CN201000476Y - 一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及信号检测处理技术，特别涉及一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，包括数据采集电路和故障判断模块，所述数据采集电路的数据采集端与装设在发电机定子和转子气隙中的探测线圈相连，其输出端与故障判断模块相连。通过本实用新型诊断仪可实时采集并分析气隙探测线圈输出的电压信号，从而实现对发电机多工况条件下全程监控，有利于运行人员对设备故障状态的把握，避免出现重大事故；可在故障出现前进行预测，为发电机状态维修提供技术支持，避免过度维修和维修不足，提高维修的经济性和有效性；可积累设备数据，为设备延寿提供技术支持。本实用新型适用于大型发电机转子绕组匝间短路的诊断。

Description

一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪

技术领域

本实用新型涉及信号检测处理技术，特别涉及一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪。

背景技术

在发电厂的大型电气设备中，发电机属于重要关键设备，它的安全、稳定、经济运行对电站的业绩影响很大，因此，需要对发电机在运行工况下进行不间断地监视并对其故障状态进行实时分析与预测。

根据资料统计，已运行的发电机中，转子绕组匝间短路故障占转子绝缘故障的比重较大。转子绕组存在匝间短路可以导致局部过热，最后形成转子接地故障。此外，匝间短路引起转子发热不均，转子弯曲和产生不平衡的磁拉力。所有以上这些因素将引起电机振动增加，可能使转子磁化，严重者还将烧伤轴颈和轴承，对机组本身的安全稳定运行构成很大威胁。

据报道，1993～1998年，张家口发电厂的2台发电机3次连续发生转子绕组严重匝间短路，将护环下的绝缘瓦烧穿后烧伤护环，转子大轴严重磁化，护环报废事故。这3次转子事故类型相同，都是在发生“转子一点接地信号”后才发现，并被迫停机检修的。如果及时判断出转子匝间短路故障，将能避免这些事故的发生。又以某核电站2002年3月26日发电机事故为例，经过分析得出结论：这也是一起典型的匝间短路引起接地故障，并造成停机停堆更换转子的严重后果，直到5月4日并网发电。

由此看出，实现发电机转子绝缘故障多工况在线监测是十分必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪。

本实用新型的技术方案是：一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，包括数据采集电路和故障判断模块，所述数据采集电路的数据采集端与装设在发电机定子和转子气隙中的探测线圈相连，其输出端与故障判断模块相连。

进一步的，所述探测线圈是微分探测线圈。所述故障判断模块包括顺次相连的去躁单元、特征点获得单元、特征值计算单元和判断单元。所述故障判断模块还包括在所述判断单元判断发电机转子绕组出现匝间短路时进行报警的报警单元。

作为本实用新型的一种实施方式，所述故障判断模块为数字信号处理器。所述特征点获得单元包括顺次相连的特征点采集单元、特征点聚类滤波单元、特征点统计滤波单元和有效特征点分离滤波单元。

进一步的，所述故障判断模块还包括存储单元。

通过本实用新型诊断仪可实时采集并分析气隙探测线圈输出的电压信号，从而实现对发电机多工况条件下全程监控，有利于运行人员对设备故障状态的把握，避免出现重大事故；可在故障出现前进行预测，为发电机状态维修提供技术支持，避免过度维修和维修不足，提高维修的经济性和有效性；可积累设备数据，为设备延寿提供技术支持。本实用新型适用于大型发电机转子绕组匝间短路的诊断。

附图说明

图1是一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪的功能结构图。

图2是一个实施例中微分探测线圈安装位置示意图。

图3是探测线圈安装如图2时诊断仪输出的气隙波形图。

图4是一个实施例中故障严重程度测量的气隙波形图。

图5是一个实施例中发电机空载下的气隙波形图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪可包括装设在发电机定子和转子气隙中的探测线圈(固定在定子槽楔中)、数据采集电路100、A/D转换电路200和故障判断模块300。

本实施例中，探测线圈采用微分探测线圈。对于已经安装有探测线圈的发电机，本实用新型诊断仪的数据采集电路100可连接在探测线圈的输出端上。对于未安装微分探测线圈的发电机，首先需要绕制用于探测的微分线圈，然后再嵌入到发电机中。图2是本实施例中微分探测线圈安装位置示意图。其中，标号10是极轴，11是槽漏磁通，12是极前槽，13是线圈和槽号数，14是槽，15是探测线圈，16是交轴。

数据采集电路100采集探测线圈的输出电压，进行放大处理后输出到A/D转换电路200，由A/D转换电路200转换为数字信号后输出到故障判断模块300中。由于数据采集电路100和A/D(模拟信号转数字信号)转换电路是目前较成熟的技术，故不在此详述。图3是探测线圈输出的波形图。

本实施例中，故障判断模块300包括顺次相连的去噪单元301、特征点获得单元302、特征值计算单元303、判断单元304、报警单元305和存储单元306。特征点获得单元302包括顺次相连的特征点采集单元308、特征点聚类滤波单元309、特征点统计滤波单元310和有效特征点分离滤波单元311。故障判断模块300可以是数字信号处理器，如计算机。

其中，去噪单元301采用小波去噪技术去除信号中的干扰信号，防止报警单元305被误触发，保证本实用新型诊断仪在强干扰环境下的工作稳定性。特征点采集单元308用于对去噪后的信号进行初步滤波，获得信号中的特征点。特征点聚类滤波单元309、特征点统计滤波单元310、有效特征点分离滤波单元311用于对虚假特征点进行去除，以获得有效的特征点。特征值计算单元303用于得到各特征点对应的特征值。判断单元304用于计算特征值计算单元303输出的特征值和预先设定的标准特征值的相对差，如果该相对差大于一个阈值，则判断单元304会输出一个报警信号道报警单元305，控制报警单元305开始报警。报警单元305可采用一般的声光报警单元305。存储单元306负责存储预设的标准特征值，还可存储特征值计算单元303输出的数据，以备之后的检查和故障分析。

本实用新型的其它实施例中，A/D转换电路200输出的数据可通过远程通讯将数据传送到设置在诊断中心的故障判断模块300。本实用新型的其它实施例中，可不包括A/D转换电路200，A/D转换的功能集成在故障判断模块300中实现。

本实用新型诊断仪的工作原理是利用转子绕组匝间短路时，转子绕组漏磁场发生变化，引起安匝数降低，通过安装的探测线圈，探测漏磁场变化波形，同时对发电机气隙中的旋转磁场进行微分，根据微分后的波形分析、判断转子绕组是否存在匝间短路，并显示故障槽的位置。图4是本实施例中电机无故障波形和发生故障后波形的对比图，其中位置考上面的波形是无故障波形，位置靠下的是转子绕组中6匝中2匝发生短路的气隙波形。

本实用新型诊断仪在发电机空载及三相对称短路情况下，探测效果较明显。图5是本实施例中发电机空载下的气隙波形图。

本实用新型一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪的故障判据是：将N极下某槽对应的峰值与相应S极下对应槽的峰值求比值，当比值超过某一范围则认为存在短路现象；否则不存在短路现象。根据这一原则，又得到如下判定标准，即本项目采用的ALSTOM判定标准。

判定标准是：(同号线圈电压p-p值之差/同号线圈电压p-p值较大者)＞(1/转子被测槽匝数)。不等式两边数值的比值同时指出了短路程度(匝数)。

本实用新型一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪的故障诊断算法如下：

①探测波形极值点作为特征点，通过滤波方法去掉干扰点，得到完整的特征点集；

②通过配准技术找到不同磁极下的对应点，标注磁极区域为A和B及各磁极下的线圈数编号；

③精确测量每个线圈两段特征点的峰峰值，分别为A₁、A₁′、B₁、B₁′等，并求和A₁+A₁′、B₁+B₁′；

④计算A₁+A₁′和B₁+B₁′的相对偏差Δ；

⑤计算每个绕组匝数的倒数D；

⑥判别，相对偏差值Δ超过D说明存在匝间绝缘故障，与比值接近的整数即表明短路匝数，即严重程度。

本实用新型的其它实施例中，可通过屏幕显示本诊断仪检测的数据，直观观察到各个绕组的状态，判断是否存在匝间短路，也可连接打印机将诊断结果打印出来。

Claims (7)

1、一种发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，其特征在于：包括数据采集电路和故障判断模块，所述数据采集电路的数据采集端与装设在发电机定子和转子气隙中的探测线圈相连，其输出端与故障判断模块相连。

2、根据权利要求1所述的发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，其特征在于：所述探测线圈是微分探测线圈。

3、根据权利要求2所述的发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，其特征在于：所述故障判断模块包括顺次相连的去躁单元、特征点获得单元、特征值计算单元和判断单元。

4、根据权利要求3所述的发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，其特征在于：所述故障判断模块还包括在所述判断单元判断发电机转子绕组出现匝间短路时进行报警的报警单元。

5、根据权利要求3所述的发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，其特征在于：所述故障判断模块为数字信号处理器。

6、根据权利要求5所述的发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，其特征在于：所述特征点获得单元包括顺次相连的特征点采集单元、特征点聚类滤波单元、特征点统计滤波单元和有效特征点分离滤波单元。

7、根据权利要求5所述的发电机转子绕组匝间短路在线诊断仪，其特征在于：所述故障判断模块还包括存储单元。

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