技术领域
[0001] 本实用新型涉及发电机的励磁碳刷安全预警的技术领域，尤其是一种发电机励磁碳刷安全预警系统。
背景技术
[0002] 随着电
力系统规模的扩大，以及远距离重负荷输电线路的出现及大型发电机开始采用，由
半导体励磁调节器和晶闸管整流功率柜组成的快速励磁系统，使整个电力系统的阻尼不断减弱。当电力系统发生故障或受到其他扰动时，出现长时间低
频率振荡，而使其发电机励磁系统故障上升，不仅会造成
发电机组无法正常工作，还会给大型发电机和
电网安全稳定运行带来了极大
风险。如何采取有效措施提高励磁系统的稳定运行已成为电力系统急需解决的问题。
[0003] 发电机在运行中，其励磁碳刷
接触电阻增大、刷握松动、插头偏移或低频率振荡等因素，导致磁刷
端子等接触处出现超温或环火的情况时有发生。而为了减低励磁故障率，励磁系统各组件通常设置为密闭的空间内，使得工作人员无法全面、实时的监视了解内部情况，不能及时掌握励磁系统各组件的劣化情况，往往错过了处理安全异常的最佳时机，导致事故的发生。
[0004] 目前DCS系统、电气
监控系统或PMU装置对
发电厂机组励磁系统的碳刷
温度、电源柜的温湿度及粉尘、励磁
变压器铁芯及
电缆接头等温度还没有在线的监测功能，还没有手段直接测量发电机励磁碳刷等组件的稳定运行的参数，本
专利旨在推出一种同时带热红外温度成像单元及粉尘、湿度监测功能
传感器，用于在线监测发电机励磁及其碳刷温度、粉尘、湿度，并对其进行在线分析、管理、预警。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种发电机励磁碳刷安全预警系统，对电厂发电机励磁碳刷进行在线
安全分析与预警，提高电厂运行决策时效性和预警预控能力。
[0006] 本实用新型是这样实现的，一种发电机励磁及其碳刷安全预警系统，包括热红外温度成像单元、安装
支架、前置处理器、无线通信模
块以及系统主机；其中，
[0007] 所述热红外温度成像单元，用于对发电机励磁碳刷进行热像及温度采集，包括热成像探测器、镜头、挡片、处理
电路以及通信电路；
[0008] 所述安装支架，包括固定底座、
支撑杆、多个
摇臂及通信线；所述热红外温度成像单元安装在所述摇臂上。
[0009] 所述前置处理器，通过其通信
接口与所述热红外温度成像单元有线联接，一个前置处理器可对接多个所述热红外温度成像单元，完成所述热红外温度成像单元的热像数据的处理与传发；
[0010] 所述
无线通信模块，包括无线通信模块路由和无线通信模块子站，无线通信模块子站和所述前置处理器联接，完成前置处理和通信功能，通过无线通信模块路由建立无线局域网，完成本系统所有无线通信模块的通信功能；
[0011] 所述系统主机，所述系统主机与无线通信模块路由联接，完成所有热红外温度成像单元的热像
数据采集、处理、存贮、分析、显示、报警及输出功能。
[0012] 进一步地，所述前置处理器和无线通信模块装配集在一个装置内，并安装在所述安装支架附近。
[0013] 进一步地，所述前置处理器至少同时处理3个所述热红外温度成像单元所采集的热像数据。
[0014] 与
现有技术相比，本实用新型提供的一种发电机励磁碳刷安全检测方法，通过设置热红外温度成像单元、安装支架、前置处理器、无线通信模块及系统主机，将人员手持式的温度或
电流粗检测改为在线热像精准、全面检测，并利用所设计的安装支架、前置处理器实现实时对监测目标进行精确分析、预警，消除了原有检测方式由于存在死
角、无
跟踪分析、
精度不高、间隙测量、人员劳动强度大的缺点，使得发电机的励磁碳刷的安全隐患得到了全面、早期预警，为实现智慧电厂提供了一种可靠的底层数据
基础；该预警系统将红外热像技术成功地运用到了发电机的励磁碳刷监测，运用计算机技术，实现在热像视频上绘制碳刷区域，并与物理碳刷
位置的形成唯一对应关系，对碳刷进行非接触式智能检测，提高了发电机励磁系统稳定运行监测能力，有助于提高电厂事故提前预警能力、分析
水平与响应效率。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型
实施例提供的发电机励磁碳刷安全检测方法的
流程图；
[0016] 图2是本实用新型实施例提供的一种发电机励磁及其碳刷安全预警系统的结构示意图；
[0017] 图3是本实用新型实施例提供的一种发电机励磁及其碳刷安全预警系统的数据流程图；
[0018] 图4是本实用新型实施例提供的一种发电机励磁碳刷安全预警系统的安装支架在发电机上的实际装配图；
[0019] 图5是本实用新型实施例提供的一种发电机励磁碳刷安全预警系统在发电机上的实际应用主视图。
具体实施方式
[0020] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021] 本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0022] 以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
[0023] 参照图2-5所示，本实用新型提供了一种发电机励磁及其碳刷安全预警系统，包括热红外温度成像单元1、安装支架2、前置处理器3、无线通信模块4以及系统主机5；其中，[0024] 热红外温度成像单元1，用于对发电机励磁碳刷进行热像及温度采集，包括热成像探测器、镜头、挡片、处理电路以及通信电路。
[0025] 安装支架2，包括固定底座、支撑杆21、多个摇臂22及通信线；热红外温度成像单元1安装在摇臂22上；
[0026] 前置处理器3，通过其
通信接口与热红外温度成像单元1有线联接，一个前置处理器3可对接多个热红外温度成像单元1，完成热红外温度成像单元1的热像数据的处理与传发；
[0027] 无线通信模块4，包括无线通信模块路由41和无线通信模块子站42，无线通信模块子站42和前置处理器3联接，完成前置处理和通信功能，通过无线通信模块路由41建立无线局域网，完成本系统所有无线通信模块4的通信功能；
[0028] 系统主机5，系统主机5与无线通信模块路由41联接，完成所有热红外温度成像单元1的热像数据采集、处理、存贮、分析、显示、报警及输出功能。
[0029] 上述提供的一种发电机励磁及其碳刷安全预警系统，通过设置热红外温度成像单元1、安装支架2、前置处理器3、无线通信模块4及系统主机5，将人员手持式的温度或电流粗检测改为在线热像精准、全面检测，并利用所设计的安装支架2、前置处理器3实现实时对监测目标进行精确分析、预警，消除了原有检测方式由于存在死角、无跟踪分析、精度不高、间隙测量、人员劳动强度大的缺点，使得发电机的励磁碳刷的安全隐患得到了全面、早期预警，为实现智慧电厂提供了一种可靠的底层数据基础。
[0030] 该预警系统将红外热像技术成功地运用到了发电机的励磁碳刷监测，运用计算机技术，实现在热像视频上绘制碳刷区域，并与物理碳刷位置的形成唯一对应关系，对碳刷进行非接触式智能检测，提高了发电机励磁系统稳定运行监测能力，有助于提高电厂事故提前预警能力、分析水平与响应效率。
[0031] 优选地，前置处理器3和无线通信模块4装配集在一个装置内，并安装在安装支架2附近；这样，结构简单，安装简单。
[0032] 优选地，前置处理器3至少同时处理3个热红外温度成像单元1所采集的热像数据；这样，配置利用率高，降低了成本。
[0033] 除此之外，该预警系统还可广泛应用于石油化工、
钢铁、仓贮等装置或场所的安全检测和隐患预警。
[0034] 参照图1所示，示出了采用本实用新型提供的预警系统进行发电机励磁碳刷安全检测的方法的流程图，包括如下步骤：
[0035] S1，采集单元选型，依据发电机励磁碳刷及其滑环的直径及宽度，计算热红外温度成像单元1的
像素及其视场角，选择配置有合适的焦平面传感器及热像镜头的热红外温度成像单元1；
[0036] S2，确定热红外温度成像单元1的数量，依据发电机励磁碳刷的个数、刷把的排列方式，估算需使用的热红外温度成像单元1的个数；
[0037] 需要说明的是，一般1-2个刷把需配置一个热红外温度成像单元1，整个发电机一般配置8-12个热红外温度成像单元1。
[0038] S3，确定热红外温度成像单元1的安装方式，使得所有励磁碳刷都能进入热红外温度成像单元1的视场角内并能采集到励磁碳刷温度；
[0039] S4，数据采集及传输，热红外温度成像单元1采集发电机励磁刷环及其碳刷温度热像数据，前置处理器3接收热红外温度成像单元1的热像数据
信号，并对热像数据信号进行处理并传输至系统主机5；
[0040] S5，系统主机5对采集到的热像数据信号进行综合处理并分别在系统主机5上显示其热像视频、
电子组态图和碳刷维保记录内容；
[0041] S6，系统主机5提供手动绘制分区工具，在热像视频画面按刷把显示区域绘制矩形框(须将每个刷把内的碳刷全部包含进矩形框内)，并对矩形框按对应的刷把名称进行命名、编号；
[0042] S7，系统主机5对矩形框内的温度点阵进行分析、运算，得出其热点值、
波动值，并对其热点和温度波动进行跟踪、分析，一旦发生：a、波动值连续变大，且对应的热点值同步持续上升，b、热点值超过温度预警值，c、刷把之间热点温差过大，超过预警值这三种情况之一，系统报警并输出警讯。
[0043] 进一步地，一种发电机励磁碳刷安全检测方法还包括：系统主机5对励磁碳刷进行备品备件和维保管理；这样，实现了对发电机励磁及其碳刷的全寿命管理。
[0044] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
