發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間絕緣故障診斷裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣 故障診斷裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障是造成轉(zhuǎn)子電氣絕緣事故的主要因素之一。研究和 實(shí)施發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子面間絕緣故障檢測(cè)與診斷，尤其是對(duì)萌芽期故障的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于優(yōu)化轉(zhuǎn)子的 檢修和運(yùn)行計(jì)劃、提高發(fā)電機(jī)設(shè)備可靠性具有重要意義。目前，對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕 緣故障已有一些檢測(cè)方法，如交流阻抗及功率損耗法、直流電阻法、微分線圈探測(cè)法、空載 及短路特性試驗(yàn)法等方法，分別適用于發(fā)電機(jī)處于靜止或者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的場(chǎng)合，但送些方法 都存在一定的不足。具體如下：
[0003] 1、靜止?fàn)顟B(tài)下的常用檢測(cè)方法
[0004] (1)交流阻抗法及功率損耗法
[0005] 該方法的原理是：當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組中存在面間短路時(shí)，在交流電壓作用下流經(jīng)短路線 圈中的短路電流要比正常電流大許多，其交流阻抗大大下降，功率損耗明顯增加。該方法 的使用受到很多因素的影響，如轉(zhuǎn)子槽模的材料、槽壁與槽模接觸的緊密程度、轉(zhuǎn)子本體剩 磁、試驗(yàn)時(shí)施加電壓的高低、試驗(yàn)電源頻率和波形的諧波分量等多種因素。該方法測(cè)量靈敏 度低，不能作為轉(zhuǎn)子繞組是否發(fā)生面間絕緣故障的主要判斷依據(jù)。
[000引 似直流電阻法
[0007] 該方法是根據(jù)故障前后轉(zhuǎn)子繞組直流電阻阻值的不同判定是否發(fā)生故障。在直流 條件下，若測(cè)得轉(zhuǎn)子繞組直流電阻阻值比發(fā)電機(jī)正常狀態(tài)時(shí)低，通常如果相差2% W上即認(rèn) 為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣已經(jīng)發(fā)生故障。直流電阻法的靈敏度相對(duì)來說較低，只有在轉(zhuǎn)子繞 組絕緣故障嚴(yán)重時(shí)才能判別出來。因此，該方法不能作為診斷面間短路的主要方法，只能作 為綜合診斷時(shí)的參考。
[000引 2、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的常用檢測(cè)方法
[0009] (1)微分線圈探測(cè)法
[0010] 該方法的原理是基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的主磁通和槽中的漏磁通密度 的測(cè)量。該方法需要在定子槽齒上安裝微型探測(cè)線圈作為傳感器，通過探測(cè)線圈把發(fā)電機(jī) 氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行微分，然后將該微分信號(hào)引入示波器進(jìn)行分析。由于不同的旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)信號(hào)微分后的波形不一樣，特別是正常和故障情況有很大的差別，所W對(duì)微分波形進(jìn)行 分析即可診斷出轉(zhuǎn)子繞組是否存在面間短路故障。在發(fā)電機(jī)帶負(fù)載條件下，由于電樞反應(yīng) 干擾，探測(cè)效果并不明顯，檢測(cè)準(zhǔn)確度也較差，氣隙線圈探測(cè)法只能在發(fā)電機(jī)空載和H相短 路的情況下進(jìn)行。因此，該方法僅適用于發(fā)電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)下的在線監(jiān)測(cè)，并且對(duì)發(fā)電機(jī) 提出預(yù)先裝有或者需要通過改造加裝用于磁通測(cè)量的探測(cè)線圈的要求。
[0011] (2)空載及短路特性試驗(yàn)法
[0012] 該方法是根據(jù)故障前后發(fā)電機(jī)空載和短路特性試驗(yàn)所測(cè)參數(shù)值與特征曲線的不 同來判定是否發(fā)生故障。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生面間短路時(shí)，其H相短路特性曲線、空載特性曲線 和未短路前相比，斜率將會(huì)下降。一般在轉(zhuǎn)子繞組短路面數(shù)超過總面數(shù)的3%~5%時(shí)，才 會(huì)在空載和短路特性曲線上有所體現(xiàn)。因此，該方法測(cè)量靈敏度比較低，只能作為綜合診斷 時(shí)的參考。
[0013] 綜合分析目前已有的幾種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障檢測(cè)方法，其在測(cè)試的便 捷性、測(cè)試靈敏度和工作效率、故障診斷分析能力及適用場(chǎng)合等方面均存在一定的不足；并 且，對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析都需要由有豐富相關(guān)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員的主觀判斷來完成，對(duì)客 觀、準(zhǔn)確地得出測(cè)試結(jié)論具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子診斷方式中存在測(cè)試的便捷性、測(cè)試 靈敏度和工作效率、故障診斷分析能力及適用場(chǎng)合等問題，提供一種能夠快速準(zhǔn)確、適應(yīng)性 好的發(fā)電子轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置及方法，W克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
[0015] 本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子繞組，包括與轉(zhuǎn) 子繞組兩端分別電連接的信號(hào)發(fā)生器及數(shù)據(jù)采集卡；所述數(shù)據(jù)采集卡還與計(jì)算機(jī)通信連 接；所述信號(hào)發(fā)生器向轉(zhuǎn)子繞組發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，所述數(shù)據(jù)采集卡接收反饋信號(hào)并發(fā)送至計(jì) 算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)依據(jù)反饋信號(hào)推算轉(zhuǎn)子繞組的故障。
[0016] 本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置，所述信號(hào)發(fā)生器向轉(zhuǎn)子繞組兩 端同時(shí)施加低電壓高頻脈沖激勵(lì)信號(hào)。
[0017] 本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置，所述數(shù)據(jù)采集卡將接收到的兩 個(gè)反饋信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)。
[0018] 本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置有故障特征 數(shù)據(jù)庫，所述故障特征數(shù)據(jù)庫包括反饋信號(hào)與轉(zhuǎn)子繞組故障位置的映射信息。
[0019] 本發(fā)明還提供一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷方法，包括W下步驟：
[0020] S1、在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組兩端連接信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集卡，將數(shù)據(jù)采集卡連接至計(jì) 算機(jī)；
[0021] S2、所述信號(hào)發(fā)生器向轉(zhuǎn)子繞組發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，所述數(shù)據(jù)采集卡接收反饋信號(hào)并 發(fā)送至計(jì)算機(jī)；
[0022] S3、所述計(jì)算機(jī)依據(jù)反饋信號(hào)推算轉(zhuǎn)子繞組的故障。
[0023] 本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷方法，還包括：
[0024] SO、建立發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障特征數(shù)據(jù)庫，所述故障特征數(shù)據(jù)庫包括反 饋信號(hào)與轉(zhuǎn)子繞組故障位置的映射信息。
[00巧]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷方法，S2包括；信號(hào)發(fā)生器向轉(zhuǎn)子繞 組兩端分別同時(shí)施加低電壓高頻脈沖激勵(lì)信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡在轉(zhuǎn)子繞組的兩端自動(dòng)采集激 勵(lì)信號(hào)在轉(zhuǎn)子繞組中的響應(yīng)信號(hào)并上傳至計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上顯示兩路響應(yīng)信號(hào)，并對(duì)其 進(jìn)行做差運(yùn)算處理，在計(jì)算機(jī)上顯示和存儲(chǔ)相減波形信號(hào)波形和參數(shù)。
[0026] 本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷方法，S3包括；在故障特征數(shù)據(jù)庫查 找與反饋信號(hào)的相減波相匹配的記錄，并輸出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組故障信息。
[0027] 實(shí)施本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置及方法，具有W下的有益效 果巧應(yīng)用至發(fā)電機(jī)停機(jī)后的膛內(nèi)測(cè)試和膛外測(cè)試、發(fā)電機(jī)處于盤車時(shí)的測(cè)試，W及發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子制造階段的測(cè)試，適用范圍廣；提供發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障特征知識(shí)庫、推理機(jī) 和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子H維建模功能，輔助測(cè)試人員完成故障自動(dòng)分析判斷和故障定位，并直觀展 示診斷結(jié)果，操作過程簡便可靠，提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷測(cè)試效率和準(zhǔn)確 性。本發(fā)明測(cè)試靈敏度高，可用于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子面間絕緣的萌芽期故障測(cè)試與診斷，有利于改 善發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造和運(yùn)行。
【附圖說明】
[0028] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，其中：
[0029] 圖1為本發(fā)明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷方法的流程圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明一則反饋信號(hào)相減后的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組測(cè)量技術(shù)中的便捷性、測(cè)試靈敏度和工 作效率、故障診斷分析能力及適用場(chǎng)合等問題，提供一種能夠快速準(zhǔn)確、適應(yīng)性好的發(fā)電子 轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置及方法，W克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。通過向發(fā)電子轉(zhuǎn)子施 加適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)，然后采集對(duì)應(yīng)的反饋，利用反饋信號(hào)的特性，推算出故障發(fā)生的部位、 類型、程度和發(fā)展趨勢(shì)等結(jié)果，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
[0033] W下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的解析。
[0034] 如圖1所示為本發(fā)明一則較佳實(shí)施例的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷裝置 的系統(tǒng)連接示意圖。如圖1所示，該實(shí)施例中包括信號(hào)發(fā)生器1與數(shù)據(jù)采集卡3、計(jì)算機(jī)4， 用來檢測(cè)轉(zhuǎn)子繞組2是否存在故障問題。信號(hào)發(fā)生器1與數(shù)據(jù)采集卡3連接于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 繞組2的兩端，該信號(hào)發(fā)生器1向轉(zhuǎn)子繞組2兩端分別同時(shí)施加低電壓高頻脈沖激勵(lì)信號(hào)， 由數(shù)據(jù)采集卡3在轉(zhuǎn)子繞組2兩端自動(dòng)采集相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)并將其傳輸至計(jì)算機(jī)4進(jìn)行顯 示和處理，運(yùn)行計(jì)算機(jī)4中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組面間絕緣故障診斷軟件可W診斷得出該轉(zhuǎn)子繞 組是否存在面間絕緣故障，如果存在則指出故障特征信息、處理對(duì)策建議及故障位置。
[0035] 為了使上述的檢測(cè)結(jié)果更為明顯，在檢測(cè)時(shí)優(yōu)先在轉(zhuǎn)子繞組兩端同時(shí)注入一個(gè)連 續(xù)的前沿睹峭的低電壓高頻脈沖，同時(shí)檢測(cè)兩端的響應(yīng)波形，并對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行比較分析 (相減）。較佳的，由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的兩路相同信號(hào)的電壓幅值為5V，當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于測(cè)定信號(hào)的電壓幅值，檢測(cè)人員可W依據(jù)檢測(cè)儀器進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
[0036] 當(dāng)轉(zhuǎn)子內(nèi)沒有故障的時(shí)候，由信號(hào)采集卡接收的信號(hào)經(jīng)過相減之后，應(yīng)該是一條 直線；而當(dāng)在轉(zhuǎn)子內(nèi)出現(xiàn)故障的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的相減波形會(huì)存在波形突起，根據(jù)突起產(chǎn)生的位 置及大小進(jìn)行推理和計(jì)算，從而確定故障發(fā)生的部位、類型、程度和發(fā)展趨勢(shì)等結(jié)果。