專利名稱：電機線棒三參數監測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電機在線監測，特別適合電機鐵芯、繞組溫度、振動和局部放電的在線監測。
背景技術：
電機繞組的溫度監測是保證機組正常運行的重要手段。通常是用鉬絲繞制成薄片式傳感器永久裝入電機繞組中。電機繞組的冷卻失效、絕緣破壞、振動過大等問題都將導致電機繞組溫度過高。但是溫度的升高具有明顯的滯后性，監測到溫度過高，往往電機事故已 經發生，造成嚴重經濟損失。由于電機內部狹小的空間和強電磁場環境，在電機制造階段，通常在鐵芯和繞組中只埋入足夠數量的溫度傳感器，不預埋振動傳感器和局部放電傳感器。一般情況下，局部放電的監測是采用電容式局放耦合器，安裝于電機內部的過橋母線或電機出口母線上。由于受到耦合器尺寸的限制，安裝數量和監測的點位十分有限，繞組局部放電信號傳輸到監測點的路徑較遠，識別干擾和真實的局部放電信號存在一定的難度，其有效性一直不能令人滿意。

發明內容
本發明的目標是提供一種電機線棒三參數監測器，用于對繞組或鐵芯溫度、振動和局部放電進行在線監測。克服現有的監測裝置存在的溫度升高傳感滯后，無振動監測，局部放電信號傳輸到監測點的路徑較遠難識別干擾等不足。本發明監測器由溫度、振動、局部放電三參數傳感器，前置信號放大器，連接前置信號放大器的傳感器振動傳感信號輸出引線和溫度傳感信號輸出引線組成；其中的三參數傳感器包括溫度傳感元件、振動傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號放大器中含振動傳感器信號監測單元，前置信號放大器上有傳感信號輸入接口和連接遠端顯示儀表的輸出信號遠傳接口。本發明選用由電荷放大器、連接電荷放大器的一個低通濾波器和一個高通濾波器、連接濾波器和遠傳接口的電纜組成振動傳感器信號監測單元。為適應傳感器載體的薄片化和較高的監測精度，本發明的溫度傳感原件為PtlOOO薄膜鉬電阻構成并聯網絡，并配置補償引線，以三線制方式傳輸，輸出信號與標準高精度PT100兼容。振動傳感元件使用壓電薄膜，且其形狀為一個長η形。為使傳感器趨于薄形化及傳感元件的合理布局，本發明的傳感元件絕緣載體為一個三層疊加粘接結構的絕緣材料薄片，按水平放置成形描述，下層為傳感器布置層，中層為傳感器限位抗壓槽架，上層為絕緣蓋板。為利用局部放電過程產生的射頻信號對局部放電進行監測，溫度傳感器信號引出電纜采用無屏蔽電纜，作為局部放電射頻接收天線；在前置信號放大器中設置由無源LC高通、低通、RC高阻濾波器、緩沖放大器組成的溫度傳感信號與放電射頻信號監測單元；溫度傳感信號與放電射頻信號監測單元中LC電路的三個電感器分別接在前置信號放大器的溫度傳感信號輸入接口和溫度信號遠傳接口之間，三個電容器接傳感信號輸入端，阻容型高通濾波器接LC電路，RC高阻濾波器輸出接緩沖放大器，緩沖放大器輸出端和遠傳接口間連接電纜線。本發明的積極效果是把監測電機繞組或鐵芯溫度、振動及局部放電所需的傳感器集成在一個絕緣薄板式結構內，消除了傳感器在電機內安裝的技術障礙，同時用高靈敏度兩種傳感元件實現對溫度、振動、局部放電的多參數高精度監測，通過鉬電阻并聯網絡及導熱膠實現接近于連續監測，克服單個鉬電阻點測量的不足。所給出的傳感器和相應的檢測單元組合，為評判繞組老化趨勢、保證電機安全運行，為預防性維護提供準確的綜合監測信息和可靠的技術參數依據。


圖I為本發明三參數傳感器外觀圖。 圖2為本發明前置信號放大器外觀圖。圖3本發明電機繞組三參數傳感器上端面圖。圖4為本發明三參數傳感器內部傳感元件布置圖。圖5為本發明三參數傳感器傳感元件絕緣載體中的槽架層結構圖。圖6為本發明前置信號放大器中振動傳感元件信號監測單元原理圖。圖7為本發明前置信號放大器的溫度傳感信號及放電射頻信號監測單元原理圖 具體的實施方式
參閱圖I、圖2，本發明電機線棒三參數監測器包括由包含在薄片絕緣載體中的溫度傳感元件、振動傳感元件組成的溫度、振動、局部放電三參數傳感器A，前置信號放大器B，傳感器振動傳感信號輸出引線LI和三根溫度傳感信號輸出引線L2。其中的三參數傳感器安裝在電機繞組表面或鐵芯疊片內。其中的前置信號放大器包括溫度傳感器信號及放電射頻信號監測單元和壓電傳感器信號監測單元。前置放大器殼體上有溫度傳感信號輸入三個接口 19、振動傳感信號輸入接口 13、溫度信號輸出遠傳三個接口 20、振動輸出信號輸出遠傳接口 17、局部放電振動信號輸出遠傳接口 18、局部放電射頻信號輸出遠傳接口 24。溫度傳感信號輸出引線L2接前置信號放大器輸入接口 19。接口 19與溫度信號輸出接口 20及局部放電射頻信號輸出接口 24之間有溫度傳感器信號及放電射頻信號監測單兀。振動傳感信號輸出引線LI接前置信號放大器輸入接口 13。接口 13與振動輸出信號輸出接口 17及接口 18之間設置振動傳感器信號監測單元。接口 17、接口 18、接口 20、接口24接與遠端儀表等顯示裝置相連的的遠傳信號線。參閱圖3、圖4，傳感器絕緣載體分上(a)、中(b)、下(C)三層，采用耐高溫絕緣膠粘接、疊裝而成。在下層(C)橫向布置10個PtlOOO薄膜鉬電阻并聯構成一個標準的高精度PT100表面溫度傳感元件3 ;由于元件較長，并聯的溫度電阻之間的連線電阻存在累計誤差，經理論計算，以相應寬度的印刷電路2和5構成三線制信號傳輸，實現引線誤差的精確補償。溫度傳感信號輸出引線L2為耐高溫無屏蔽電纜。在溫度傳感元件外圍布置η形纜式壓電薄膜I，通過數個定位焊盤4將壓電薄膜I固定。纜式壓電薄膜I的信號輸出電纜為50歐同軸屏蔽電纜，溫度傳感器信號引出采用非屏蔽電纜，通過焊盤組6和7引出。
參閱圖3、圖5,傳感元件絕緣載體的中層(c)為傳感元件槽架,包括襯板10、η型槽8、矩形槽9、引線焊接槽11、12。η型槽8用來定位壓電薄膜I，矩形槽9作為溫度傳感元件3的抗壓槽。槽架的高度略小于壓電薄膜直徑，寬度略大于壓電薄膜直徑，保證壓力可以通過蓋板和膠層傳遞。槽架設有傳感器引線焊接槽11、12，焊接槽的設置充分考慮了傳輸電纜焊接可靠性和抗拉性。傳感器引線連接到前置器實現多參數分路遠傳。參閱圖6，前置信號放大器中壓電傳感器信號監測單元包括與接口 13連接的一級電荷放大器14，連接電荷放大器的一路低通濾波器15和一路帶通濾波器16、分別連接濾波器15、16的兩根50歐姆同軸電纜，電纜輸出端連振動信號遠傳接口 17、18。參閱圖7，溫度傳感器信號及放電射頻信號監測單元包括連接溫度傳感信號輸入接口 19的三個并聯電容C和三個并聯電感L參數匹配電路21，阻容型高通濾波器22、緩沖放大器23。電感L輸出端接溫度信號輸出接口 20，緩沖放大器23輸出接局部放電信號遠傳接口 24。本實施例的工作過程
機械因素低頻振動監測
參閱圖I、圖2、圖4、圖5，基于三參數傳感器A中的壓電薄膜I的縱向變形對較低頻振動加速度信號敏感，壓電薄膜縱向振動輸出的電信號經引線LI接入壓電傳感器信號監測單元中第一級電荷放大器14放大后，經低通濾波器15監出低頻加速度信號(1ΗΖ-1ΚΗΖ)經50歐姆同軸電纜輸至前置信號放大器信號遠傳接口 17。溫度監測
參閱圖I、圖2、圖4、圖6，三參數傳感器A中的PtlOOO薄膜鉬電阻構成并聯網絡輸出的溫度信號經引線L2接入前置信號放大器的溫度傳感器信號監測單元，分別經三個電感器L輸至前置信號放大器溫度信號遠傳接口 20。局部放電測量
I、參閱圖4、圖6,基于三參數傳感器A中的壓電薄膜I的橫向變形對局部放電產生的高頻機械聲發射信號敏感，輸出振動加速度信號的同時，在傳感信號帶寬內，還包含局部放電的機械聲發射信號。壓電薄膜輸出的高、低頻信號經第一級電荷放大器14放大后，再經帶通濾波器16監出局部放電產生的高頻聲發射信號(100ΚΗΖ-1ΜΗΖ)，通過50歐姆同軸電纜輸至接口 18。2、參閱圖I、圖4、圖7，溫度傳感元件3和傳感器溫度信號無屏蔽引線接收的局部 放電射頻信號，接入溫度傳感器信號監測單元后，其中的電感L阻塞了高頻信號，僅對測量溫度使用的低頻信號形成通路，分離出的射頻信號經后一級阻容型高通濾波器22和緩沖放大器23輸至遠傳同軸電纜接口 24，以最終的信號顯示作為局部放電機械聲發射監測的補充。
權利要求
1.電機線棒三參數監測器，其特征是由溫度、振動、局部放電三參數傳感器，前置信號放大器，連接前置信號放大器的傳感器振動傳感信號輸出引線和溫度傳感信號輸出引線組成；其中的三參數傳感器包括溫度傳感元件、振動傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號放大器中含振動傳感器信號監測單元，前置信號放大器上有傳感信號輸入接口和連接遠端顯示儀表的輸出信號遠傳接口。
2.根據權利要求I的電機線棒三參數監測器，其特征是由電荷放大器、連接電荷放大器的一個低通濾波器和一個高通濾波器、連接濾波器和遠傳接口的電纜組成振動傳感器信號監測單元。
3.根據權利要求I的電機線棒三參數監測器，其特征是溫度傳感原件為PtlOOO薄膜鉬電阻構成并聯網絡，并配置補償引線，以三線制方式傳輸，輸出信號與標準高精度PTlOO兼容；振動傳感元件使用壓電薄膜，且其形狀為一個長η形。
4.根據權利要求I的電機線棒三參數監測器，其特征是傳感元件絕緣載體為一個三 層疊加粘接結構的絕緣材料薄片，按水平放置成形描述，下層為傳感器布置層，中層為傳感器限位抗壓槽架，上層為絕緣蓋板。
5.根據權利要求I的電機線棒三參數監測器，其特征是溫度傳感器信號引出電纜采用無屏蔽電纜，作為局部放電射頻接收天線；在前置信號放大器中設置由無源LC高通、低通、RC高阻濾波器、緩沖放大器組成的溫度傳感信號與放電射頻信號監測單元；溫度傳感信號與放電射頻信號監測單元中LC電路的三個電感器分別接在前置信號放大器的溫度傳感信號輸入接口和溫度信號遠傳接口之間，三個電容器接傳感信號輸入，RC型高通濾波器接LC，RC輸出接緩沖放大器，緩沖放大器輸出端和遠傳接口間連接電纜線。
全文摘要
電機線棒三參數監測器，屬于監測儀器，用于對繞組或鐵芯溫度、振動和局部放電進行在線監測。克服現有的監測裝置溫度升高傳感滯后，無振動監測，局部放電信號難識別干擾等不足。由溫度、振動、局部放電三參數傳感器，前置信號放大器組成；其中的三參數傳感器包括溫度傳感元件、振動傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號放大器中含振動傳感器信號監測單元，溫度傳感信號與放電射頻信號監測單元；本發明的積極效果是傳感元件集成在一個絕緣薄板式結構內，便于在電機內安裝，本發明的傳感元件與相應的信號監測單元相組合，為評判繞組老化趨勢、保證電機安全運行，提供準確的綜合監測信息和可靠的技術參數依據。
文檔編號G01R31/12GK102654564SQ201110361728
公開日2012年9月5日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者林海波 申請人:哈爾濱瑞格大電機技術有限公司