一种发电机故障分析方法和装置制造方法及图纸

一种发电机故障分析方法和装置，该装置包括监测模块、波形录制模块、第一波形处理模块、第二波形处理模块、第三波形处理模块、第四波形处理模块和显示模块。该方法和装置解决了发电机轴电流故障分析困难的问题。另外，该方法和装置将单一的时域分析，或对时域曲线的频域分析扩展为频域-时序分析，对特定故障模式的查找与排除提供了重要的数据指征，对复合故障模式的分解提供了新的渠道，有利于建立规范的故障分析模型与故障处理预案，对重要数据的采集规则提供了指引，可有效减少试验次数与故障分析周期，从而为发电机轴电流故障分析提供信息支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电机
，具体涉及一种发电机故障分析方法和装置。
技术介绍
随着电源建设的迅猛发展，单机容量的逐渐增大，轴电压成为大型发电机采用静止自并励磁系统后的一个严重问题。轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量，当轴电压未超过油膜的破坏值时，轴电流非常小。若轴电压超过轴承油层击穿电压，则在轴承上可能形成很大的轴电流，即所谓的电火花加工电流，轴电流将烧蚀轴承部件，造成很大危害。磁不对称引起的轴电压存在于汽轮发电机轴两端的交流型电压。由于定子铁芯采用的扇形冲压片、转子偏心率、扇形片的导磁率不同，以及冷却和夹紧用的轴向导槽等发电机制造和运行原因引起的磁不对称，容易产生包括轴、轴承和基础台板在内的交变磁链回路。因此在发电机大轴两端产生电压差。每一种磁不对称都会引起相应幅值和频率的轴电压分量，各个轴电压分量叠加在一起，使这种轴电压的频率成分很复杂，其中基波分量的幅值最大，3次和5次谐波幅值稍小，更高次谐波分量幅值更小。静态励磁系统引起的轴电压是因其可控硅整流元件换弧的影响，引入了一个新的轴电压源。静态励磁系统将交流电压通过静态可控硅整流输出直流电压供给发电机励磁绕组，此直流电压为脉动型电压。对于采用三相全控桥的静态励磁系统，其励磁输出电压的波形在1个周期内有6个脉冲。这个快速变化的脉动电压通过发电机的励磁绕组和转子本体之间的电容耦合在轴对地之间，并产生相应的交流电压。此种轴电压呈脉动尖峰状，其频率为300Hz(当励磁系统交流侧电压频率为50Hz时)，它叠加到磁不对称引起的轴电压上，从而使油膜承受更高的尖峰电压。除此以外，轴电压还有可能通过汽机低压缸叶片与蒸汽的摩擦造成的静电荷积累来生成，有潜在机械、电气故障或隐患时，剩磁导致的高值轴电压也是一个可能的因素。另外，请参见中国专利CN201320503489.5和CN201220026516.X，其具体分析了几种产生轴电压的原因。然而，在上述专利中，都是只是提供了如何减小轴电压的相关技术方案，并未提供在发生轴电压时，如何判断轴电压是由于何种故障引起的。由于生成轴电压的可能因素较多，且对于某些故障类型，在轴电流波形上存在着某些指向性的表征量，因此对轴电流波形进行分析是很有意义的。现有的轴电流在线检测技术主要是在轴电流出现波动时进行轴电流、轴电压值的测量与波形录制，并通过对比发电机工况变化与波形的时域特性进行故障定位与分析、或增设轴电流检测系统进行时域特性及部分频段的实时监控。轴电压、轴电流产生的可能因素比较复杂，现有的技术方案基本上是以时域的幅值分析为主的一种分析方法，此方法对绝缘系统故障、静电荷累积情况有较高的有效性，但由于其判据相对单一，对某些偶发性的轴电流异常、静态励磁系统引入的高频轴电压、接地系统的异常非工频震荡及不同故障模式的并发等状况的分辨力及灵敏性不足，尤其是在一些较罕见的故障模式下，时域特性及幅值分析所能提供的信息往往不足以支持故障分析的实际需求。
技术实现思路
本申请提供了一种发电机故障分析方法和装置，解决了发电机轴电流故障分析困难的问题，能够为发电机轴电流故障分析提供信息支持。根据本申请的第一方面，本申请提供了一种发电机故障分析方法，包括：监测获取波形录制指令；根据波形录制指令录制轴电流波形；对录制的轴电流波形进行时序排列，以得到不同工作条件下的时域波形；从时域波形中分解得到功率密度频谱和相位频谱；对功率密度频谱进行时域分析，排列出不同频率波段的功率密度随时间、工作条件变化的时间轴曲线，并标注曲线突变、工作条件变化的时间点，以得到频率-时序曲线；根据相位频谱随时间、工作条件的变化，将相位夹角发生变化、工作条件变化的时间点标注在频率-时序曲线上；显示波形曲线。在一实施例中，波形录制指令为系统轴电流高报警指令或人工输入的指令。在一实施例中，根据波形录制指令录制轴电流波形时，波形采集频率不低于2000HZ，缓存的记录长度不低于30分钟。在一实施例中，对时域波形进行离散傅里叶变换，以分解得到功率密度频谱和相位频谱。在一实施例中，所述方法还包括根据标注相位夹角发生变化、工作条件变化的时间点后的频率-时序曲线分析得到轴电流异常故障的原因的步骤；显示波形曲线时，还同时显示故障原因。根据本申请的第二方面，本申请还提供了一种发电机故障分析装置，包括：监测模块，用于监测获取波形录制指令；波形录制模块，用于根据波形录制指令录制轴电流波形；第一波形处理模块，用于对录制的轴电流波形进行时序排列，以得到不同工作条件下的时域波形；第二波形处理模块，用于从时域波形中分解得到功率密度频谱和相位频谱；第三波形处理模块，用于对功率密度频谱进行时域分析，排列出不同频率波段的功率密度随时间、工作条件变化的时间轴曲线，并标注曲线突变、工作条件变化的时间点，以得到频率-时序曲线；第四波形处理模块，用于根据相位频谱随时间、工作条件的变化，将相位夹角发生变化、工作条件变化的时间点标注在频率-时序曲线上；显示模块，用于显示波形曲线。在一实施例中，波形录制指令为系统轴电流高报警指令或人工输入的指令。在一实施例中，波形录制模块用于根据波形录制指令录制轴电流波形时，波形采集频率不低于2000HZ，缓存的记录长度不低于30分钟。在一实施例中，第二波形处理模块用于对时域波形进行离散傅里叶变换，以分解得到功率密度频谱和相位频谱。在一实施例中，所述装置还包括故障分析模块，用于根据第四波形处理模块输出的频率-时序曲线分析得到轴电流异常故障的原因；显示模块还用于显示故障分析模块输出的故障原因。本申请提供的一种发电机故障分析方法和装置中，该装置包括用于监测获取波形录制指令的监测模块；用于根据波形录制指令录制轴电流波形的波形录制模块；用于对录制的轴电流波形进行时序排列，以得到不同工作条件下的时域波形的第一波形处理模块；用于从时域波形中分解得到功率密度频谱和相位频谱的第二波形处理模块；用于对功率密度频谱进行时域分析，排列出不同频率波段的功率密度随时间、工作条件变化的时间轴曲线，并标注曲线突变、工作条件变化的时间点，以得到频率-时序曲线的第三波形处理模块；用于根据相位频谱随时间、工作条件的变化，将相位夹角发生变化、工作条件变化的时间点标注在频率-时序曲线上的第四波形处理模块；用于显示波形曲线的显示模块。该方法和装置解决了发电机轴电流故障分析困难的问题。另外，该方法和装置将单一的时域分析，或对时域曲线的频域分析扩展为频域-时序分析，对特定故障模式的查找与排除提供了重要的数据指征，对复合故障模式的分解提供了新的渠道，有利于建立规范的故障分析模型与故障处理预案，对重要数据的采集规则提供了指引，可有效减少试验次数与故障分析周期，从而为发电机轴电流故障分析提供信息支持。附图说明图1为发电机轴电流故障分析时录制的波形图；图2为发电机轴电流故障分析时的50HZ频域-时序图；图3为发电机轴电流故障分析时的400HZ频域-时序图；图4为本申请一种实施例中发电机故障分析方法的流程示意图；图5为本申请一种实施例中发电机故障分析装置的模块示意图；图6为本申请另一种实施例中发电机故障分析装置的模块示意图。具体实施方式目前，对于发电机轴电压升高的原因分析，只停留在录制现场轴电流波形上，以时域的幅值分析为主，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机故障分析方法，其特征在于，包括：监测获取波形录制指令；根据波形录制指令录制轴电流波形；对录制的轴电流波形进行时序排列，以得到不同工作条件下的时域波形；从时域波形中分解得到功率密度频谱和相位频谱；对功率密度频谱进行时域分析，排列出不同频率波段的功率密度随时间、工作条件变化的时间轴曲线，并标注曲线突变、工作条件变化的时间点，以得到频率‑时序曲线；根据相位频谱随时间、工作条件的变化，将相位夹角发生变化、工作条件变化的时间点标注在频率‑时序曲线上；显示波形曲线。

【技术特征摘要】
1.一种发电机故障分析方法，其特征在于，包括：监测获取波形录制指令；根据波形录制指令录制轴电流波形；对录制的轴电流波形进行时序排列，以得到不同工作条件下的时域波形；从时域波形中分解得到功率密度频谱和相位频谱；对功率密度频谱进行时域分析，排列出不同频率波段的功率密度随时间、工作条件变化的时间轴曲线，并标注曲线突变、工作条件变化的时间点，以得到频率-时序曲线；根据相位频谱随时间、工作条件的变化，将相位夹角发生变化、工作条件变化的时间点标注在频率-时序曲线上；显示波形曲线。2.如权利要求1的方法，其特征在于，波形录制指令为系统轴电流高报警指令或人工输入的指令。3.如权利要求1的方法，其特征在于，根据波形录制指令录制轴电流波形时，波形采集频率不低于2000HZ，缓存的记录长度不低于30分钟。4.如权利要求1的方法，其特征在于，对时域波形进行离散傅里叶变换，以分解得到功率密度频谱和相位频谱。5.如权利要求1-4任一项的方法，其特征在于，还包括根据标注相位夹角发生变化、工作条件变化的时间点后的频率-时序曲线分析得到轴电流异常故障的原因的步骤；显示波形曲线时，还同时显示故障原因。6.一种发电机故障分析装置，其特征在于，包括：监测模块，用于监测获取波形录制指令；波...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，辛英，
申请(专利权)人：大亚湾核电运营管理有限责任公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44