[发明专利]用于识别转子的励磁绕组中短路匝的在线监视系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测和监视在同步机器励磁绕组中的电短路，并且更具体地，涉及转子的励磁绕组中的电短路的自动识别和跟踪。

背景技术

发电机的转子中的励磁绕组通常是导电线圈棒的环形阵列，导电线圈棒排列在绕转子外部周缘的隙槽(slot)中。线圈沿着转子的长度纵向延伸，并通过位于转子的每一末端的末端匝相连接。一对相连的线圈棒和末端匝形成了线圈绕组匝。

转子有多个极，比如两个、四个或六个极。几个线圈绕组匝排列在转子上以形成极。励磁电路将DC(直流)施加到转子的线圈棒上。

短路可在励磁绕组中形成。例如，分隔导体棒或者末端匝的绝缘材料可能破损，从而导致跨过励磁绕组中的一个或多个线圈的短路。线圈绕组中的短路被称为短路匝。

励磁绕组中的短路可导致多种过热情况以及相关联的振动问题。以及时且合算的方式识别短路匝是合乎需要的，其减少了修复发电机圈式绕组中的短路所需的离线的停工期。

通过分析励磁绕组产生的磁通(magnetic flux)可以检测出短路。磁通量探头传感器被置入转子和定子之间的气隙以监视转子的励磁绕组的磁通量。该传感器产生与气隙中的电磁通的变化率成比例的信号。

一种用于标记发电机中线圈绕组的短路匝的系统公开在题为“发电机励磁绕组中短路匝的在线检测(Online Detection Of Shorted Turns In A Generator Field Winding)”、并受让给通用电气公司的美国第6,911,838号专利(′838专利)中。该系统′838专利教导了一种自动化技术，用来分析从转子中捕获的磁通数据并标记很可能指示短路线圈的、捕获的磁通量数据。

发明内容

长期以来就需要一种基于计算机的系统来自动收集和产生有关转子励磁绕组中电短路的信息，并且以一种易于识别短路的位置、数量和严重性程度的方式来呈示信息。

使用磁通探头来分析具有转子的同步机器的励磁绕组中电短路的一种方法已经被构思出来。该方法包括：监视由磁通量探头产生的磁通量信号，其指示励磁绕组中发出的磁通；将由监视的磁通量信号中获得、并指示励磁绕组中的电短路的磁通量数据进行电子存储；自动分析存储的磁通量数据以识别具有短路的励磁绕组并对每一个识别的励磁绕组中的短路计数，以及将识别带有短路的励磁绕组和每一个励磁绕组中的短路数量的信息自动显示出来。

该方法可将来自发电机的一个极的磁通量数据与从该发电机的另一个极获得的磁通量数据作比较，以识别励磁绕组中的短路。类似地，该方法可将来自发电机的一个极的磁通量数据与从该发电机的另一个极获得的磁通量数据作比较，以识别具有短路的每一个线圈中的短路数量。这些磁通量数据的比较可以包括比较磁通量探头信号的振幅，这些信号对应着多个极中的每一个励磁绕组。

此外，该方法可将过零区域与峰值振幅相关，以识别转子中相应的线圈以及近似发电机上的负载。磁通量信号可以通过同步机器在全范围(full range)操作负载下来进行监视，并且分析的磁通量数据包括在全范围操作负载下捕获的磁通量数据。

该方法可基于具有短路的励磁绕组和转子的磁极之间的相对位置来自动指配短路严重性级别。严重性级别可以基于每一个线圈中的短路数量。严重性级别的自动指配可包括具有识别短路的每一个线圈的级别。

一种使用磁通探头来分析具有转子的同步机器的转子励磁绕组中电短路的系统已经被构思出来，所述系统包括：用来检测同步机器的转子与定子之间空隙中磁通的磁通量探头；呈示关于转子中电短路的信息的显示装置；从磁通量探头中接收磁通量信号并包含非暂时性电子存储装置的计算机系统，该电子存储装置中具有程序，当其运行时，会使计算机系统：电存储从磁通量信号获得的磁通量数据，其中磁通量数据指示励磁绕组中的电短路；自动分析存储的磁通量数据以识别具有短路的励磁绕组并对每一个识别的励磁绕组中的短路计数，以及在显示装置上自动显示识别带有短路的线圈及每一个励磁绕组中短路数量的信息。

在转子完整旋转一周期间，该程序可以进一步促使计算机系统将来自发电机一个极的磁通量数据与从发电机的另一个极获得的磁通量数据相比较，以识别励磁绕组中的短路；以及将来自发电机一个极的磁通量数据与从同类似线圈对应的另一个极获得的磁通量数据相比较，以识别具有短路的每一个线圈中短路的数量。这些磁通量数据的比较包括与具有短路的每一个线圈相对应的磁通量探头信号振幅进行的比较。