汽輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障在線監(jiān)測技術研究.pdf

1、發(fā)電機的在線監(jiān)測系統是目前電力工業(yè)應用綜合性新技術最多的一個方面，汽輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路在線監(jiān)測技術則是這一監(jiān)測系統中的重要組成部分，對汽輪發(fā)電機組的安全運行以及狀態(tài)維修具有重要意義。但目前國內外研制的汽輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路監(jiān)測系統，只是在制造廠內或發(fā)電機工作在空載及短路的狀態(tài)下才能發(fā)揮一定的監(jiān)測作用。由于在線監(jiān)測技術自身的復雜性和特殊性，目前還不能對發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障進行在線監(jiān)測。本文對汽輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障在

2、線監(jiān)測技術進行了系統研究。
　　發(fā)電機轉子繞組發(fā)生匝間短路故障時，必然要引起電磁場的變化。本文采用有限元法，分析計算在不同工況下發(fā)生匝間短路故障時電磁場的分布，研究了探測線圈上感應電動勢信號的特征。對影響監(jiān)測結果的各個因素進行了定量分析，提出了提高信噪比從而提高監(jiān)測準確度的方法，為設計探測線圈提供了理論依據。
　　探測線圈監(jiān)測法，就是利用探測線圈獲得氣隙磁場在其上的感應電動勢波形，通過監(jiān)測該波形的畸變判斷轉子繞組匝間短路故障

3、。傳統的方法之所以不能實現在線監(jiān)測與診斷，主要原因是沒有采用有效的數字信號處理技術。本文根據故障信號的特征，提出采用小波分析法，選用合適的小波基，分析處理探測線圈上的感應電動勢波形信號。本文通過對仿真試驗和現場空載試驗數據處理的結果，驗證小波分析法適用于監(jiān)測探測線圈上感應電動勢波形的畸變。
　　發(fā)電機負載運行時，通過探測線圈獲得的感應電動勢波形中含有大量的噪聲干擾信號，使波形嚴重扭曲非常難以辨認，消噪是實現在線監(jiān)測的關鍵問題。在深

4、入研究有用信號和噪聲信號的特征及頻率范圍的基礎上，提出基于小波分析的消噪方法。該方法結合電磁場數值計算的結果和感應電動勢信號的特征，有效地實現了信噪分離。應用該方法對仿真數據和實驗數據進行了處理，表明該方法可以對探測線圈上的感應電動勢信號進行消噪處理，實現對故障點的監(jiān)測。
　　為了實現對匝間短路故障的在線監(jiān)測，必須進行現場真機實驗。電力生產是一個連續(xù)的過程，啟、停機試驗代價很高。試驗中，頻繁地調節(jié)發(fā)電機的工況，對電網的安全性和經濟

5、性都有不良影響，一般是不允許的。因此，汽輪發(fā)電機的真機試驗極其困難。作者根據多年的工作經驗和為電力系統服務的基礎，成功地在鐵嶺、豆壩等電廠的發(fā)電機組上進行了真機實驗，采集到了探測線圈上在不同工況下感應電動勢波形的信號。該實驗一方面在沒有出現故障的發(fā)電機上進行，另一方面在已知出現匝間短路故障的發(fā)電機上進行，獲得了大量實測數據，并對這些數據進行了處理，驗證了本文提出的監(jiān)測方法的有效性和可靠性。
　　本文以電磁場數值計算為基礎，以小波分