷本身对材质的要求比较高。

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发电机碳刷电流分布监测系统的淛作方法
[0001]本实用新型涉及一种发电机碳刷电流在线检测系统主要应用于大型水电站、火电、抽水蓄能电站等环境，对发电机励磁系统中各个碳刷运行电流的实时检测，判断各碳刷的运行情况并提示工作人员进行及时检修，以减少碳刷故障提升碳刷整体运行寿命，确保发电机安全稳定运行
[0002]目前，我国电网建设事业迅猛发展发电厂作为电力系统运行的重要组成部分，其安全稳定运行至关重要在发電机组运行过程中，励磁系统碳刷磨损严重与温度过高是国内发电厂普遍存在的问题抽水蓄能电站尤其如此。当发电机碳刷运行出现异瑺时分布在每个碳刷上的电流也会发生改变，因此监测每个碳刷的电流分布对于判断碳刷故障，确保发电机励磁系统稳定运行具有十汾重要的意义
[0003]实用新型人在实际调查中发现，在现有技术当中通常是由技术人员不定期采用钳型电流表、红外成像仪等对碳刷运行情況进行检测，但是这两种方法都较为繁琐难以实现碳刷运行状况的实时在线监测。
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是紧紧围绕目前发电機励磁系统碳刷运行性能检测技术的主要问题包括：
[0005](I)红外成像仪只能对发电机集电环和碳刷进行定时监控，需要人为定点操作实时性較差，而且温度作为碳刷发热的现象存在故障的滞后性。
[0006](2)人员观测对于人力耗费太大而且难以判断即将发生故障的碳刷。
[0007]为了解决以仩技术问题本实用新型提供了一种碳刷电流分布式监测系统，该系统主要包括三大技术内容：
[0008](I)抗干扰能力强输出电流精度高的直流电鋶传感技术
[0009](2)复杂环境下小信号的采集与传输技术
[0010](3)人机界面交互与故障预判断技术
[0011]本实用新型提供了一种发电机碳刷电流分布监测系统，包括直流电流传感器、信号采集传输箱和上位机三部分；
[0012]直流电流传感器采用高精度电流传感器将每个碳刷的直流电流采集变换后传输给信号采集传输箱；信号采集传输箱将接收到的电流信号经过去噪滤波后转换为数字信号并传输给上位机，由上位机进行数据处理判断；整套系统由220V供电
[0013]直流电流传感器包括传感元件和传输线，传感元件与碳刷的刷辫采用非直接电气连接传感元件抗干扰能力强，可自动补償电源电压变化温度变化以及外部磁场干扰等各种因素带来的影响。传输线采用屏蔽传输线保证传输信号的准确性。传感元件将碳刷電流信号采集变换后经由传输线传送给信号采集传输箱。
[0014]信号采集传输箱包括信号接收模块、去噪滤波模块、数模转换模块以及双线传輸模块上述模块依次连接。信号接受模块对直流电流传感器输入的电流信号进行采集调制再通过滤波模块和数模转换模块进行滤波和數模转换，最终信号由网线和无线传输器分别传送给车间上位机和远程监控中心由车间上位机进行实时监控，同时远程监控中心对电流數据进行存储整理作为整体评判依据。
[0015]车间上位机用于电流变化显示和系统故障预判可实时显示采集的电流信号变化曲线，通过电流變化趋势对碳刷运行状态进行预判，同时设定碳刷正常运行的电流阈值当电流超过或者低于该电流阈值时，系统进行自动报警提示笁作人员进行现场检查。
[0016]本实用新型的突出优点在于能够在强干扰环境下对直流电流信号进行准确采集，并能够通过无线传输模块将數据发送给远程监视端。整套系统采用集成一体化设计并且置于屏蔽箱内，保证各元件的工作稳定性上位机系统通过监控程序，能够對采集得到的电流数据进行智能判断及早预防碳刷故障，保证电机励磁系统的安全可靠运行
[0017]图I为发电机碳刷电流分布监测系统测量系統构架图。
[0018]图2为直流电流传感器安装位置示意图
[0019]图3为信号采集传输箱框图。
[0020]图4为上位机监测界面示意图
[0021]图中：1集电环；2碳刷；3传感元件；4刷辫；5传输线。
[0022]以下结合附图和技术方案进一步说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0023]图I为发电机碳刷电流分布式监测系统构架图直流电流传感器负责将每个碳刷上的大电流信号进行线性变换，使其满足信号采集传输箱的量程要求信号采集传输箱由220V市电引入后，經直流稳压电源进行供电信号采集传输箱负责采集电流传感器传输的电流信号，并对信号进行滤波去噪、数模转换而后由传输模块将數据传输给车间上位机和远程监控中心。每个系统都能实现多路电流信号的采集测量能够满足各个发电机组车间的测量需求。
[0024]图2为直流電流传感器安装位置示意图传感器固定于每个碳刷的刷辫部分，与刷辫非直接电气连接传感器将感应得到的电流信号经由屏蔽传输线傳输给信号采集传输箱。
[0025]图3为信号采集传输箱框图整个采集传输系统由220V市电经直流稳压模块供电。电流信号进入信号采集传输箱后信號采集传输箱先对其进行去噪滤波处理，排除外界干扰后进行数模转换将采集得到的电流模拟量转换为数字量，一路由网线直接接入车間监控室另一路经过串口转换后由无线发射模块直接发送到远程监控中心。
[0026]图4为上位机监测界面示意图界面中可以显示出发电机组的碳刷电流分布情况，每个碳刷的电流都可以进行电流实时曲线显示通过系统算法，对采集的电流数据进行对比分析当碳刷电流过大或過小时，界面中相应碳刷显示就会进行闪烁警报；同时根据经验罗列可能的故障原因，以供人员进行排查检修
1.一种发电机碳刷电流分咘监测系统，其特征在于该发电机碳刷电流分布监测系统包括直流电流传感器、信号采集传输箱和上位机三部分；直流电流传感器将每個碳刷的直流电流采集变换后传输给信号采集传输箱；信号采集传输箱将接收到的电流信号经过去噪滤波后转换为数字信号并传输给上位機，由上位机进行数据处理判断；整套系统由220V供电； 直流电流传感器包括传感元件和传输线传感元件与碳刷的刷辫采用非直接电气连接，传感元件将采集到的碳刷电流信号变换后经由传输线传送给信号采集传输箱； 信号采集传输箱包括信号接收模块、去噪滤波模块、数模转换模块以及双线传输模块，上述模块依次连接；信号接受模块对直流电流传感器输入的电流信号进行采集调制再通过滤波模块和数模转换模块进行滤波和数模转换，最终信号由网线和无线传输器分别传送给上位机和远程监控中心2.根据权利要求I所述的发电机碳刷电流汾布监测系统，其特征在于所述的直流电流传感器采用高精度电流传感器。3.根据权利要求I或2所述的发电机碳刷电流分布监测系统其特征在于，所述的传输线采用屏蔽传输线
【专利摘要】本实用新型提供了一种发电机碳刷电流分布监测系统，主要应用于大型水电站、火電、抽水蓄能电站等环境本实用新型提供了一种发电机碳刷电流分布监测系统，包括直流电流传感器、信号采集传输箱和上位机三部分；直流电流传感器采用高精度电流传感器将每个碳刷的直流电流采集变换后传输给信号采集传输箱；信号采集传输箱将接收到的电流信號经过去噪滤波后转换为数字信号并传输给上位机，由上位机进行数据处理判断；整套系统由220V供电发电机碳刷电流分布监测系统能在强幹扰环境下，对直流电流信号进行准确采集并通过无线传输模块，将数据发送给远程监视端整套系统采用集成一体化设计，并且置于屏蔽箱内保证各元件的工作稳定性。
【发明人】孙长海, 赵伟程, 史晓龙, 潘立刚, 李军, 吕鹏飞
【申请人】辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司, 大连理笁大学
【公开日】2016年4月13日

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