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

1、發(fā)電機(jī)的在線監(jiān)測系統(tǒng)是目前電力工業(yè)應(yīng)用綜合性新技術(shù)最多的一個方面，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路在線監(jiān)測技術(shù)則是這一監(jiān)測系統(tǒng)中的重要組成部分，對汽輪發(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)測作用。由于在線監(jiān)測技術(shù)自身的復(fù)雜性和特殊性，目前還不能對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障進(jìn)行在線監(jiān)測。本文對汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障在

2、線監(jiān)測技術(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)電磁場的分布，研究了探測線圈上感應(yīng)電動勢信號的特征。對影響監(jiān)測結(jié)果的各個因素進(jìn)行了定量分析，提出了提高信噪比從而提高監(jiān)測準(zhǔn)確度的方法，為設(shè)計(jì)探測線圈提供了理論依據(jù)。
　　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(yīng)電動勢波形，通過監(jiān)測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)測與診斷，主要原因是沒有采用有效的數(shù)字信號處理技術(shù)。本文根據(jù)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(yīng)電動勢波形信號。本文通過對仿真試驗(yàn)和現(xiàn)場空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，驗(yàn)證小波分析法適用于監(jiān)測探測線圈上感應(yīng)電動勢波形的畸變。
　　發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，通過探測線圈獲得的感應(yīng)電動勢波形中含有大量的噪聲干擾信號，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)測的關(guān)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(chǔ)上，提出基于小波分析的消噪方法。該方法結(jié)合電磁場數(shù)值計(jì)算的結(jié)果和感應(yīng)電動勢信號的特征，有效地實(shí)現(xiàn)了信噪分離。應(yīng)用該方法對仿真數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，表明該方法可以對探測線圈上的感應(yīng)電動勢信號進(jìn)行消噪處理，實(shí)現(xiàn)對故障點(diǎn)的監(jiān)測。
　　為了實(shí)現(xiàn)對匝間短路故障的在線監(jiān)測，必須進(jìn)行現(xiàn)場真機(jī)實(shí)驗(yàn)。電力生產(chǎn)是一個連續(xù)的過程，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)，采集到了探測線圈上在不同工況下感應(yīng)電動勢波形的信號。該實(shí)驗(yàn)一方面在沒有出現(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)測數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，驗(yàn)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(shù)值計(jì)算為基礎(chǔ)，以小波分