汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、發(fā)電機(jī)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是目前電力工業(yè)應(yīng)用綜合性新技術(shù)最多的一個(gè)方面，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)則是這一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行以及狀態(tài)維修具有重要意義。但目前國(guó)內(nèi)外研制的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只是在制造廠內(nèi)或發(fā)電機(jī)工作在空載及短路的狀態(tài)下才能發(fā)揮一定的監(jiān)測(cè)作用。由于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)自身的復(fù)雜性和特殊性，目前還不能對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。本文對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障在

2、線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路故障時(shí)，必然要引起電磁場(chǎng)的變化。本文采用有限元法，分析計(jì)算在不同工況下發(fā)生匝間短路故障時(shí)電磁場(chǎng)的分布，研究了探測(cè)線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的特征。對(duì)影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的各個(gè)因素進(jìn)行了定量分析，提出了提高信噪比從而提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度的方法，為設(shè)計(jì)探測(cè)線圈提供了理論依據(jù)。
　　探測(cè)線圈監(jiān)測(cè)法，就是利用探測(cè)線圈獲得氣隙磁場(chǎng)在其上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形，通過(guò)監(jiān)測(cè)該波形的畸變判斷轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障

3、。傳統(tǒng)的方法之所以不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)與診斷，主要原因是沒(méi)有采用有效的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。本文根據(jù)故障信號(hào)的特征，提出采用小波分析法，選用合適的小波基，分析處理探測(cè)線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形信號(hào)。本文通過(guò)對(duì)仿真試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，驗(yàn)證小波分析法適用于監(jiān)測(cè)探測(cè)線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形的畸變。
　　發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，通過(guò)探測(cè)線圈獲得的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形中含有大量的噪聲干擾信號(hào)，使波形嚴(yán)重扭曲非常難以辨認(rèn)，消噪是實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題。在深

4、入研究有用信號(hào)和噪聲信號(hào)的特征及頻率范圍的基礎(chǔ)上，提出基于小波分析的消噪方法。該方法結(jié)合電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的特征，有效地實(shí)現(xiàn)了信噪分離。應(yīng)用該方法對(duì)仿真數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，表明該方法可以對(duì)探測(cè)線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行消噪處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的監(jiān)測(cè)。
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)匝間短路故障的在線監(jiān)測(cè)，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)真機(jī)實(shí)驗(yàn)。電力生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，啟、停機(jī)試驗(yàn)代價(jià)很高。試驗(yàn)中，頻繁地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的工況，對(duì)電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)

5、性都有不良影響，一般是不允許的。因此，汽輪發(fā)電機(jī)的真機(jī)試驗(yàn)極其困難。作者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)和為電力系統(tǒng)服務(wù)的基礎(chǔ)，成功地在鐵嶺、豆壩等電廠的發(fā)電機(jī)組上進(jìn)行了真機(jī)實(shí)驗(yàn)，采集到了探測(cè)線圈上在不同工況下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形的信號(hào)。該實(shí)驗(yàn)一方面在沒(méi)有出現(xiàn)故障的發(fā)電機(jī)上進(jìn)行，另一方面在已知出現(xiàn)匝間短路故障的發(fā)電機(jī)上進(jìn)行，獲得了大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，驗(yàn)證了本文提出的監(jiān)測(cè)方法的有效性和可靠性。
　　本文以電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算為基礎(chǔ)，以小波分