一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法及系统，涉及同步发电机故障诊断技术领域，包括：在同步发电机定子铁心背部设置一个包绕定位筋或环板的磁通测量线圈；启动所述同步发电机，通过获取所述磁通测量线圈的感应电压中的特定谐波，实时判断所述同步发电机是否存在磁场不对称故障，其中，所述磁场不对称故障包括转子动偏心、磁极不圆度超标、磁极线圈匝间短路故障、转子绕组两点接地故障；本发明专利技术提出的检测方法适用于凸极同步发电机，也适用于隐极同步发电机，检测线圈安装在发电机定子铁心背部，不干扰发电机正常运行，无安全风险。无安全风险。无安全风险。

【技术实现步骤摘要】
一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法及系统


[0001]本专利技术涉及同步发电机故障诊断
，具体而言，涉及一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法及系统。

技术介绍

[0002]转子动偏心、磁极不圆度超标、磁极线圈匝间短路故障、转子绕组两点接地故障是同步发电机的常见故障，这几类故障均会造成同步发电机的磁场不平衡，诱发机组振动，故障还可能进一步诱发其他恶性故障，给电力生产带来巨大隐患。因此，对同步发电机磁场不对称故障开展在线诊断和实时预警极为必要。
[0003]同步发电机磁场不对称故障的在线检测方法主要分为侵入式在线检测方法和非侵入式在线检测方法。侵入式在线检测方法较非侵入式检测方法具有更好的检测效果，因为侵入式方法可以深入机组内部，获取最直接的故障特征信号。然而，侵入式检测方法在推广应用过程中存在一个显著的问题，即传感器安装在发电机内部，可能对机组的运行安全构成威胁，因此，无论是发电厂还是电机制造厂，出于安全和经济利益考虑，通常都不允许在发电机内部安装国标规定以外的传感器，导致具有良好检测效果的新技术投入工业实际应用面临重重阻力。因此急需一种安全可靠、现场允许安装并且灵敏度较高的同步发电机磁场不对称故障检测方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可以安装在发电机定子铁心外部的新型发电机磁场不对称故障在线诊断方法，为同步发电机磁场不对称故障的在线诊断提供一种安全、灵敏和高可行性的技术手段。
[0005]为了实现上述技术目的，本申请提供了一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法，包括以下步骤：
[0006]在同步发电机定子铁心背部设置一个包绕定位筋或环板的磁通测量线圈；
[0007]启动同步发电机，通过获取磁通测量线圈的感应电压中的特定谐波，实时判断同步发电机是否存在磁场不对称故障，其中，磁场不对称故障包括转子动偏心、磁极不圆度超标、磁极线圈匝间短路故障、转子绕组两点接地故障。
[0008]优选地，在判断磁场不对称故障的过程中，通过磁通测量线圈，判断同步发电机是否存在磁场不对称故障，根据判断结果，确定同步发电机是否存在磁场不对称故障，其中，根据在磁通测量线圈上感应出的分数次谐波电压，确定磁场不对称故障。
[0009]优选地，在判断磁场不对称故障的过程中，基于所述分数次谐波电压，通过计算获取分数次谐波磁场，判断所述磁场不对称故障。
[0010]优选地，在p对极同步发电机发生磁场不对称故障时，主磁场中出现了与正常情况下的奇数次谐波不同的k/p次谐波磁通密度分量，具体可以表示为：
[0011][0012]其中，θ
s
为定子空间机械角度；k为正整数；ω为同步发电机的旋转机械角速度；γ
k
为k次谐波磁场的相位；B
k
表示k/p次谐波磁通密度分量的幅值。
[0013]优选地，在判断磁场不对称故障的过程中，获取磁场不对称故障所产生的k/p次谐波磁场在定位筋或环板处的磁通交变频率，获取磁场不对称故障的特征磁场。
[0014]优选地，在获取特征磁场的过程中，磁通交变频率表示为：
[0015][0016]特征磁场表示为1/p次、2/p次、3/p次、
……
的等谐波磁场。
[0017]本专利技术还提供了一种用于同步发电机磁场不对称故障诊断系统，包括：
[0018]数据采集模块，用于在同步发电机启动后，获取在同步发电机定子铁心背部设置的一个包绕定位筋或环板的磁通测量线圈的特定谐波；
[0019]诊断模块，用于根据特定谐波，实时判断同步发电机是否存在磁场不对称故障，其中，磁场不对称故障主要包括转子动偏心、磁极不圆度超标、磁极线圈匝间短路故障、转子绕组两点接地故障。
[0020]优选地，诊断模块用于根据在磁通测量线圈上感应出的分数次谐波电压，判断同步发电机是否存在磁场不对称故障，进而判断同步发电机是否存在磁场不对称故障，其中，基于分数次谐波电压，通过计算获取分数次谐波磁场，判断所述磁场不对称故障。优选地，诊断模块还用于获取磁场不对称故障所产生的k/p次谐波磁场在定位筋或环板处的磁通交变频率，获取磁场不对称故障的特征磁场，其中，磁通交变频率表示为：
[0021][0022]特征磁场表示为1/p次、2/p次、3/p次、
……
的等谐波磁场。
[0023]本专利技术公开了以下技术效果：
[0024]1、本专利技术提出的同步发电机磁场不对称故障在线诊断方法适用于各种极对数的凸极同步发电机和隐极同步发电机，能够检测转子动偏心、磁极不圆度超标、磁极线圈匝间短路故障、转子绕组两点接地故障，具有普遍适用性。
[0025]2、本专利技术在同步发电机运行过程中实时采集检测线圈的感应电压信号并对其进行傅里叶变换，通过特征谐波幅值变化即可实现对同步发电机内部的磁场不对称故障进行在线诊断。
[0026]3、本专利技术提出的检测方法适用于凸极同步发电机，也适用于隐极同步发电机，检测线圈安装在发电机定子铁心背部，不干扰发电机正常运行，无安全风险。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例(以转子磁极线圈匝间短路为例)或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动
的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术所述的凸极同步发电机励磁磁场分布图；
[0029]图2是本专利技术所述的凸极同步发电机定子背部定位筋上包绕的一个磁场检测线圈示意图；
[0030]图3是本专利技术所述的同步发电机主磁场在定位筋和环板中的分流效应示意图；
[0031]图4是本专利技术所述的一台18极凸极同步发电机的结构示意图；
[0032]图5是本专利技术所述的检测线圈在发电机空载工况时的感应电压时域图；
[0033]图6是本专利技术所述的检测线圈在发电机空载工况时的感应电压频谱图；
[0034]图7是本专利技术所述的检测线圈在发电机负载工况时的感应电压时域图；
[0035]图8是本专利技术所述的检测线圈在发电机负载工况时的感应电压频谱图；
[0036]图9是本专利技术所述的方法流程示意图；
具体实施方式
[0037]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0038]如图1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：在同步发电机定子铁心背部设置一个包绕定位筋或环板的磁通测量线圈；启动所述同步发电机，通过获取所述磁通测量线圈的感应电压中的特定谐波，实时判断所述同步发电机是否存在磁场不对称故障，其中，所述磁场不对称故障主要包括转子动偏心、磁极不圆度超标、磁极线圈匝间短路故障、转子绕组两点接地故障。2.根据权利要求1所述的一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法，其特征在于：在判断磁场不对称故障的过程中，通过磁通测量线圈，判断所述同步发电机是否存在磁场不对称故障，根据判断结果，确定所述同步发电机是否存在磁场不对称故障，其中，根据在所述磁通测量线圈上感应出的分数次谐波电压，确定所述磁场不对称故障。3.根据权利要求2所述的一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法，其特征在于：在判断磁场不对称故障的过程中，基于所述分数次谐波电压，通过计算获取分数次谐波磁场，判断所述磁场不对称故障。4.根据权利要求3所述的一种用于同步发电机磁场不对称故障的诊断方法，其特征在于：在p对极同步发电机发生磁场不对称故障时，主磁场中出现了与正常情况下的奇数次谐波不同的k/p次谐波磁通密度分量，具体可以表示为：其中，θ
s
为定子空间机械角度；k为正整数；ω为同步发电机的旋转机械角速度；γ
k
为k次谐波磁场的相位；B
k
表示k/p次谐波磁通密度分量的幅值。5.根据权利要求4所述的一种用于同步发电机磁场不对称故障诊断方法，其特征在于：在判断磁场不对称故障的过...

【专利技术属性】
技术研发人员：武玉才，张龙，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：