[发明专利]发电机磁极滑动检测

说明书

公开了一种用于保护发电机组免受磁极滑动的系统和方法。该系统可以包括发电机、原动机和控制器。发电机包括定子和转子。原动机被配置成驱动转子的旋转。控制器可以被配置成用于：基于与转子的平移位移相关的数据来确定发电机的机械状态；基于(a)负载角或(b)负载角和与定子中的转子的旋转相关的负载角的变化率确定发电机的电气状态；基于机械状态和电气状态的融合来确定发电机的运行状态；如果运行状态是磁极‑滑动‑警告，则激活输出构件以显示或发出警告；以及如果运行状态是磁极‑滑动，则激活保护动作。

技术领域

本发明总体上涉及一种发电机组(也称为“发电机组”)，并且更具体地涉及用于保护发电机免受磁极滑动的系统。

背景技术

发电机组包括发电机和原动机。发电机通常是一种电机，被配置成将电能转化为旋转扭矩或将旋转扭矩转化为电能以用于多种不同应用中的任何一种，包括发电、电力备用、海上钻探、机床、牵引电机、工业作业机器、海上作业机器，以及类似物。这种发电机通常与诸如发动机等的原动机结合使用。当燃料在原动机内燃烧时，产生机械旋转，从而驱动发电机产生电能。更具体地，主电源使电机的转子旋转以引起产生电能的电磁相互作用，该电磁相互作用产生的电能由连接到电机的一个或多个负载使用。

低励磁(例如，励磁电压低)、负载突变、甚至电路故障等情况可能导致发电机中的磁极失步，这是本领域中经常称为“磁极滑动”的情况。磁极滑动将对发电机部件造成损坏，并且还可能导致发电不稳定。磁极滑动难以与功率摆动区分，因为无论是功率摆动状态还是磁极滑动状态，都会在发电机转变为功率摆动状态和磁极滑动状态的初始阶段经历震荡。然而，当发电机典型地在经历功率摆动状态之后恢复并且再次变得稳定，但磁极滑动情况通常不是这样。换言之，在经历磁极滑动状态之后，发电机可能继续进展并处于不稳定状态。

2012年10月2日发布的美国专利第8,278,883号('883专利)涉及一种用于测量同步发电机中的负载角并检测磁极滑动的装置。'883专利描述了一种装置，包括用于感测由永磁电机产生的波形的装置、用于感测由主机产生的波形的装置，以及用于将永磁电机产生的波形与主机产生的波形进行比较以产生负载角的测量的装置。'883专利进一步描述了使用负载角的测量来提供潜在磁极滑动的警告。然而，磁极滑动通常非常快速地发生并且必须快速地采取行动。虽然'883专利可能是有益的，但是磁极滑动状态可能被标记得太晚(已经在稳定区域之外或者非常快地移动到稳定区域之外)，或者磁极滑动状态的触发可能过于依赖于使用负载角的预测估计。需要更好的系统。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种用于检测发电机组的发电机中的磁极滑动状态的系统。该系统包括发电机、原动机和控制器。发电机可以包括定子和可旋转地设置在定子内的转子。发电机可以被配置成旋转定子中的转子磁场并且当定子电联接至负载时产生定子磁场。原动机可以包括可操作地连接到发电机的转子的输出轴。原动机被配置成驱动转子旋转。控制器与发电机组进行可操作通信。控制器可以被配置成：基于与转子的平移位移相关的数据来确定发电机的机械状态；基于(a)负载角或(b)负载角和与定子中的转子的旋转相关的负载角的变化率来确定发电机的电气状态；基于机械状态和电气状态的融合来确定发电机的运行状态；如果运行状态是磁极-滑动-警告，则激活输出构件以显示或发出警告；并且，如果运行状态是磁极-滑动，则激活保护动作。