【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机，尤其涉及一种变速抽水蓄能机组转子绕组绝缘状态在线监测系统及方法。
技术介绍
1、随着电力系统对响应速度和调节能力要求的不断提高，变速抽水蓄能机组在市场上有着广阔的应用前景，然而，绝缘问题一直是限制其稳定运行的瓶颈。
2、现有的绝缘问题处理方法主要是利用转子短路保护装置，在短路故障发生后立刻停机，但明显地，这种方法无法实现对绝缘老化的预警，对机组运行稳定性带来潜在威胁；而传统的离线检测方法成本较高，频次低，存在保护盲区，不能及时跟踪绝缘老化情况。
3、近年来，有学者提出一种基于差模漏电流的在线绝缘监测方法，通过使用电流传感器和电压传感器来监测绝缘漏电流和相电压。但在此种方法中，主绝缘漏电流和相间绝缘漏电流混在一起，无法区分，只能从总体上判断是否有老化，降低了监测的精确性。并且，此种方法只能用于正弦波供电的电机，不能应用于逆变器驱动的电机。
4、此外，现有技术还提出了一种应用于逆变器驱动的电机的定子绝缘在线监测方法，该方法利用逆变器产生的共模和差模分量电压谐波，监测对应的漏电流谐波分量，实现了相间绝缘和主绝缘的分别监测。但是，该方法只能应用于电机定子绕组绝缘监测，无法对变速抽水蓄能机组的极低转子电流频率下转子绕组共模阻抗频谱进行监测。
5、因此，如何解决现有技术无法实现转子绕组绝缘状态的在线有效测量的问题，是变速抽水蓄能机组领域亟待解决的重要课题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种变速抽水蓄能机组转子绕组绝缘状态在
2、一方面，本专利技术提供一种变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测系统，包括：电压测量模块，设置于三相转子绕组中任一相线和地线之间，用于测量三相转子绕组中所述任一相线的对地电压；电流测量模块，设置于三相转子绕组外，用于测量三相转子绕组中所述任一相线的漏电流；接地装置，包括电阻、电容和地线，所述电容、电阻和地线串联形成接地回路，用于在所述漏电流对应的共模谐波高于转子侧变流器开关频率的情况下提供导通回路，并在所述共模谐波低于转子侧变流器开关频率的情况下阻断回路；数据处理模块，与所述电流测量模块、电压测量模块连接，用于基于所述对地电压和所述漏电流计算绝缘等效电容，并根据所述绝缘等效电容确定三相转子绕组的绝缘状态；其中，当且仅当在所述接地装置提供导通回路的情况下，所述电流测量模块才能测量得到所述漏电流。
3、第二方面，本专利技术还提供一种变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，应用于上述所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测系统，所述绝缘状态监测方法包括：获取三相转子绕组中任一相线的对地电压和漏电流；对所述对地电压和所述漏电流进行傅里叶变换，得到电压频谱和电流频谱；基于所述电压频谱和所述电流频谱，获取设定开关频率对应的绝缘等效电容；根据所述绝缘等效电容，确定所述三相转子绕组的绝缘状态。
4、进一步地，所述对所述对地电压和所述漏电流进行傅里叶变换，得到电压频谱和电流频谱，包括：采用长时窗采样，并采用汉宁窗函数对所述对地电压进行傅里叶变换，得到所述电压频谱；采用长时窗采样，并采用汉宁窗函数对所述漏电流进行傅里叶变换，得到所述电流频谱。
5、进一步地，所述电压频谱包括第一电压频谱、第二电压频谱和第三电压频谱，所述电流频谱包括第一电流频谱、第二电流频谱和第三电流频谱；以及，所述设定开关频率包括第一开关频率、第二开关频率和第三开关频率；其中，所述第一电压频谱和所述第一电流频谱与所述第一开关频率对应，所述第二电压频谱和所述第二电流频谱与所述第二开关频率对应，所述第三电压频谱和所述第三电流频谱与所述第三开关频率对应。
6、进一步地，所述基于所述电压频谱和所述电流频谱，获取设定开关频率对应的绝缘等效电容，包括：基于所述第一电压频谱和所述第一电流频谱，获取所述第一开关频率对应的第一绝缘等效电容；基于所述第二电压频谱和所述第二电流频谱，获取所述第二开关频率对应的第二绝缘等效电容；基于所述第三电压频谱和所述第三电流频谱，获取所述第三开关频率对应的第三绝缘等效电容；根据所述第一绝缘等效电容、所述第二绝缘等效电容和所述第三绝缘等效电容，获取最终的绝缘等效电容。
7、进一步地，所述第一电压频谱包括第一电压相角和第一电压幅值，所述第一电流频谱包括第一电流相角和第一电流幅值；相应地，所述基于所述第一电压频谱和所述第一电流频谱，获取所述第一开关频率对应的第一绝缘等效电容，包括：根据所述第一电压幅值和所述第一电流幅值，计算所述第一开关频率对应的阻抗幅值；根据所述第一电压相角和所述第一电流相角，计算所述第一开关频率对应的阻抗相角；根据所述阻抗幅值、所述阻抗相角以及所述第一开关频率，计算得到所述第一绝缘等效电容。
8、进一步地，所述根据所述阻抗幅值、所述阻抗相角以及所述第一开关频率，计算得到所述第一绝缘等效电容，包括：通过预设公式计算得到所述第一绝缘等效电容，所述预设公式如下：
9、
10、θz(f)＝θu(f)-θi(f)
11、
12、其中，c(f)表示第一绝缘等效电容，θz(f)表示阻抗相角，f表示第一开关频率，z(f)表示阻抗幅值，θu(f)表示第一电压相角，θi(f)表示第一电流相角，u(f)表示第一电压幅值，i(f)表示第一电流幅值。
13、进一步地，所述第一开关频率根据所述电流频谱计算得到，所述第二开关频率为所述第一开关频率的三倍，所述第三开关频率为所述第一开关频率的五倍。
14、进一步地，所述最终的绝缘等效电容取值为所述第一绝缘等效电容、所述第二绝缘等效电容和所述第三绝缘等效电容的平均值。
15、进一步地，所述根据所述绝缘等效电容，确定所述三相转子绕组的绝缘状态，包括：计算所述绝缘等效电容与初始电容值的差值；在所述差值低于设定阈值的情况下，确定所述三相转子绕组的绝缘状态为正常；在所述差值高于设定阈值的情况下，确定所述三相转子绕组的绝缘状态为异常，并发出报警信号。
16、本专利技术提供的一种变速抽水蓄能机组转子绕组绝缘状态在线监测系统，包括电压测量模块，设置于三相转子绕组中任一相线和地线之间，用于测量三相转子绕组中任一相线的对地电压；电流测量模块，设置于三相转子绕组外，用于测量三相转子绕组中任一相线的漏电流；接地装置，包括电阻、电容和地线，电容、电阻和地线串联形成接地回路，用于在漏电流对应的共模谐波高于转子侧变流器开关频率的情况下提供导通回路，并在共模谐波低于转子侧变流器开关频率的情况下阻断回路；数据处理模块，与电流测量模块、电压测量模块连接，用于基于对地电压和漏电流计算绝缘等效电容，并根据绝缘等效电容确定三相转子绕组的绝缘状态；其中，当且仅当在接地装置提供导通回路的情况下，电流测量模块才能测量得到漏电流。该系统通过提供转子绝缘漏电流导通回路的接地装置实现转子侧漏电流的在线测量，进而利本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测系统，其特征在于，包括：
2.一种变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，应用于权利要求1所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测系统，其特征在于，所述绝缘状态监测方法包括：
3.根据权利要求2所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述对所述对地电压和所述漏电流进行傅里叶变换，得到电压频谱和电流频谱，包括：
4.根据权利要求2所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述电压频谱包括第一电压频谱、第二电压频谱和第三电压频谱，所述电流频谱包括第一电流频谱、第二电流频谱和第三电流频谱；以及，所述设定开关频率包括第一开关频率、第二开关频率和第三开关频率；
5.根据权利要求4所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述基于所述电压频谱和所述电流频谱，获取设定开关频率对应的绝缘等效电容，包括：
6.根据权利要求5所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述第一电压频谱包括第一电压相角和第一电
7.根据权利要求6所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述根据所述阻抗幅值、所述阻抗相角以及所述第一开关频率，计算得到所述第一绝缘等效电容，包括：
8.根据权利要求5所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述第一开关频率根据所述电流频谱计算得到，所述第二开关频率为所述第一开关频率的三倍，所述第三开关频率为所述第一开关频率的五倍。
9.根据权利要求5所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述最终的绝缘等效电容取值为所述第一绝缘等效电容、所述第二绝缘等效电容和所述第三绝缘等效电容的平均值。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述根据所述绝缘等效电容，确定所述三相转子绕组的绝缘状态，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测系统，其特征在于，包括：
2.一种变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，应用于权利要求1所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测系统，其特征在于，所述绝缘状态监测方法包括：
3.根据权利要求2所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述对所述对地电压和所述漏电流进行傅里叶变换，得到电压频谱和电流频谱，包括：
4.根据权利要求2所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述电压频谱包括第一电压频谱、第二电压频谱和第三电压频谱，所述电流频谱包括第一电流频谱、第二电流频谱和第三电流频谱；以及，所述设定开关频率包括第一开关频率、第二开关频率和第三开关频率；
5.根据权利要求4所述的变速抽水蓄能机组转子绕组的绝缘状态监测方法，其特征在于，所述基于所述电压频谱和所述电流频谱，获取设定开关频率对应的绝缘等效电容，包括：
6.根据权利要求5所述的变速抽水蓄能机...
【专利技术属性】
技术研发人员：乐振春，荆岫岩，陈龙翔，王永潭，王胜军，常玉红，赵毅锋，谢欢，于辉，王瑞栋，吕志娟，夏斌强，牛翔宇，徐亚楠，周攀，郭鹏，李善颖，严乙桉，吴涛，曹天植，张品佳，郑大勇，陆格野，
申请(专利权)人：国网新源控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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