[發明專利]一種同步調相機轉子繞組輕微匝間短路故障在線檢測方法

在審

• 申請號: 202110335459.7
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113049957A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李永剛;賀鵬康;馬俊杰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R31/52
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種同步調相機轉子繞組輕微匝間短路故障在線檢測方法，包括以下步驟：A、在調相機轉子鐵芯氣隙內安裝位移傳感器并與分析裝置連接，實時采集調相機轉子位移數據；B、在調相機運行過程中，對系統換相失敗后采集到的調相機轉子位移數據進行處理分析，將該位移數據的換相失敗放大因子值與故障判定閾值進行比較，當結果大于所設置閾值時，判定該同步調相機存在輕微轉子繞組匝間短路故障。本發明能夠解決現有技術的不足，提高此類故障的診斷水平。

技術領域

本發明涉及調相機技術領域，尤其是一種同步調相機轉子繞組輕微匝間短路故障在線檢測方法。

背景技術

隨著高壓直流輸電的快速發展，大型同步調相機因其能夠靈活快速地給電網系統提供動態無功支撐，維持電網的相對穩定的特性而被廣泛使用。同時，調相機作為無功補償裝置，與SVC、STATCOM等基于電力電子技術裝置相比，既能為系統提供較大的短路容量，又具有過載能力強、暫態性能高等優點。調相機不僅能夠抑制高壓直流輸電受端換相失敗的發生、降低直流送端暫態過電壓，而且為提高系統穩定性做出了重要貢獻。

由于同步調相機屬于大型旋轉設備，轉子繞組匝間短路故障發生幾率較高，其早期故障嚴重程度不高，機組帶病運行的情況較為常見。帶病運行的機組使調相機氣隙磁場發生畸變，不對稱分布的磁場在轉子上產生不平衡磁拉力，引發轉子的不平衡振動，嚴重時會使轉子出現軸振超標的風險。

目前，有關轉子繞組匝間短路機組振動特性的研究已有開展。主要分為以下幾類：直流電阻法、交流阻抗和功率損耗法、RSO重復脈沖法。

直流電阻法是測量同步電機轉子繞組的直流電阻的值并將其與以往同一溫度下的測量數值比較，若出現明顯的降低則表明轉子繞組有匝間短路。只有在短路匝數較多時，直流電阻值才明顯降低，因此這種方法靈敏度低，不能用于早期匝間短路的監測。交流阻抗和功率損耗法主要采用測量交流阻抗的方法來檢查轉子磁極匝間絕緣是否良好和磁路是否正常。當繞組中存在匝間短路時，在交流電壓的作用下流經短路繞組中的比正常電流大得多的短路電流有強烈的去磁作用，即使短路匝數較少效果也很明顯。因此如果轉子繞組中的某個磁極的交流阻抗值比其它磁極的值或以前的測量值有明顯降低且損耗顯著增加，即可判定繞組中存在匝間短路。RSO重復脈沖法是在轉子繞組的兩端同時施加一個連續的前沿陡峭的低電壓脈沖，該脈沖沿轉子繞組傳播到繞組的特性阻抗上有不連續的地方就會產生一個重新回到注入點的反射脈沖，通過分析注入點的波形來分析繞組故障。如果兩端信號相減能夠重疊或是一條直線則說明兩端的波形完全相同，可以認為繞組沒有故障；如果兩端信號相減不能完全重疊或不是一條直線就說明在繞組的特性阻抗上存在故障。

在上述提出的檢測方法當中，很多方法針對于同步發電機，由于大型同步調相機并網不久，現階段關于同步調相機轉子繞組匝間短路故障檢測方法提出甚少，所以同步調相機急需一種在線監測方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種同步調相機轉子繞組輕微匝間短路故障在線檢測方法，能夠解決調相機現有輕微匝間短路故障診斷技術不足問題，提高此類故障的診斷水平。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種同步調相機轉子繞組輕微匝間短路故障在線檢測方法，于包括以下步驟：

A、在調相機轉子鐵芯氣隙內安裝位移傳感器并與分析裝置連接，實時采集調相機轉子位移數據；

B、在調相機運行過程中，對系統換相失敗后采集到的調相機轉子位移數據進行處理分析，將該位移數據的換相失敗放大因子值與故障判定閾值進行比較，當結果大于所設置閾值時，判定該同步調相機存在輕微轉子繞組匝間短路故障。

作為優選，步驟B中，根據調相機設計參數與運行參數采用maxwell軟件搭建同步調相機有限元模型。

作為優選，采用Simulink軟件搭建含同步調相機的高壓直流輸電模型，得到換相失敗后調相機的勵磁電流數據與機端電壓。