[发明专利]用于无刷励磁系统的旋转二极管状态监测系统和方法

说明书

本发明涉及核电站发电机及其辅助系统技术领域，提供一种用于无刷励磁系统的旋转二极管状态监测系统和方法，包括两组监测传感器、MARK键槽监测探头和状态监测装置。两组监测传感器分别监测旋转整流器中正极整流环和负极整流环旋转二极管以获取两组二极管状态信号。MARK键槽监测探头监测转子位置信息以获取键相信号。状态监测装置依据二极管状态信号和键相信号来判断无刷励磁系统中每个旋转二极管的故障状态和与MARK键槽的相对位置信息。由于转子的MARK键槽位置与无刷励磁系统中的旋转二极管的位置都相对固定，通过监测MARK键槽位置信号来同步每个旋转二极管的位置，以实现在线监测旋转二极管的故障信息，并能够确认故障旋转二极管相对转子MARK键槽的位置信息。

技术领域

本发明涉及核电站发电机及其辅助系统技术领域，具体涉及一种用于无刷励磁系统的旋转二极管状态监测系统和方法。

背景技术

在大容量发电机组领域，随着发电机单击容量的增大，转子电流大大增加，有刷励磁系统的转子滑环需要通过大电流，会引起严重的发热问题和电刷磨损问题，从而使滑环成为系统中的薄弱环节。无刷励磁机的电枢与发电机的转子同轴旋转，同样装在发电机轴上的旋转二极管整流将励磁机电枢绕组内的交流电转变为直流电输出，实现对发电机的励磁，非常适用于大容量机组，无刷励磁方式取消了静止励磁方式中的碳刷和滑环等转动接触元件，结构紧凑，不存在滑动接触导致的发热和磨损问题，也消除了碳粉、铜末引起的电机绕组污染问题，可延长绝缘的使用寿命，不易产生火花，在大中型机组或工况环境复杂的中小机组励磁中存在优势。但是由于旋转二极管整流装置处于高速旋转状态，对其电压、电流等电气量不能直接测量，故不能采取常规的直接测量手段对其实现监测，旋转二极管的监测比较困难，该问题一直阻碍着无刷励磁技术的发展，因此如何有效实现对旋转整流器的监测一直是无刷励磁技术发展中必须致力于解决的问题。

发明内容

本申请公开一种用于无刷励磁系统的旋转二极管状态监测系统和方法，已实现对旋转整流器的旋转二极管的在线监测并确定发生故障的旋转二极管的位置信息。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于无刷励磁系统的旋转二极管状态监测系统，包括：

两组监测传感器，设置在所述无刷励磁系统的定子内侧，用于分别监测所述无刷励磁系统的旋转整流器中正极整流环和负极整流环的旋转二极管，以获取二极管状态信号；所述二极管状态信号与所述旋转二极管因所述无刷励磁系统的转子带动所述旋转整流器转动时流经的感应电流相关；每组所述监测传感器包括三个旋转二极管监测传感器,分别到所述转子的轴心距离相同且位于同一个轴心线的垂直截面上；

MARK键槽监测探头，设置在所述定子内侧，用于监测所述转子的MARK键槽，以当所述MARK键槽随所述转子转动经过所述MARK键槽监测探头位置时，所述MARK键槽监测探头输出键相信号；其中，所述MARK键槽与所述旋转整流器中每个所述旋转二极管的位置保不变，并随所述转子同步旋转；

状态监测装置，用于获取每个所述旋转二极管监测传感器发出的所述二极管状态信号和所述MARK键槽监测探头发出的所述键相信号，并依据所述二极管状态信号和所述键相信号判断所述旋转二极管的故障状态和发生故障的所述旋转二极管相对所述MARK键槽的位置关系。

进一步，所述状态监测装置包括信号预处理电路，用于对获取的所述二极管状态信号和所述键相信号进行滤波处理，以消除干扰信号。

进一步，所述状态监测装置包括延迟处理电路，用于分别对每组所述监测传感器发出的所述二极管状态信号进行延迟处理，以每组所述监测传感器中一个所述旋转二极管监测传感器获取的所述二极管状态信号为基准，将另外两个所述旋转二极管监测传感器获取的所述二极管状态信号依据三个所述旋转二极管监测传感器因同一所述旋转二极管获取的所述二极管状态信号的时间进行同步；

所述信号预处理电路还用对所述键相信号进行延迟处理，以同步所述键相信号和参考的所述旋转二极管监测传感器获取的所述二极管状态信号。