[发明专利]发电机转子匝间短路故障诊断及定位的方法及装置

说明书

本发明提供了一种发电机转子匝间短路故障诊断及定位的方法及装置。所述方法包括：获取相同测试条件下转子绕组的频域输入阻抗初始频谱及频域输入阻抗当前频谱；根据初始频谱及当前频谱，确定同一端口下当前频谱相对于初始频谱的比值频谱，或者当无法获得初始频谱时，根据当前频谱，确定两端口的比值频谱；确定比值频谱的截止频率，提取基础频谱，根据截止频率前比值频谱的幅频特性或相频特性是否存在波动判断转子绕组是否存在匝间短路；当转子绕组存在匝间短路时，利用比值频谱截止频率前的幅频特性的增强区数目或相频特性的超前区数目，确定匝间短路的故障位置。本发明可实现对故障包位置的准确定位，且实现了故障诊断的标准化。

技术领域

本发明涉及发电机转子匝间故障诊断技术领域，尤指一种发电机转子匝间短路故障诊断及定位的方法及装置。

背景技术

大型汽轮发电机的转子一般采用隐极式绕组，主要由线圈、槽内绝缘及其固定件、匝间绝缘、端部绝缘及其固定件和引出线等组成，电气连接图如图1所示，可以看出转子绕组的正负极线圈在几何结构和物理连接上具有高度的对称性。每一套绕组称为一个线包，正负极一般各有八包绕组。大型同步发电机是电力系统的重要设备，其安全稳定运行意义重大。同步发电机的运行故障几乎最终都体现在绝缘失效上。发电机由于转子结构的特殊性以及机组运行工况的变化，转子匝间短路成为大型同步发电机的常见故障，发生概率较高。转子匝间短路会引起机组振动增加、轴电压升高等异常现象，严重者会导致转子接地、大轴磁化等问题，导致机组被迫停机，后续处理往往需要返厂，周期长，严重影响了电厂的运行效益，增加了检修成本。

发电机转子绕组的匝间短路故障诊断方法，分为离线和在线两种。在线诊断方法主要采用探测线圈波形法，但是其磁通波形受机组运行工况影响较大，对匝间短路的判断造成了困难，另外，现有技术中还提出了基于定子绕组并联支路环流特性的诊断方法，但该方法需要在绕组的每个支路上各安装一个传感器以检测环流，实际应用较为困难。转子绕组匝间短路故障的离线诊断方法主要包括交流阻抗法、极间电压和分包压降法、重复脉冲示波法等。交流阻抗法灵敏度较低，需要施加较高电压和较大电流，极间电圧和分包压降法必须在膛外状态下进行，需要施加较高电压才能保证足够的灵敏度。重复脉冲法具有较高的灵敏度，电压低，实施方便，但是重复脉冲的波形难以统一，从而导致故障诊断缺少统一的标准。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种发电机转子匝间短路故障诊断及定位的方法，所述方法包括：

获取相同测试条件下转子绕组的频域输入阻抗初始频谱及频域输入阻抗当前频谱；

根据初始频谱及当前频谱，确定同一端口下当前频谱相对于初始频谱的比值频谱，或者根据当前频谱，确定两端口的比值频谱；

确定比值频谱的截止频率，提取基础频谱，根据截止频率前比值频谱的幅频特性或相频特性是否存在波动判断转子绕组是否存在匝间短路；

当转子绕组存在匝间短路时，利用比值频谱截止频率前的幅频特性的增强区数目或相频特性的超前区数目，确定匝间短路的故障位置。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据初始频谱及当前频谱，确定同一端口下当前频谱相对于初始频谱的比值频谱，或者根据当前频谱，确定两端口的比值频谱包括：根据已获得的转子绕组的初始频谱，采用单端方式，根据初始频谱及当前频谱，确定同一端口下当前频谱相对于初始频谱的比值频谱；或根据当前频谱，确定两端口的相对比值频谱。

可选的，在本发明一实施例中，所述确定比值频谱的截止频率包括：根据转子绕组的阻抗频谱高频段主峰值后的衰减特征，确定比值频谱的截止频率。

可选的，在本发明一实施例中，所述提取基础频谱包括：对于比值频谱的幅频特性或相频特性，通过小波分解或者频域滤波滤除频谱局部小的波动，提取能够反映整体趋势的基础频谱。