CN102135594B - 矿用主通风机用高压电动机绝缘状态监测装置 - Google Patents

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Abstract

一种矿用主通风机用高压电动机绝缘状态监测装置，目的是对定子温度、绝缘电阻和局部放电等绝缘参数在线监测、以提高矿井主通风机的稳定性和可靠性；本发明包括局部放电传感器单元、局部放电信号放大单元、局部放电信号滤波单元、三相电压互感器、触发信号发生单元、数据采集卡、三相电抗器单元、取样电阻网络单元、绝缘电阻信号调理单元、绝缘电阻信号A/D转换单元、温度传感器单元、温度信号调理单元、协处理CPU单元、RS-485通信单元和工控计算机；局部放电传感器单元由三个局部放电传感器组成，三相电压互感器的原边与三相高压电网相连，三相副边接入触发信号发生单元；工控计算机其主频为3GHz，内存为4G，硬盘500G。

Description

矿用主通风机用高压电动机绝缘状态监测装置
技术领域
本发明涉及矿井主通风机在线监测和故障诊断领域，特别涉及一种矿用主通风机用高压电动机绝缘状态监测装置。
技术背景
矿井主通风机是矿井生产的关键设备之一，它肩负着冲淡瓦斯浓度、带走有害粉尘、向井下人员提供新鲜空气的重任，如若发生故障将危及矿井的生产安全和工人的生命安全，会给煤矿带来不可估量的损失，造成恶劣的社会影响。矿井主通风机用电动机是矿井主通风机最复杂的部件，电动机绝缘问题若不能及时发现，将是煤矿生产的重大安全隐患。因此，对矿井主通风机用高压电动机绝缘状态进行在线监测，对潜在的绝缘故障进行预警，有助于防止突发性事故发生、消除故障隐患对矿井安全的威胁，对煤矿安全生产具有十分重要的现实意义。要想解决上述问题，迫切需要一种测量准确、性能可靠、功能完善的矿井主通风机用高压电动机绝缘在线监测装置；由于主通风通道内含有瓦斯气体，必须要求电动机壳体密封、防爆。因此在监测装置的安装上，要求不能改变电动机本体结构。
发明内容
本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种对定子温度、绝缘电阻和局部放电等绝缘参数在线监测、以提高矿井主通风机的稳定性和可靠性的矿用主通风机用高压电动机绝缘状态监测装置。
本发明装置包括局部放电传感器单元、局部放电信号放大单元、局部放电信号滤波单元、三相电压互感器、触发信号发生单元、数据采集卡、三相电抗器单元、取样电阻网络单元、绝缘电阻信号调理单元、绝缘电阻信号A/D转换单元、温度传感器单元、温度信号调理单元、协处理CPU单元、RS-485通信单元和工控计算机。
局部放电的监测使用耦合电容器法，使用耦合电容器接入高压引线端，拾取局部放电信号，经信号调理后，进入数据采集卡；此外，为得到准确的放电脉冲相位，设计触发信号发生电路，在电源信号上升沿触发数据采集卡开始采集。局部放电传感器单元由三个局部放电传感器(U1/U2/U3)组成，局部放电传感器由耦合电容器和电阻构成，电容器一端与高压电网相连，一端经电阻接地，电容器与电阻连接处接入局部放电信号放大单元。
局部放电信号放大单元包括多路选通开关74VHC4051、数字电位器X9110、两组高速运算放大器AD844、三组光电耦合器TLP127和四组高速光电耦合器6N137。多路选通开关74VHC4051(U4)、数字电位器X9110(U5)、高速运算放大器AD844(U6)和高速运算放大器AD844(U7)级联后与局部放电信号滤波单元相连接，多路选通开关74VHC4051(U4)地址端经光电耦合器TLP137与协处理CPU单元相连接，数字电位器X9110(U5)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与协处理CPU单元相连接。
局部放电信号滤波单元包括两组高速运算放大器AD844和低通滤波器LT6600IS8-20。高速运算放大器AD844(U8)、高速运算放大器AD844(U9)和低通滤波器LT6600IS8-20(U10)级联后接入数据采集卡(U18)的数据接收端。
三相电压互感器(U11)的原边与三相高压电网相连，三相副边接入触发信号发生单元。触发信号发生单元包括三组微型互感器SPT204A、多路选通开关74VHC4051、运算放大器LM358、运算放大器LM324和光电耦合器TLP137。三组微型互感器SPT204A(U12/U13/U14)的输入端分别与三相电压互感器的三相副边相连，输出端接入多路选通开关74VHC4051(U15)，多路选通开关74VHC4051(U15)、运算放大器LM358(U16)、运算放大器LM324(U17)级联后接入数据采集卡(U18)的触发端，多路选通开关74VHC4051(U15)的地址端经光电耦合器TLP127与协处理CPU单元相连接。数据采集卡(U18)有两路通道，每路通道最高实时采样率为65MS/s，A/D分辨率为14位，扩展有512MB板载SODIMMSDRAM存储器，数据采集卡通过PCI接口与工控计算机(U43)相连接。
绝缘电阻的监测使用附加直流监测法，利用三相电抗器将+48V的直流电压加在电机主绝缘和取样电阻串联电路上，根据取样电阻上的分压值计算绝缘电阻阻值。
三相电抗器单元包括三相电抗器、直流48V电源、双T带阻滤波电路和串联L型低通滤波电路。三相电抗器(U19)的原边接入三相交流高压电网，副边短接后形成一中性点，中性点经一系列电阻接入直流48V电源的负极，直流48V电源的正极与取样电阻网络单元相连接。中性点接入由电阻、电容组成的双T带阻滤波电路和串联L型低通滤波电路与大地相连。取样电阻网络单元包括微调电阻、四组取样电阻、三组微型继电器G5V-1、三组光电耦合器TLP137和运算放大器OP07。四组取样电阻串联后经微调电阻接入大地，串联取样电阻的两端接入运算放大器OP07(U23)的输入端，OP07(U23)的输出端接入绝缘电阻信号调理单元。四组取样电阻的阻值分别为10MΩ、1MΩ、100kΩ和10kΩ，阻值为10MΩ、1MΩ、100kΩ的取样电阻分别与三组微型继电器G5V-1(U20/U21/U22)并联，微型继电器G5V-1(U20/U21/U22)的控制接点经光电耦合器TLP127与协处理CPU单元相连接。
绝缘电阻信号调理单元包括数字电位器X9110、两组运算放大器OP07、高速光电耦合器6N137。数字电位器X9110(U24)、运算放大器OP07(U25)和运算放大器OP07(U26)级联后接入绝缘电阻信号A/D转换单元，数字电位器X9110(U24)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与协处理CPU单元相连接。绝缘电阻信号A/D转换单元包括光电耦合器HCNR200、三组运算放大器OP07和A/D转换ADS1110。运算放大器OP07(U27)、光电耦合器HCNR200(U28)、运算放大器OP07(U29)、运算放大器OP07(U30)和A/D转换器ADS1110(U31)级联后接入协处理CPU单元。
温度传感器单元由3个PT100热电阻(U32/U33/U34)构成，安装在定子绕组内，输出接入温度信号调理单元。温度信号调理单元有三路温度信号调理电路，第一路温度信号调理电路包括测量电桥、+15V直流电源、稳压管和两个运算放大器OP07，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07(U35)的同相输入端，运算放大器OP07(U35)的反相输入端和输出端与PT100热电阻(U32)的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07(U36)输入端，运算放大器OP07(U36)的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接。第二路温度信号调理电路与第一路相同，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07(U37)的同相输入端，运算放大器OP07(U37)的反相输入端和输出端与PT100热电阻(U33)的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07(U38)输入端，运算放大器OP07(U38)的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接。第三路温度信号调理电路与第一路相同，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07(U39)的同相输入端，运算放大器OP07(U39)的反相输入端和输出端与PT100热电阻(U34)的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07(U40)输入端，运算放大器OP07(U40)的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接。
协处理CPU单元包括C8051F020单片机、晶振、复位按钮、调试接口。晶振与C8051F020单片机(U0)的晶振引脚I/O口相连接，复位按钮与C8051F020单片机(U0)的复位引脚I/O口相连接，调试接口与C8051F020单片机(U0)的相应的I/O口相连接。局部放电信号放大单元的多路选通开关74VHC4051(U4)地址端经光电耦合器TLP137分别与C8051F020单片机(U0)的P2.2、P2.3、P2.4I/O口相连接，局部放电信号放大单元的数字电位器X9110(U5)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137分别与C8051F020单片机(U0)的P0.2、P0.3、P0.4、P3.2I/O口相连接，触发信号发生单元的多路选通开关74VHC4051(U15)地址端经光电耦合器TLP137分别与C8051F020单片机(U0)的P3.7、P2.0、P2.1I/O口相连接，取样电阻网络单元的三组微型继电器G5V-1(U20/U21/U22)的控制接点经光电耦合器TLP137分别与C8051F020单片机(U0)的P3.3、P3.4、P3.5I/O口相连接，绝缘电阻信号调理单元数字电位器X9110(U24)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与C8051F020单片机(U0)的P0.2、P0.3、P0.4、P3.1I/O口相连接，绝缘电阻信号A/D转换单元A/D转换器ADS1110(U31)的SCL、SDA端与C8051F020单片机(U0)的P0.6、P0.7I/O口相连接，温度信号调理单元的运算放大器OP07(U36/U38/U40)的输出端经电阻与C8051F020单片机(U0)的AIN0.1、AIN0.2、AIN0.3I/O口相连接。
RS485通信单元包括低功耗收发器MAX485、RS-232/RS-485转换器U38、三组高速光电耦合器6N137。低功耗收发器MAX485(U41)的RE、DE端连接后经6N137与C8051F020单片机(U0)的P3.0I/O口相连接，RO、DI端分别与C8051F020单片机的P0.0、P0.1I/O口相连接，A、B端经RS-232/RS-485转换器(U42)与工控计算机(U43)相连接。工控计算机(U43)其主频为3GHz，内存为4G，硬盘500G。
局部放电传感器单元的耦合电容器与电阻连接处接入局部放电信号放大单元的多路选通开关74VHC4051(U4)，局部放电信号放大单元高速运算放大器AD844(U7)的输出端接入局部放电信号滤波单元的高速运算放大器AD844(U8)的同相输入端，局部放电信号滤波单元低通滤波器(U10)的输出端接入数据采集卡(U18)的数据接收端，触发信号发生单元运算放大器LM324(U17)的输出端接入数据采集卡(U18)的触发端，三相电抗器单元的直流48V电源的正极与取样电阻网络单元的串联取样电阻相连接，取样电阻网络单元运算放大器OP07(U23)的输出端接入绝缘电阻信号调理单元数字电位器X9110(U24)，绝缘电阻信号调理单元运算放大器OP07(U26)的输出端接入绝缘电阻信号A/D转换单元的运算放大器OP07(U27)的反向输入端。
本发明上述技术方案采用模块化的***结构，将局部放电传感器单元、局部放电信号放大单元、局部放电信号滤波单元、三相电压互感器、触发信号发生单元、数据采集卡、三相电抗器单元、取样电阻网络单元、绝缘电阻信号调理单元、绝缘电阻信号A/D转换单元、温度传感器单元、温度信号调理单元、协处理CPU单元、RS-485通信单元和工控计算机集成了一个有机的整体，解决了现有矿用主通风机用高压电动机绝缘状态及时在线监测的问题，通过多特征量在线监测、多特征量信息融合、多特征量信息提取、故障诊断以及预警技术的实现，进一步提高了煤矿通风***的稳定性和可靠性，保证了煤矿生产的安全运行。本发明从现场实际出发，采用非侵入式监测手段，将成熟的应用技术与矿用主通风机用高压电动机的实际条件相结合，不改造电机结构，实现了高压电动机绝缘多参量在线监测。采集高压电动机的特征量有定子温度、绝缘电阻和局部放电，不同于以往的单一参数监测，监测多个特征，为绝缘状态的评估提供了丰富而客观的依据。在监视器上显示并储存定子温度、绝缘电阻、最大放电量、放电速率、标称放电量等参数信息，通过查看数据库，显示各绝缘参量的发展趋势。工控计算机将采集的各个特征量信息进行信息融合，诊断评估电动机的绝缘状况，实现了故障前预警。
附图说明
图1是本发明的监测装置组成结构图；
图2是本发明的局部放电传感器的组成结构图；
图3是本发明的局部放电信号放大单元电路图；
图4是光耦隔离TPL127的电路连接图；
图5是高速光耦隔离6N137的电路连接图；
图6是本发明的局部放电信号滤波单元电路图；
图7是本发明的触发信号发生单元电路图；
图8是本发明的三相电抗器单元电路图；
图9是本发明的取样电阻网络电路图；
图10是本发明的绝缘电阻信号调理单元电路图；
图11是本发明的绝缘电阻信号A/D转换单元电路图；
图12是本发明的温度信号调理电路图；
图13是本发明的协处理CPU单元电路图；
图14是本发明的RS-485通信单元电路图。
具体实施方式
如图1所示，高压电动机状态监测装置是集局部放电传感器单元、局部放电信号放大单元、局部放电信号滤波单元、三相电压互感器、触发信号发生单元、数据采集卡、三相电抗器单元、取样电阻网络单元、绝缘电阻信号调理单元、绝缘电阻信号A/D转换单元、温度传感器单元、温度信号调理单元、协处理CPU单元、RS-485通信单元和工控计算机为一体的高压电动机绝缘监测装置。
局部放电的监测使用定制的三个耦合电容器拾取电机定子三相的局部放电信号，设计增益可调电路、带通滤波器，把局部放电信号调理到合适的幅值和频段，使用高速数据采集卡采集高频局部放电信号，实现高采样率和长时间采样；设计同步信号发生电路，在电源信号上升沿触发数据采集卡开始采集，以得到准确的放电脉冲相位。
如图2所示，局部放电传感器单元由三个局部放电传感器(U1/U2/U3)组成，局部放电传感器由耦合电容器和电阻构成。电容器一端与高压电网相连，一端经电阻接地，电容器与电阻连接处接入局部放电信号放大单元的多路选通开关(U4)。耦合电容器容量为80pF，额定电压25kV电动机额定电压的2.5倍，在额定电压下局部放电量小于3pC；电阻阻值取50Ω，将耦合的电流信号转换为电压信号。
图3所示，局部放电信号放大单元包括多路选通开关74VHC4051、数字电位器X9110、两组高速运算放大器AD844、三组光电耦合器TLP127和四组高速光电耦合器6N137。多路选通开关74VHC4051(U4)、数字电位器X9110(U5)、高速运算放大器AD844(U6)和高速运算放大器AD844(U7)级联后与局部放电信号滤波单元相连接，多路选通开关74VHC4051(U4)地址端经光电耦合器TLP137与协处理CPU单元相连接，数字电位器X9110(U5)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与协处理CPU单元相连接。
如图4所示，CPU输出的信号先经过上拉处理，后经三极管驱动放大后输入光耦TLP127的2管脚，TLP127的4管脚接入接收电路；光耦输入侧和输出侧采用不同的+5V电源，以达到隔离的作用。如图5所示，CPU输出的信号经限流电阻后接入高速光耦隔离6N137的3管脚，6N137的6管脚加上拉电阻后接入接收电路。
如图6所示，局部放电信号滤波单元包括两组高速运算放大器AD844和LT6600IS8-20低通滤波器。高速运算放大器AD844(U8)、高速运算放大器AD844(U9)和LT6600IS8-20(U10)低通滤波器级联后接入数据采集卡(U18)的数据接收端。三相电压互感器(U11)的原边与三相高压电网相连，三相副边接入触发信号发生单元。
如图7所示，触发信号发生单元包括三组微型互感器SPT204A、多路选通开关74VHC4051、运算放大器LM358、运算放大器LM324和光电耦合器TLP137。三组微型互感器SPT204A(U12/U13/U14)的输入端分别与三相电压互感器的三相副边相连，输出端接入多路选通开关74VHC4051(U15)，多路选通开关74VHC4051(U15)、运算放大器LM358(U16)、运算放大器LM324(U17)级联后接入数据采集卡(U18)的触发端，多路选通开关74VHC4051(U15)的地址端经光电耦合器TLP127与协处理CPU单元相连接。数据采集卡(U18)有两路通道，每路通道最高实时采样率为65MS/s，A/D分辨率为14位，扩展有512MB板载SODIMMSDRAM存储器，数据采集卡通过PCI接口与工控计算机(U43)相连接。
绝缘电阻的监测使用附加直流监测法，利用三相电抗器将+48V的直流电压加在电机主绝缘和取样电阻串联电路上，根据取样电阻上的分压值计算绝缘电阻阻值。
如图8所示，三相电抗器单元包括三相电抗器、直流48V电源、双T带阻滤波电路和串联L型低通滤波电路。三相电抗器(U19)的原边接入三相交流高压电网，副边短接后形成一中性点，中性点经一系列电阻接入直流48V电源的负极，直流48V电源的正极与取样电阻网络单元相连接。中性点接入由电阻、电容组成的双T带阻滤波电路和串联L型低通滤波电路与大地相连。
取样电阻网络的作用是根据绝缘电阻的大小切换取样电阻，改变48V直流电压、电机绝缘电阻和取样电阻构成的回路中的电阻分压值，并结合程控运算放大电路将分压信号调节至满足精度要求并且适合于A/D转换。如图9所示，取样电阻网络单元包括微调电阻、四组取样电阻、三组微型继电器GSV-1、三组光电耦合器TLP137和运算放大器OP07。四组取样电阻串联后经微调电阻接入大地，串联取样电阻的两端接入运算放大器OP07(U23)的输入端，OP07(U23)的输出端接入绝缘电阻信号调理单元。四组取样电阻的阻值分别为10MΩ、1MΩ、100kΩ和10kΩ，阻值为10MΩ、1MΩ、100kΩ的取样电阻分别与三组微型继电器G5V-1(U20/U21/U22)并联，微型继电器G5V-1(U20/U21/U22)的控制接点经光电耦合器TLP127与协处理CPU单元相连接。
绝缘电阻信号调理单元的作用是将取样电阻分压信号进行放大处理，便于下一步的模拟量隔离和AD转换。如图10所示，绝缘电阻信号调理单元包括数字电位器X9110、两组运算放大器OP07、高速光电耦合器6N137。数字电位器X9110(U24)、运算放大器OP07(U25)和运算放大器OP07(U26)级联后接入绝缘电阻信号A/D转换单元，数字电位器X9110(U24)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与协处理CPU单元相连接。
A/D转换电路将绝缘电阻信号调理单元的输出信号转换为数字信号，CPU通过该信号、分压电阻选择信号、程控运放的放大倍数和附加直流电压值即可计算出绝缘电阻的阻值；为防止高压侧的干扰，采用光电耦合器HCNR200实现模拟量的隔离。如图11所示，绝缘电阻信号A/D转换单元包括光电耦合器HCNR200、三组运算放大器OP07和A/D转换ADS1110。运算放大器OP07(U27)、光电耦合器HCNR200(U28)、运算放大器OP07(U29)、运算放大器OP07(U30)和A/D转换器ADS1110(U31)级联后接入协处理CPU单元。
温度传感器单元由3个PT100热电阻(U32/U33/U34)构成，安装在定子绕组内，输出接入温度信号调理单元。
如图12所示，温度信号调理单元有三路温度信号调理电路，每路温度信号调理电路包括测量电桥、+15V直流电源、稳压管和两个运算放大器OP07。+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07(U35)的同相输入端，运算放大器OP07(U35)的反相输入端和输出端与PT100热电阻(U32)的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07(U36)输入端，运算放大器OP07(U36)的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接。第二路温度信号调理电路与第一路相同，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07(U37)的同相输入端，运算放大器OP07(U37)的反相输入端和输出端与PT100热电阻(U33)的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07(U38)输入端，运算放大器OP07(U38)的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接。第三路温度信号调理电路与第一路相同，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07(U39)的同相输入端，运算放大器OP07(U39)的反相输入端和输出端与PT100热电阻(U34)的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07(U40)输入端，运算放大器OP07(U40)的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接。
如图13所示，协处理CPU单元包括C8051F020单片机、晶振、复位按钮、调试接口。晶振与C8051F020单片机(U0)的晶振引脚I/O口相连接，复位按钮与C8051F020单片机(U0)的复位引脚I/O口相连接，调试接口与C8051F020单片机(U0)的相应的I/O口相连接，局部放电信号放大单元的多路选通开关74VHC4051(U4)地址端经光电耦合器TLP137分别与C8051F020单片机(U0)的P2.2、P2.3、P2.4I/O口相连接，局部放电信号放大单元的数字电位器X9110(U5)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137分别与C8051F020单片机(U0)的P0.2、P0.3、P0.4、P3.2I/O口相连接，触发信号发生单元的多路选通开关74VHC4051(U15)地址端经光电耦合器TLP137分别与C8051F020单片机(U0)的P3.7、P2.0、P2.1I/O口相连接，取样电阻网络单元的三组微型继电器G5V-1(U20/U21/U22)的控制接点经光电耦合器TLP137分别与C8051F020单片机(U0)的P3.3、P3.4、P3.5I/O口相连接，绝缘电阻信号调理单元数字电位器X9110(U24)通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与C8051F020单片机(U0)的P0.2、P0.3、P0.4、P3.1I/O口相连接，绝缘电阻信号A/D转换单元A/D转换器ADS1110(U31)的SCL、SDA端与C8051F020单片机(U0)的P0.6、P0.7I/O口相连接，温度信号调理单元的运算放大器OP07(U36/U38/U40)的输出端经电阻与C8051F020单片机(U0)的AIN0.1、AIN0.2、AIN0.3I/O口相连接。
如图14所示，RS485通信单元包括低功耗收发器MAX485、RS-232/RS-485转换器U38、三组高速光电耦合器6N137。低功耗收发器MAX485(U41)的RE、DE端连接后经6N137与C8051F020单片机(U0)的P3.0I/O口相连接，RO、DI端分别与C8051F020单片机的P0.0、P0.1I/O口相连接，A、B端经RS-232/RS-485转换器(U42)与工控计算机(U43)相连接。
工控计算机(U43)其主频为3GHz，内存为4G，硬盘500G。
局部放电传感器单元的耦合电容器与电阻连接处接入局部放电信号放大单元的多路选通开关74VHC4051(U4)，局部放电信号放大单元高速运算放大器AD844(U7)的输出端接入局部放电信号滤波单元的高速运算放大器AD844(U8)的同相输入端，局部放电信号滤波单元低通滤波器(U10)的输出端接入数据采集卡(U18)的数据接收端，触发信号发生单元运算放大器LM324(U17)的输出端接入数据采集卡(U18)的触发端，三相电抗器单元的直流48V电源的正极与取样电阻网络单元的串联取样电阻相连接，取样电阻网络单元运算放大器OP07(U23)的输出端接入绝缘电阻信号调理单元数字电位器X9110(U24)，绝缘电阻信号调理单元运算放大器OP07(U26)的输出端接入绝缘电阻信号A/D转换单元的运算放大器OP07(U27)的反向输入端。
本发明实施上述的一种用于矿井主通风机用高压电动机绝缘状态监测装置的硬件结构，本专业技术人员可以得到相应的***应用软件以及软件的结合，并能够实现矿井主通风机用高压电动机状态运行管理的自动化作业，提高矿井通风***的可靠性。

Claims (1)

1.一种矿用主通风机用高压电动机绝缘状态监测装置，其特征是包括局部放电传感器单元、局部放电信号放大单元、局部放电信号滤波单元、三相电压互感器、触发信号发生单元、数据采集卡、三相电抗器单元、取样电阻网络单元、绝缘电阻信号调理单元、绝缘电阻信号A/D转换单元、温度传感器单元、温度信号调理单元、协处理CPU单元、RS-485通信单元和工控计算机；
局部放电传感器单元由三个局部放电传感器组成，局部放电传感器由电容器和电阻构成，电容器一端与高压电网相连，一端经电阻接地，电容器与电阻连接处接入局部放电信号放大单元；局部放电信号放大单元包括多路选通开关74VHC4051、数字电位器X9110、高速运算放大器AD844U6、高速运算放大器AD844U7、三组光电耦合器TPL127和四组高速光电耦合器6N137；多路选通开关74VHC4051、数字电位器X9110、高速运算放大器AD844U6和高速运算放大器AD844U7级联后与局部放电信号滤波单元相连接，多路选通开关74VHC4051地址端经光电耦合器TPL127与协处理CPU单元相连接，数字电位器X9110通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与协处理CPU单元相连接；局部放电信号滤波单元包括高速运算放大器AD844U8、高速运算放大器AD844U9和低通滤波器LT6600IS8-20；高速运算放大器AD844U8、高速运算放大器AD844U9和低通滤波器LT6600IS8-20级联后接入数据采集卡的数据接收端；
三相电压互感器的原边与三相高压电网相连，三相副边接入触发信号发生单元；触发信号发生单元包括三组微型互感器SPT204A、多路选通开关74VHC4051、运算放大器LM358、运算放大器LM324和光电耦合器TPL127；三组微型互感器SPT204A的输入端分别与三相电压互感器的三相副边相连，输出端接入多路选通开关74VHC4051，多路选通开关74VHC4051、运算放大器LM358、运算放大器LM324级联后接入数据采集卡的触发端，多路选通开关74VHC4051的地址端经光电耦合器TPL127与协处理CPU单元相连接；数据采集卡有两路通道，每路通道最高实时采样率为65MS/s，A/D分辨率为14位，扩展有512MB板载SODIMMSDRAM存储器，数据采集卡通过PCI接口与工控计算机相连接；
三相电抗器单元包括三相电抗器、直流48V电源、双T带阻滤波电路和串联L型低通滤波电路；三相电抗器的原边接入三相交流高压电网，副边短接后形成一中性点，中性点经一系列电阻接入直流48V电源的负极，直流48V电源的正极与取样电阻网络单元相连接；中性点接入由电阻、电容组成的双T带阻滤波电路和串联L型低通滤波电路，串联L型低通滤波电路与大地相连；取样电阻网络单元包括微调电阻、四组取样电阻、三组微型继电器G5V-1、三组光电耦合器TPL127和运算放大器OP07U23；四组取样电阻串联后经微调电阻接入大地，四组取样电阻串联后的两端接入运算放大器OP07U23的输入端，运算放大器OP07U23的输出端接入绝缘电阻信号调理单元；四组取样电阻的阻值分别为10MΩ、1MΩ、100kΩ和10kΩ，阻值为10MΩ、1MΩ、100kΩ的取样电阻分别与三组微型继电器G5V-1并联，微型继电器G5V-1的控制接点经光电耦合器TPL127与协处理CPU单元相连接；
绝缘电阻信号调理单元包括数字电位器X9110、运算放大器OP07U25、运算放大器OP07U26、高速光电耦合器6N137；数字电位器X9110、运算放大器OP07U25和运算放大器OP07U26级联后接入绝缘电阻信号A/D转换单元，数字电位器X9110通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与协处理CPU单元相连接；绝缘电阻信号A/D转换单元包括光电耦合器HCNR200、运算放大器OP07U27、运算放大器OP07U29、运算放大器OP07U30和A/D转换ADS1110；运算放大器OP07U27、光电耦合器HCNR200、运算放大器OP07U29、运算放大器OP07U30和A/D转换器ADS1110级联后接入协处理CPU单元；
温度传感器单元由3个PT100热电阻构成，安装在定子绕组内，输出接入温度信号调理单元；温度信号调理单元有三路温度信号调理电路，第一路温度信号调理电路包括测量电桥、+15V直流电源、稳压管、运算放大器OP07U35和运算放大器OP07U36，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07U35的同相输入端，运算放大器OP07U35的反相输入端和输出端与PT100热电阻的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07U36输入端，运算放大器OP07U36的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接；第二路温度信号调理电路与第一路相同，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07U37的同相输入端，运算放大器OP07U37的反相输入端和输出端与PT100热电阻的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07U38输入端，运算放大器OP07U38的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接；第三路温度信号调理电路与第一路相同，+15V直流电源经稳压管接入运算放大器OP07U39的同相输入端，运算放大器OP07U39的反相输入端和输出端与PT100热电阻的两端相连接，PT100热电阻作为一个桥臂接入测量电桥，测量电桥的输出接入运算放大器OP07U40输入端，运算放大器OP07U40的输出端经电阻与协处理CPU单元相连接；
协处理CPU单元包括C8051F020单片机、晶振、复位按钮、调试接口；晶振与C8051F020单片机的晶振引脚I/O口相连接，复位按钮与C8051F020单片机的复位引脚I/O口相连接，调试接口与C8051F020单片机的相应的I/O口相连接；局部放电信号放大单元的多路选通开关74VHC4051地址端经光电耦合器TPL127分别与C8051F020单片机的P2.2、P2.3、P2.4I/O口相连接，局部放电信号放大单元的数字电位器X9110通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137分别与C8051F020单片机的P0.2、P0.3、P0.4、P3.2I/O口相连接，触发信号发生单元的多路选通开关74VHC4051地址端经光电耦合器TPL127分别与C8051F020单片机的P3.7、P2.0、P2.1I/O口相连接，取样电阻网络单元的三组微型继电器G5V-1的控制接点经光电耦合器TPL127分别与C8051F020单片机的P3.3、P3.4、P3.5I/O口相连接，绝缘电阻信号调理单元的数字电位器X9110通过SPI总线接口经高速光电耦合器6N137与C8051F020单片机的P0.2、P0.3、P0.4、P3.1I/O口相连接，绝缘电阻信号A/D转换单元的A/D转换器ADS1110的SCL、SDA端分别与C8051F020单片机的P0.6、P0.7I/O口相连接，温度信号调理单元的运算放大器OP07U36、运算放大器OP07U38、运算放大器OP07U40的输出端经电阻分别与C8051F020单片机的AIN0.1、AIN0.2、AIN0.3I/O口相连接；
RS485通信单元包括低功耗收发器MAX485、RS-232/RS-485转换器U38、第一组高速光电耦合器6N137、第二组高速光电耦合器6N137、第三组高速光电耦合器6N137；低功耗收发器MAX485的RE、DE端连接后经第一组高速光电耦合器6N137与C8051F020单片机的P3.0I/O口相连接，RO端经第二组高速光电耦合器6N137与C8051F020单片机的P0.0I/O口相连接、DI端经过第三组高速光电耦合器6N137与C8051F020单片机的P0.1I/O口相连接，A、B端经RS-232/RS-485转换器U38与工控计算机相连接；工控计算机其主频为3GHz，内存为4G，硬盘500G。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102411363A (zh) * 2011-12-26 2012-04-11 北京工业大学 矿用通风机运行状态在线监测***和监测方法
CN104426391A (zh) * 2013-08-23 2015-03-18 深圳市海洋王照明工程有限公司 一种直流电源电路
CN103487734B (zh) * 2013-09-24 2016-05-11 江苏新亚高电压测试设备有限公司 一种全数字化多通道实时同步局部放电检测仪
CN103675613B (zh) * 2013-11-01 2017-07-18 国家电网公司 变电站直流***移动式绝缘监察仪
CN103743954A (zh) * 2013-12-27 2014-04-23 北京天诚同创电气有限公司 绝缘性能检测装置
CN104865503A (zh) * 2014-07-23 2015-08-26 唐山天奇电子有限责任公司 矿用高压电机绝缘智能检测***
CN105158649B (zh) * 2015-06-03 2018-06-19 廖小雄 电机电器在线绝缘状态无线监控装置
CN108226617A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种机载270v高压直流状态采集接口
CN107939446A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 合肥长江自动化工程有限公司 一种矿井通风机集控***
CN109813373A (zh) * 2019-01-30 2019-05-28 济南大学 一种内置式矿用潜水泵的检测电路以及检测方法
CN110488187B (zh) * 2019-07-30 2021-10-01 南京南瑞继保工程技术有限公司 交流励磁同步电机励磁绕组接地短路故障保护***及方法
CN112904160B (zh) * 2021-01-21 2024-06-28 东莞市嘉仕新能电子仪器设备有限公司 高压机同步测试方法、同步高压机和同步高压机工作组

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1329253A (zh) * 2001-04-30 2002-01-02 宝山钢铁股份有限公司 一种高压电机故障放电在线监测***
CN2758782Y (zh) * 2004-12-22 2006-02-15 华北电力大学（北京） 非接触式发电机局部放电在线监测方向传感装置
CN1851489A (zh) * 2006-05-22 2006-10-25 西南交通大学 变频高压电机绝缘局部放电测试方法及其专用测试仪
CN101004436A (zh) * 2007-01-22 2007-07-25 西南交通大学 大容量高压电力设备的高灵敏度直流局部放电检测***
CN101044410A (zh) * 2004-08-20 2007-09-26 株式会社东芝 旋转电机的局部放电检测装置和检测方法
CN101086515A (zh) * 2007-07-03 2007-12-12 西安交通大学 基于双传感器定向耦合的发电机局部放电在线监测方法
CN101206245A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 发那科株式会社 电动机的绝缘老化检测装置
CN101655538A (zh) * 2009-09-27 2010-02-24 西安博源电气有限公司 发电机局部放电在线监测装置及其监测方法
CN201611384U (zh) * 2010-03-26 2010-10-20 哈尔滨国力电气有限公司 电动机状态监测及故障诊断***
CN101893672A (zh) * 2010-07-03 2010-11-24 太原理工大学 一种矿用高压电缆状态监测及故障诊断预警装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000137053A (ja) * 1998-10-30 2000-05-16 Kawasaki Steel Corp オンライン絶縁劣化診断方法及び装置
JP2002071742A (ja) * 2000-08-30 2002-03-12 Mitsubishi Electric Corp 部分放電検出装置および部分放電監視システム
JP2008209172A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Mitsubishi Electric Corp 部分放電計測装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1329253A (zh) * 2001-04-30 2002-01-02 宝山钢铁股份有限公司 一种高压电机故障放电在线监测***
CN101044410A (zh) * 2004-08-20 2007-09-26 株式会社东芝 旋转电机的局部放电检测装置和检测方法
CN2758782Y (zh) * 2004-12-22 2006-02-15 华北电力大学（北京） 非接触式发电机局部放电在线监测方向传感装置
CN1851489A (zh) * 2006-05-22 2006-10-25 西南交通大学 变频高压电机绝缘局部放电测试方法及其专用测试仪
CN101206245A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 发那科株式会社 电动机的绝缘老化检测装置
CN101004436A (zh) * 2007-01-22 2007-07-25 西南交通大学 大容量高压电力设备的高灵敏度直流局部放电检测***
CN101086515A (zh) * 2007-07-03 2007-12-12 西安交通大学 基于双传感器定向耦合的发电机局部放电在线监测方法
CN101655538A (zh) * 2009-09-27 2010-02-24 西安博源电气有限公司 发电机局部放电在线监测装置及其监测方法
CN201611384U (zh) * 2010-03-26 2010-10-20 哈尔滨国力电气有限公司 电动机状态监测及故障诊断***
CN101893672A (zh) * 2010-07-03 2010-11-24 太原理工大学 一种矿用高压电缆状态监测及故障诊断预警装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
牵引电机绝缘检测方法;刘少克;《电机技术》;20021231(第1期);第35-37页 *
矿用电动机过载保护与绝缘在线监测;李朝良;《电气开关》;20081231(第1期);第1-2,15页 *

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