用于检测多相无刷励磁机的电枢绕组故障的方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种用于检测多相无刷励磁机的电枢绕组故障的方法和系统及存储介质。方法包括：在多相无刷励磁机的相距P极的两个磁极中的每个磁极上分别绕制子探测线圈，其中，P为多相无刷励磁机的极对数；将所绕制的两个子探测线圈反向串联，以获得磁极探测线圈，其中，磁极探测线圈的端口保持开路状态；检测磁极探测线圈的实际端口电压；计算实际端口电压的各次谐波分量的有效值；计算第一监测值C

【技术实现步骤摘要】
用于检测多相无刷励磁机的电枢绕组故障的方法和系统
本专利技术涉及电力系统主设备继电保护及在线监测
，更具体地涉及一种用于检测多相无刷励磁机的电枢绕组故障的方法和系统及存储介质。
技术介绍
多多相环形绕组无刷励磁系统已经广泛应用于大型核电机组中，是核能发电系统中重要的组成部分，无刷励磁系统的安全稳定运行对于整个发电系统至关重要。但是，目前无刷励磁系统仅采用“弱保护”配置，一般的无刷励磁系统出厂仅配置简单的定子过流保护和旋转整流器二极管故障检测装置(DNC)保护，近年来由励磁机故障引起的停机检修事故也时有发生，“弱保护”的现状已经限制到大容量无刷励磁系统的发展。多相环形绕组无刷励磁机(简称为多相无刷励磁机)可能发生的电气故障种类很多，例如定子励磁绕组匝间短路(即本文所述的定子励磁绕组故障)、转子电枢绕组内部短路、旋转整流器二极管开路和电枢断线等，这些电气故障都会对无刷励磁系统以及整个核电系统的安全运行带来严重威胁。图1示出现有多相无刷励磁机的部分结构的示意图。无刷励磁机本质上是反装的发电机，正常运行时励磁绕组是静止的，电枢绕组和整流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测多相无刷励磁机的电枢绕组故障的方法，包括：/n在所述多相无刷励磁机的相距P极的两个磁极中的每个磁极上分别绕制子探测线圈，其中，P为所述多相无刷励磁机的极对数；/n将所绕制的两个子探测线圈反向串联，以获得磁极探测线圈，其中，所述磁极探测线圈的端口保持开路状态；/n检测所述磁极探测线圈的实际端口电压；/n计算所述实际端口电压的各次谐波分量的有效值；/n根据以下公式计算第一监测值C

【技术特征摘要】
1.一种用于检测多相无刷励磁机的电枢绕组故障的方法，包括：
在所述多相无刷励磁机的相距P极的两个磁极中的每个磁极上分别绕制子探测线圈，其中，P为所述多相无刷励磁机的极对数；
将所绕制的两个子探测线圈反向串联，以获得磁极探测线圈，其中，所述磁极探测线圈的端口保持开路状态；
检测所述磁极探测线圈的实际端口电压；
计算所述实际端口电压的各次谐波分量的有效值；
根据以下公式计算第一监测值Ca：



其中，M为所述多相无刷励磁机的相数，U12/P、U14/P、…、U12(M-1)/P为所述实际端口电压中2/P的倍数次谐波分量的有效值，U12M/P、U14M/P、…、U12M为所述实际端口电压中的2M/P的倍数次谐波分量的有效值；
将所述第一监测值Ca与第一阈值kl相比较，如果所述第一监测值Ca大于或等于所述第一阈值kl，则确定所述多相无刷励磁机存在电枢绕组内部短路或电枢断线故障，否则，确定所述多相无刷励磁机不存在电枢绕组内部短路及电枢断线故障。


2.如权利要求1所述的方法，其中，在计算所述第一监测值Ca之后，所述方法还包括：
将所述第一监测值Ca与第二阈值kh相比较；
如果所述第一监测值Ca大于或等于所述第一阈值kl并且小于所述第二阈值kh，则确定所述多相无刷励磁机存在电枢断线故障；
如果所述第一监测值Ca大于或等于所述第二阈值kh，则确定所述多相无刷励磁机存在电枢绕组内部短路故障。


3.如权利要求1所述的方法，其中，在计算所述第一监测值Ca之后，所述方法还包括：
根据以下公式计算第二监测值Cd：



其中，U11/P、U13/P、…、U1(2M+1)/P为所述实际端口电压中除M/P次以外的1/P的奇数倍次谐波分量的有效值；
将所述第一监测值Ca与第二阈值kh相比较，并将所述第二监测值Cd与报警值ad相比较；
如果所述第一监测值Ca大于或等于所述第一阈值kl并且小于所述第二阈值kh，并且所述第二监测值Cd小于或等于所述报警值ad，则确定所述多相无刷励磁机存在电枢断线故障。


4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
获取所述多相无刷励磁机或与所述多相无刷励磁机相同类型的样本励磁机的设备参数，其中，所述设备参数包括以下信息中的一项或多项：励磁机的形状信息和尺寸参数、励磁机各部件的材料参数、励磁绕组的参数、电枢绕组的参数和联接方式、所述磁极探测线圈的参数、整流器的参数和电路拓扑；
基于所述设备参数对所述多相无刷励磁机或所述样本励磁机以及所述磁极探测线圈进行仿真，以获得所述多相无刷励磁机或所述样本励磁机的励磁机模型以及所述磁极探测线圈的线圈模型；
基于所述励磁机模型和所述线圈模型进行旋转整流器单个二极管开路故障仿真，以获得在所述多相无刷励磁机或所述样本励磁机具有旋转整流器二极管开路故障时所述磁极探测线圈的第一理论端口电压；
计算所述第一理论端口电压的各次谐波分量的有效值；
根据以下公式计算所述第一阈值kl：



其中，U22/P、U24/P、…、U22(M-1)/P为所述第一理论端口电压中2/P的倍数次谐波分量的有效值，U22M/P、U24M/P、…、U22M为所述理论端口电压中的2M/P的倍数次谐波分量的有效值，Kltol为第一裕度系数。


5.如权利要求4所述的方法，其中，Kltol的取值范围如下：1.5≤Kltol≤3。


6.如权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：
获取所述多相无刷励磁机或与所述多相无刷励磁机相同类型的样本励磁机的设备参数，其中，所述设备参数包括以下信息中的一项或多项：励磁机的形状信息和尺寸参数、励磁机各部件的材料参数、励磁绕组的参数、电枢绕组的参数和联接方式、所述磁极探测线圈的参数、整流器的参数和电路拓扑；
基于所述设备参数对所述多相无刷励磁机或所述样本励磁机以及所述磁极探测线圈进行仿真，以获得所述多相无刷励磁机或所述样本励磁机的励磁机模型以及所述磁极探测线圈的线圈模型；
基于所述励磁机模型和所述线圈模型进行电枢断线故障仿真，以获得在所述多相无刷励磁机或所述样本励磁机具有电枢断线故障时所述磁极探测线圈的第二理论端口电压；
计算所述第二理论端口电压的各次谐波分量的有效值；
根据以下公式计算所述第二阈值kh：



其中，U32/P、U34/P、…、U32(M-1)/P为所述第二理论端口电压中2/P的倍数次谐波分量的有效值，U32M/P、U34M/P、…、U32M为所述理论端口电压中的2M/P的倍数次谐波分量的有效值，Khtol为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇光，杜威，桂林，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11