发电机定子绕组的诊断方法技术

一种用于发电机绕组的诊断系统，绕组中有引导冷却气体的第一和第二通道．冷却气体的出口温度被测定并转换成规格化的值，此值可以是＂高＂、＂低＂或＂正常＂．可以利用两个温度读数的＂高＂、＂低＂或＂正常＂之预定组合，产生许多可能的各种非正常状态的指示．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般性地涉及到一种用于发电机的在线诊断系统，特别是气体冷却类的发电机。现代发电设备，比如说那些由蒸汽涡轮机驱动的发电机，其定子绕组具有承载几千安培电流的能力。由于定子绕组的电阻以及通风损耗，这种装置会产生非常大量的热，因此必须提供一个冷却系统，以防止在正常运行时由于发热可能导致的发电机过热。冷却系统的一种型式，是利用发电机外壳中以及转子和定子结构中冷却气体(诸如氢气)的流动将产生的热量带走。在一种典型设计中，由许多叠片组成的发电机定子铁心，具有均匀分布的沿整个铁心长度延伸的轴向槽。每槽的深度足以容纳两个上下布置的分别绕制的线圈元件边(即线棒)，每个线圈元件边被认为是“半匝”。冷却气体在线圈元件边里面通过，所以定义为气体内冷型冷却方式。在一种气体内冷型设计中，在每半匝线圈中装了两组分开的矩形截面的通风管，以容纳冷却气体，设置了许多温度传感器，以获得由所选定的半匝线圈中的通风管出来的气体的温度读数。一般来说，对于多相发电机，绕组每一相带用一对温度传感器。温度传感器的输出被监测;这样，任何非正常的指示或读数将表示传感所监测的那一相带中的某一线圈或一些线圈可能存在的问题。将温度读数规格化而不是比较每一原始的温度输出，更为方便。这就是说，在发电机各种特定的负荷条件下，对每一传感器输出的读数都建立一个校正系数。对于正常运行，每一传感器的输出信号将转换成规格化的平均温升(等于100%)的百分值(PAR)。如果PAR超过了某一限额，例如105%，即给操作人员发出一个报警信号，表示已经超过了限额。尽管这种装置为操作人员提供了一个可能存在问题的指示，但并没有详细说明是什么问题，也不能考虑为可能是其中某一个温度传感器失效。因此，本专利技术的主要目的是提供一种有很大改进的诊断系统，用于上面叙述过的那种类型的发电机。在这种诊断系统中，对包括传感器工作失常在内的各种特定的状态失常情况，都会向操作人员作出分类说明，这样，使操作人员得以采取正确措施。考虑到这一目的，本专利技术具备对发电机的绕组系统的状态进行诊断的诊断装置;发电机有许多内部带有第一和第二组通风管道的线棒，冷却气体就流经这些通风管道。该诊断装置包括对从选定的一些线棒中的第一和第二组通风管道中引出的冷却气体的温度进行监测的设备，并提供相应的第一和第二温度指示信号。此诊断装置的特征为由一台诊断计算机将上述第一和第二温度指示信号作为输入而接收，此计算机又产生相应的第一和第二规格化的温度指示信号，以确定上述规格化的温度指示信号是否偏离正常范围;该计算机还产生在上述范围内和范围外的规格化的信号的预定的组合;这样，诊断计算机就可根据上述的组合给出被监测线棒之预计的可能发生的非正常状态的指示，并向操作人员发出非正常状态的信号指示。参考附图，并用实例对本专利技术的较佳实施方案进行说明如下，其中图1是一个发电机的简化截面图。图2是一个表示在发电机定子的一个槽中安排的两个“半匝”线圈的截面图。图3是一个视图，表示两个“半匝”线圈的端部电气连接头以及通风管和温度检测器。图4用来表示图1的发电机的各相带及温度检测器的布置。图5是一个表示发电机绕组电气接线的图。图6A和6B是表示温度读数的测取和将这些读数传送至诊断装置的方框图。图7和图8是用来说明本专利技术可能采用的一种专家系统的结点图。图9A和9B用来说明可以用在这种专家系统中的典型函数。图10是一个表示本专利技术工作的流程图。图1中的发电机10包括一个转子12，它由具有许多槽的定子14所包围，定子的槽用以容纳定子绕组或线圈。图中简单地示出一些线棒，特别是半匝线圈16;同时，每半匝线圈与装在定子另外槽中的另外半匝线圈在电气上相连。如图1所示，冷却气体(例如氢气)在截面图的左手端处进入与每个线棒16相联系的通风管系统20。该冷却气体将运行中所产生的热量带走，并在截面图右手端线棒16处，从通风管系统20出来，在此，由一个轴流空压风扇装置22压入热交换器24中。加热了气体再一次被冷却并经导管26送入到通风管系统的入口，导管26其中的一根如图所示。虽然此图未加标明，氢气实际上也流经转子12和定子铁心14中的通路。本装置除了采用许多温度检测器外，还包括了两个另外的传感器器一个射频监测器(RFM)30以及一个发电机状态监测器(GCM)32。电弧通常是与定子绝缘或导线故障有关的一种症候，它可以使发电机造成极严重的损坏。作为上述故障的后果，在金属表面间可能出现小的间隙，这就是发生电弧的根源。通过RFM30可以检测到由电弧发出的射频信号，RFM30的输出信号可用来作为诊断过程中的一个输入量。这种传感器正如GCM32，已是商品化产品，它包含一个离子室，用以检测发电机的冷却氢气中由于发热产生的颗粒物，由气体导管35将冷却氢气送到GCM，并从气体导管36返回到发电机。发电机内的任何有机材料，如绝缘，热到一定程度时就开始热分解，此时就会有高密度的微小颗粒产生。从GCM发出的表示出现上述情况的信号，也可以在诊断系统中用作为一个输入信号。图2示出两个线棒，即定子铁心14的槽42中下层线棒40和上层线棒41。每个线棒由许多彼此绝缘的导电体44组成，这些导电体也叫作匝线。每个线棒的匝线还要包上各自的绝缘层48和49，绝缘层48和49用适形垫50分开，各绕组借助槽楔54和波纹弹簧板55在槽内固定。匝线44置于通风管组的两侧，通风管组引导氢气流动冷却线棒。下层线棒40包括两个通风管组60和61，每个管组由许多矩形截面的通风管子62组成。同样，上层线棒41也包括通风管组64和65，它们也是由许多矩形截面通风管子62组成。图3示出两个线棒以半匝线圈70和71形式位于定子的氢气排出端的情况。线棒70的匝线被引入各自的导线组74并借助于钎焊并头套76与线棒71的导体组75在电气上连接。在先有技术装置以及本专利技术中，仅对每相带的一个线棒的出氢进行监测。如图3所示，实现的办法是将右边通风管组82r的一个矩形截面通风管子80r的端头封住，并经过开口83r将气流转引入第一室84r，然后借助气管或挠性导管86r引入第二室85r。温度传感器90r置于小室85r中，90r可以是电阻-温度监测器(RTD)。一种熟知的监测器，其电阻值的变化正好是通过它的冷却气体的温度的函数。从第二室85r出来的气体，又进入发电机的内部环境使其冷却并重复循环。左边的通风管组装有同样的设备，部件的参考编号与右边的那些部件编号相同，然而带有字母符号l。图4是一个从线棒(图中以小方块表示)的端部看去的一台三相发电机的定子绕组的简化图。对于三相发电机，有六个相带φA、φA′;φB、φB′;和φC、φC′。RTD1和2监测相带φA中的一个线棒，RTD3和4监测相带φB中的一个线棒，RTD5和6监测相带φC，RTD7和8监测相带φA′，RTD9和10监测相带φB′，RTD11和12监测相带φC′。有六个相带的典型发电机绕组的等值电路图如图5所示。在图5中，六个相带中的每一个都具有12个独立的绕组，这里所说的每个绕组由半匝线圈所组成。图6A和6B示出把RTD数据提供给一台诊断计算机，从而可以检测出早期状态失常的两个方法。在图6A中，和图3一样，RTD1至12是在发电机内部，导线从这些检测器引出并与一个接线盒100相接。各个接线端子被连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于诊断一台发电机绕组系统状态的诊断装置，其发电机内有许多内部带有第一和第二组通风管的线棒，冷却气体就流过这些通风管道；该诊断装置包括对从选定的一些线棒中第一和第二组通风管道引出的冷却气体温度进行监测的设备，并提供相应的第一和第二温度指示信号；该装置的特征为：由一台诊断计算机将上述第一和第二温度指示信号作为输入而接收；此计算机又产生相应的第一和第二规格化的温度指示信号，以确定上述规格化的温度信号是否偏离正常范围以外；该计算机还产生在上述范围内和范围外的规格化的信号的预定组合；这样，上述诊断计算机就可根据上述组合给出被监测线棒之预计的可能发生的非正常状态的指示，并向操作人员发出非正常状态的信号指示。

【技术特征摘要】
US 1985-7-16 755,5131.用于诊断一台发电机绕组系统状态的诊断装置，其发电机内有许多内部带有第一和第二组通风管的线棒，冷却气体就流过这些通风管道；该诊断装置包括对从选定的一些线棒中第一和第二组通风管道引出的冷却气体温度进行监测的设备，并提供相应的第一和第二温度指示信号；该装置的特征为由一台诊断计算机将上述第一和第二温度指示信号作为输入而接收；此计算机又产生相应的第一和第二规格化的温度指示信号，以确定上述规格化的温度信号是否偏离正常范围以外；该计算机还产生在上述范围内和范围外的规格化的信号的预定组合；这样，上述诊断计算机就可根据上述组合给出被监测线棒之预计的可能发生的非正常状态的指示，并向操作人员发出非正常状态的信号指示。2.根据权利要求1的装置，其进一步的特征为上述第一和第二规格化的温度信号是高、低或正常，这取决于它们是否高于、低于正常范围或在正常范围内;上述预定的组合包括有高/高、低/低、高/低、高/正常和低/正常组合。3.根据权利要求1的装置，其进一步的特征为上述绕组系统包括了许多相带，每个相带都装了上述监测设备。4.根据权利要求3的装置，其进一步特征为仅在每相带的一个线棒上装有上述的监测设备。5.根据权利要求1的装置，其进一步的特征为一个射频监测器对上述绕组系统中的电弧的存在进行监测，并提供一个相应的输出信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿维利诺朱安冈萨利茨，弗兰克林约瑟夫穆尔费，弗兰克林蒂莫希埃麦里，彼得阿兰维亚特，威廉姆吉尼克拉格，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]