水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法技术

本申请涉及一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，发电机机组上设置有同步信号传感器，发电机机组定子内壁安装感应电势传感器和空气间隙传感器,数据采集装置实时采集、存储和分析感应电势传感器电压信号、空气间隙传感器信号、发电机机组励磁电流信号，结合同步脉冲信号，数据采集装置通过比较相同发电机机组工况下同一转子磁极不同时刻感应电势波形形状变化和/或比较同一时刻空气间隙相近转子磁极的感应电势波形形状变化，监测各转子磁极匝间工作状态，当感应电势波形形状变化量超过设定的报警限值时，判断该转子磁极存在匝间短路故障。本申请安装方便、灵敏度高、不受机组工况变化影响和不同转子磁极原始安装空气间隙差异性影响。

【技术实现步骤摘要】
水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法
本申请涉及一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法。
技术介绍
水轮发电机转子绕组匝间短路故障是水轮发电机常见故障，在水电机组上时有发生，严重的匝间短路可能导致水轮发电机异常停机。常见的传统转子绕组匝间短路故障诊断方法有直流电阻比较法、交流阻抗和功率损耗法、交直流分压电压法等离线诊断方法。这些方法均存在诊断方法落后、实时性差、过程耗时较长，且只能在停机时进行，旋转时产生的动态匝间短路故障也可能无法检测。近年来，水轮发电机转子绕组匝间短路在线诊断技术时有报道。如水轮发电机励磁电流诊断方法，通过比较理论励磁电流和实际监测励磁电流的差异程度来判断，但由于机组存在匝间短路时励磁电流变化相对值较小，且影响励磁电流的因素除匝间短路外还有转子线圈温度、机组运行工况等，因此在诊断的灵敏度和可靠性方面均存在不足。基于检测线圈在不同磁极处感应电压的幅值差异来在线监测诊断水轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法是目前比较有效的一种方法。基于检测线圈在不同磁极处感应电压的幅值差异可以诊断水轮发电机的转子绕组匝间短路故障。但这种方式无法解决由于不同磁极处空气间隙差异以及不同工况导致不同磁极处感应电压幅值差异变化，因此在诊断的有效性和灵敏性方面存在不足。另外检测线圈在现场的安装也相对麻烦。
技术实现思路
本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种安装方便、灵敏度高、不受机组工况变化影响和不同转子磁极原始安装空气间隙差异性影响的水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时智能诊断方法，提高水轮发电机转子绕组匝间短路的实时监测和智能诊断水平。本申请解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，发电机组上设置有传感器，其特征是在发电机机组定子内壁安装感应电势传感器和空气间隙传感器,数据采集装置与感应电势传感器、空气间隙传感器、同步信号传感器、发电机机组励磁电流信号均连接，数据采集装置实时采集、存储和分析（监测）感应电势传感器输出的电压信号、空气间隙传感器信号、反映发电机机组工况的发电机机组励磁电流信号，结合同步信号传感器同步脉冲信号，数据采集装置可以定位每一个磁极的感应电势波形，通过比较相同工况（相同励磁电流电压）下同一磁极在不同时刻（例如历史上的样本数据与当前数据）感应电势波形形状变化，或比较同一时刻空气间隙两个相邻磁极的感应电势波形形状变化，灵敏监测各磁极匝间工作状态，通过感应电势传感器感应电势波形形状变化情况，可以判断匝间短路的严重程序和恶化趋势。当感应电势波形形状变化量超过设定的报警限值时，判断该转子磁极存在匝间短路故障。在发电机机组运行过程中，数据采集装置同步采集感应电势传感器输出的电压信号、空气间隙传感器输出的空气间隙信号和反映发电机机组工况的励磁电流信号。作为优选，本申请的感应电势传感器采用霍尔原理，感应电势传感器表面采用绝缘树脂浇注，感应电势传感器自带（长度根据实际需要设置，例如10米）信号电缆，采用粘贴方式固定在定子铁芯内壁，信号电缆通过定子上部的通风孔引出，再通过端子箱连接至数据采集装置。作为优选，本申请实时选取各个转子磁极i感应电势的波形数据和空气间隙数据，计算反映各个转子磁极i的感应电势实时数据均方根值VRMS(i)，依次比较所选转子磁极i的感应电势实时数据均方根值VRMS(i)和空气间隙与之最接近的转子磁极k的感应电势实时数据均方根值VRMS(k)，当VRMS(i)-VRMS(k)小于设置报警限值时，则判断转子磁极i存在匝间短路故障。按同样方法，可实时监测每个磁极的匝间短路状态。作为优选，本申请首先通过人工或自动方式建立各个工况下感应电势样本数据均方根值WRMS(i，j)(i为转子磁极,j为工况)。人工方式为人工选取转子磁极i各个工况下（10%额定电流为一工况）的某些历史感应电势波形数据均方根值作为各个工况的样本数据。自动方式为发电机机组转子磁极i首次到达各工况j时数据采集装置自动采集存储该时刻的感应电势波形数据(实时计算均方根值WRMS(i，j)作为样本数据；本申请根据监测到的当前工况j自动选取发电机机组工况j下的感应电势样本数据均方根值WRMS(i，j)，比较当前实时监测的转子磁极i的感应电势实时数据均方根值VRMS(i)与感应电势波形数据样本数据均方根值WRMS(i，j),当VRMS(i)-WRMS(i，j)小于设置报警限值时，则判断转子磁极i存在匝间短路故障。按同样方法，可实时监测每个磁极的匝间短路状态。作为优选，本申请可通过监测上述两种方法计算得到的均方根差异值VRMS(i)-VRMS(k)和VRMS(i)-WRMS(i，j)的变化趋势，评价和跟踪该转子磁极i匝间短路的严重程度和恶化趋势。作为优选，本申请综合上述两种匝间短路实时智能诊断方法。当其中任意一种方法发现转子磁极存在匝间短路故障时，数据采集装置则判断发电机机组存在匝间短路故障。本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本申请的传感器监测原理和安装方法比较简单，在发电机机组安装阶段或检修阶段可方便安装，且不会影响发电机机组正常运行,维护方便。（2）本申请诊断灵敏度高，诊断实时性强，可以发现轻微的匝间短路故障，且诊断结果不受发电机机组工况变化影响和不同转子磁极原始安装空气间隙差异性影响。（3）本申请可通过计算分析反映匝间短路的均方根差异值变化量量化评价转子磁极匝间短路的严重程度和恶化趋势。附图说明图1为本申请所述的水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时智能诊断方法的流程示意图。图2是本申请实施例感应电势传感器的安装位置示意图。图3是本申请实施例感应电势传感器的安装俯视图。图4是图2局部侧面的放大示意图。图中，1-感应电势传感器，2-空气间隙传感器3-同步键相传感器（同步信号传感器），4-转子，5-定子,i-转子磁极。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。参见图1～图4，本实施例基本配置是在现有技术的发电机机组（包括定子5和转子4，转子4上安装有若干个转子磁极i），包括以下步骤。1）在发电机机组定子5内壁安装感应电势传感器1,空气间隙传感器2(如发电机机组上已安装则利用已有空气间隙传感器信号)。本申请的感应电势传感器1采用霍尔原理，感应电势传感器1表面采用绝缘树脂浇注，尺寸较小，采用粘贴方式固定在定子内壁，感应电势传感器1自带10米信号电缆并通过定子5上部的通风孔引出，再通过端子箱连接至数据采集装置。2）本申请数据采集装置同步采样感应电势传感器1输出的电压信号、发电机机组空气间隙传感器2输出的信号、反映发电机机组工况的励磁电流信号和同步键相传感器3(利用发电机机组上已安装的同步键相传感器)输出的同步信号。采样由同步键相传感器3信号控制，为准确监测各个转子磁极i（i为正整数，为磁极号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，发电机机组上设置有同步信号传感器，其特征是在发电机机组定子内壁安装感应电势传感器和空气间隙传感器,数据采集装置与感应电势传感器、空气间隙传感器、同步信号传感器、发电机机组励磁电流信号均连接，数据采集装置实时采集、存储和分析感应电势传感器输出的电压信号、空气间隙传感器信号、发电机机组励磁电流信号，结合同步信号传感器同步脉冲信号，数据采集装置通过比较相同发电机机组工况下同一转子磁极不同时刻感应电势波形形状变化和/或比较同一时刻空气间隙相近转子磁极的感应电势波形形状变化，监测各转子磁极匝间工作状态，当感应电势波形形状变化量超过设定的报警限值时，判断该转子磁极存在匝间短路故障。/n

【技术特征摘要】
1.一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，发电机机组上设置有同步信号传感器，其特征是在发电机机组定子内壁安装感应电势传感器和空气间隙传感器,数据采集装置与感应电势传感器、空气间隙传感器、同步信号传感器、发电机机组励磁电流信号均连接，数据采集装置实时采集、存储和分析感应电势传感器输出的电压信号、空气间隙传感器信号、发电机机组励磁电流信号，结合同步信号传感器同步脉冲信号，数据采集装置通过比较相同发电机机组工况下同一转子磁极不同时刻感应电势波形形状变化和/或比较同一时刻空气间隙相近转子磁极的感应电势波形形状变化，监测各转子磁极匝间工作状态，当感应电势波形形状变化量超过设定的报警限值时，判断该转子磁极存在匝间短路故障。


2.根据权利要求1所述水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，其特征是：所述感应电势传感器采用霍尔原理，感应电势传感器表面采用绝缘树脂浇注，感应电势传感器自带信号电缆，信号电缆采用粘贴方式固定在定子铁芯内壁并通过定子上部的通风孔引出至数据采集装置。


3.根据权利要求1所述水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，其特征是：数据采集装置实时采集各个转子磁极i感应电势波形数据和空气间隙数据，计算反映各个转子磁极i的感应电势实时数据均方根值VRMS(i)，依次比较所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉良，郑松远，
申请(专利权)人：北京华科同安监控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11