基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法及装置，该方法包括：根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程；利用所述在无故障时及在发生故障时的传输线方程建立故障诊断模型，并利用所述故障诊断模型对待诊断透平发电机进行故障诊断。本发明专利技术基于多导体传输线方法建立更精确的故障诊断模型，能够提高透平发电机转子绕组故障诊断的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电机
，尤其涉及一种基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法及装置。
技术介绍
转子绕组短路是大型发电机的常见故障，该中故障对大型发电机组的安全稳定运行构成严重威胁。目前有多种针对转子绕组发生匝间短路、接地短路的故障诊断方法，包括分包压降法、交流阻抗法、重复脉冲示波器法(Repetitive Surge Oscilloscope,RSO)、在线磁通监测法等。其中，RSO方法实质上是利用转子绕组的端口电气特性进行故障诊断。透平型发电机转子一般采用隐极式结构，转子励磁绕组的各个线圈分别嵌放在转子槽内，并在转子铁心端部串联构成同心式绕组。转子线圈各绕组在转子槽内、铁心端部都存在不同形式的电磁耦合现象。因此，透平型发电机转子绕组的端口特性是复杂的非线性网络函数。对于依托转子绕组端口特性进行故障诊断的手段来说，建立转子绕组的精确数学模型，获得转子绕组正常和故障情况下的端口函数，可以为转子绕组的故障诊断提供准确的理论依据和更为严格故障判断标准并为故障定位提供可能。然而，目前对发电机转子绕组电气特性的数学描述是采用双导体传输线等效模型，即将转子绕组和转子铁心理解为具有分布参数的简单双导体传输线。该种等效模型的等效结果相当粗略，由其推导的端口函数与实际情况相差很大。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法及装置，以提高透平发电机转子绕组故障诊断的准确度。本专利技术提供一种基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，包括：根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程；利用所述在无故障时及在发生故障时的传输线方程建立故障诊断模型，并利用所述故障诊断模型对待诊断透平发电机进行故障诊断。一个实施例中，根据透平发电机的转子参数，构造相应电机转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程，包括：根据所述转子参数将所述转子绕组的线圈等效为包含始末端的所述等效导体，依据所述转子参数及所述转子绕组的不同部分的电磁耦合形式，建立所述等效导体的相应部分的单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵；利用所述多导体传输线方法，根据所述等效导体的不同部分的所述单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵，计算得到相应介质环境下的局部链参数矩阵；由链参数性质，利用所有所述局部链参数矩阵和链参数形式的所述故障矩阵，在无故障时及在发生故障时分别计算得到整个所述等效导体的整体链参数矩阵；利用所述整体链参数矩阵和各所述等效导体始末端串联边界条件，计算得到所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的阻抗矩阵形式的传输线方程。一个实施例中，根据所述转子参数将所述转子绕组的线圈等效为包含始末端的所述等效导体，依据所述转子参数及所述转子绕组的不同部分的电磁耦合形式，建立所述等效导体的相应部分的单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵，包括：依据所述转子参数计算所述等效导体的各种分布电容，根据所述转子绕组不同部分的电磁耦合形式和所述分布电容，建立所述等效导体的相应部分的单位电容矩阵；利用均匀介质中电感、电容及电导三者之间的关系方程，根据所述等效导体的不同部分的所述单位电容矩阵，分别计算得到相应的单位电感矩阵及单位电导矩阵。一个实施例中，利用所述多导体传输线方法，根据所述等效导体的不同部分的所述单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵，计算得到相应介质环境下的局部链参数矩阵，包括：根据所述等效导体的不同部分的单位电阻矩阵、所述单位电容矩阵、所述单位电感矩阵及所述单位电导矩阵，计算得到相应的单位阻抗矩阵及单位导纳矩阵；利用所述等效导体上的电压及电流所满足的多导体传输线方程，根据所述等效导体的不同部分的单位阻抗矩阵及单位导纳矩阵，计算得到相应介质环境下的局部链参数方程；根据所述等效导体的不同部分在相应介质环境下的局部链参数方程计算得到相应介质环境下的所述局部链参数矩阵。一个实施例中，由链参数性质，利用所有所述局部链参数矩阵和链参数形式的所述故障矩阵，在无故障时及在发生故障时分别计算得到整个所述等效导体的整体链参数矩阵，包括：由链参数性质，利用所有所述局部链参数矩阵计算得到在无故障时的所述整体链参数矩阵，及根据故障的位置，利用所有所述局部链参数矩阵和链参数形式的所述故障矩阵计算得到在发生故障时的所述整体链参数矩阵。一个实施例中，根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程之前，还包括：利用在发生多种不同故障时的故障点的集中参数建立相应的链参数形式的所述故障矩阵。一个实施例中，利用所述在无故障时及在发生故障时的传输线方程建立故障诊断模型，并利用所述故障诊断模型对待诊断透平发电机进行故障诊断，包括：对所述的在无故障时及在发生故障时的传输线方程进行简化，分别得到所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的端口方程，作为所述故障诊断模型；利用所述故障诊断模型对所述待诊断透平发电机的转子绕组进行故障诊断。一个实施例中，利用所述故障诊断模型对所述待诊断透平发电机的转子绕组进行故障诊断，包括：将设定时域激励信号输入至所述待诊断透平发电机的转子，测得所述待诊断透平发电机的转子绕组的实际时域端口响应；通过时域频域变换方法将设定时域激励信号和实际时域端口响应分别转换为相应频域激励信号和实际频域端口响应；将所述相应频域激励信号输入所述故障诊断模型，计算得到所述故障诊断模型在无故障时及在发生故障时的频域端口响应；通过比较所述实际频域端口响应和所述的在无故障时及在发生故障时所述故障诊断模型的频域端口响应，获得所述待诊断透平发电机的转子绕组的故障信息。一个实施例中，所述故障包括匝间短路故障和接地短路故障。一个实施例中，所述介质环境包括透平发电机的转子槽体之内及之外的介质环境。本专利技术还提供一种基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断装置，包括：传输线方程建立单元，用于根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程；故障诊断单元，用于利用所述在无故障时及在发生故障时的传输线方程建立故障诊断模型，并利用所述故障诊断模型对待诊断透平发电机进行故障诊断。一个实施例中，所述传输线方程建立单元，包括：参数矩阵获取模块，用于根据所述转子参数将所述转子绕组的线圈等效为包含始末端的所述等效导体，依据所述转子参数及所述转子绕组的不同部分的电磁耦合形式，建立所述等效导体的相应部分的单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵；局部链参数获取模块，用于利用所述多导体传输线方法，根据所述等效导体的不同部分的所述单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵，计算得到相应介质环境下的局部链参数矩阵；整体链参数获取模块，用于由链参数性质，利用所有所述局部链参数矩阵和所述链参数形式的述故障矩阵，在无故障时及在发生故障时分别计算得到整个所述等效导体的整体链参数矩阵；传输线方程建立模块，用于利用所述整体链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，包括：根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程；利用所述在无故障时及在发生故障时的传输线方程建立故障诊断模型，并利用所述故障诊断模型对待诊断透平发电机进行故障诊断。

【技术特征摘要】
1.一种基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，包括：根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程；利用所述在无故障时及在发生故障时的传输线方程建立故障诊断模型，并利用所述故障诊断模型对待诊断透平发电机进行故障诊断。2.如权利要求1所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程，包括：根据所述转子参数将所述转子绕组的线圈等效为包含始末端的所述等效导体，依据所述转子参数及所述转子绕组不同部分的电磁耦合形式，建立所述等效导体的相应部分的单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵；利用所述多导体传输线方法，根据所述等效导体的不同部分的所述单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵，计算得到相应介质环境下的局部链参数矩阵；由链参数性质，利用所有所述局部链参数矩阵和链参数形式的所述故障矩阵，在无故障时及在发生故障时分别计算得到整个所述多个等效导体的整体链参数矩阵；利用所述整体链参数矩阵和各所述等效导体的始末端串联边界条件，计算得到所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的阻抗矩阵形式的传输线方程。3.如权利要求2所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，根据所述转子参数将所述转子绕组的线圈等效为包含始末端的所述等效导体，依据所述转子参数及所述转子绕组不同部分的电磁耦合形式，建立所述等效导体的相应部分的单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵，包括：依据所述转子参数计算所述等效导体的各种分布电容，根据所述转子绕组不同部分的电磁耦合形式和所述分布电容，建立所述等效导体的相应部分的单位电容矩阵；利用均匀介质中电感、电容及电导三者之间的关系方程，根据所述等效导体的不同部分的所述单位电容矩阵，分别计算得到相应的单位电感矩阵及单位电导矩阵。4.如权利要求2所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，利用所述多导体传输线方法，根据所述等效导体的不同部分的所述单位电容矩阵、单位电感矩阵及单位电导矩阵，计算得到相应介质环境下的局部链参数矩阵，包括：根据所述等效导体的不同部分的单位电阻矩阵、所述单位电容矩阵、所述单位电感矩阵及所述单位电导矩阵，计算得到相应的单位阻抗矩阵及单位导纳矩阵；利用所述等效导体上的电压及电流所满足的多导体传输线方程，根据所述等效导体的不同部分的单位阻抗矩阵及单位导纳矩阵，计算得到相应介质环境下的局部链参数方程；根据所述等效导体的不同部分在相应介质环境下的局部链参数方程计算得到相应介质环境下的所述局部链参数矩阵。5.如权利要求2所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，由链参数性质，利用所有所述局部链参数矩阵和链参数形式的所述故障矩阵，在无故障时及在发生故障时分别计算得到整个所述等效导体的整体链参数矩阵，包括：由链参数性质，利用所有所述局部链参数矩阵计算得到在无故障时的所述整体链参数矩阵，及根据故障的位置，利用所有所述局部链参数矩阵和链参数形式的所述故障矩阵计算得到在发生故障时的所述整体链参数矩阵。6.如权利要求1所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，根据透平发电机的转子参数，构造相应转子绕组的多个等效导体和所述转子绕组的故障矩阵，通过多导体传输线方法建立所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的传输线方程之前，还包括：利用在发生多种不同故障时的故障点的集中参数建立相应的链参数形式的所述故障矩阵。7.如权利要求1所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，利用所述在无故障时及在发生故障时的传输线方程建立故障诊断模型，并利用所述故障诊断模型对待诊断透平发电机进行故障诊断，包括：对所述的在无故障时及在发生故障时的传输线方程进行简化，分别得到所述转子绕组在无故障时及在发生故障时的端口方程，作为所述故障诊断模型；利用所述故障诊断模型对所述待诊断透平发电机的转子绕组进行故障诊断。8.如权利要求7所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，利用所述故障诊断模型对所述待诊断透平发电机的转子绕组进行故障诊断，包括：将设定时域激励信号输入至所述待诊断透平发电机的转子，测得所述待诊断透平发电机的转子绕组的实际时域端口响应；通过时域频域变换方法将设定时域激励信号和实际时域端口响应分别转换为相应频域激励信号和实际频域端口响应；将所述相应频域激励信号输入所述故障诊断模型，计算得到所述故障诊断模型在无故障时及在发生故障时的频域端口响应；通过比较所述实际频域端口响应和所述的在无故障时及在发生故障时所述故障诊断模型的频域端口响应，获得所述待诊断透平发电机的转子绕组的故障信息。9.如权利要求1所述的基于诊断模型的透平发电机转子绕组故障诊断方法，其特征在于，所述故障包括匝间短路故障和接地短路故障。10.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雨，孙士涛，王劲松，龙飞，张杰，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11