[发明专利]一种大型水轮发电机定子绕组局部放电分析系统

说明书

本发明涉及一种大型水轮发电机定子绕组局部放电分析系统，包括无时滞转换系统、同步信号时钟系统、局部放电信号高速采集系统和局部放电数据分析系统，无时滞转换系统从发电机出口高压试验回路中接入电压信号，并将该电压信号线性缩小后分别输入同步信号时钟系统和局部放电信号高速采集系统，同步信号时钟系统用于生成与电压信号同步的同步时钟信号，局部放电信号高速采集系统用于对缩小后的电压信号进行高通滤波、模数转换和存储，局部放电数据分析系统用于对局部放电数据进行处理。该局部放电分析系统可大幅度削减了数据运算量和配置成本。

技术领域

本发明涉及一种大型水轮发电机定子绕组局部放电分析系统，属于大型水轮发电机定子绕组绝缘状态评估领域。

背景技术

我国已建成了三峡工程、溪洛渡、乌东德等千万千瓦装机容量的大型水电站，在建白鹤滩电站单机容量达到百万千瓦，水轮发电机呈大型化发展趋势。大型水轮发电机定子绕组绝缘系统相对复杂，包括主绝缘、槽内半导体层、端部防晕层等；同时具有运行电压高的特点，最高已达到24kV。近年来，受定子绕组绝缘材料国产化过程中工艺质量分散性等因素的影响，已发生多起大型水轮发电机定子绕组绝缘故障。

大型水轮发电机定子绕组绝缘故障并非“突然发生”，而是受热应力、化学应力、机械应力等多因素长期作用影响，逐步衍化出局部缺陷，并最终发展为绝缘故障。局部放电是绝缘劣化的重要先期征兆和表现，已有研究表明局部放电与绝缘材料劣化和绝缘体的击穿过程密切相关，能够十分灵敏的发现设备绝缘内部缺陷和故障。定期开展局部放电测量工作十分重要，有助于发现大型水轮发电机定子绕组绝缘缺陷，尽早安排检修计划，避免其发展为不可修复的绝缘损伤，甚至发生非停事故，造成重大经济损失。

大型水轮发电机的局部放电测量工作，在工程应用中仍存在较大问题。对于局部放电测量的组织开展方，电厂主要依据预防性试验规程，DL/T 1768-2017《旋转电机预防性试验规程》仅要求运行20年以上发电机进行老化鉴定试验，未明确规定局部放电测量周期，很多电厂甚至从未开展过局部放电测量工作。

对于局部放电测量的实施方，各电科院主要采用国标推荐的脉冲电流法，但相关标准尚未对局部放电测量设备的性能指标进行准确规范。GB/T 20833.1-2016《旋转电机—定子绕组绝缘第1部分：离线局部放电测量》，仅给出局部放电测量宽带系统的下限截至频率为≥10kHz，但未明确局放分析系统的上限截止频率和最低采样率。由此造成，当前市面上主要的局部放电测量设备仍停留在MHz级别。实践经验表明，大型水轮发电机局部放电脉冲时间宽度小于1μs，MHz级测量设备可能“漏掉”部分局部放电脉冲，也无法确保捕捉到单个脉冲最大值，具体体现为局部放电测试值存在较大波动，无法确保测试结果的准确性。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种适用于高采样率的局部放电信号的存储和分析的大型水轮发电机定子绕组局部放电分析系统。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种大型水轮发电机定子绕组局部放电分析系统，其特征在于：包括无时滞转换系统、同步信号时钟系统、局部放电信号高速采集系统和局部放电数据分析系统，所述无时滞转换系统分别与同步信号时钟系统和局部放电信号高速采集系统连接，所述同步信号时钟系统和局部放电信号高速采集系统均与局部放电数据分析系统连接；

所述无时滞转换系统从发电机出口高压试验回路中接入电压信号，并将该电压信号线性缩小后分别输入同步信号时钟系统和局部放电信号高速采集系统，同步信号时钟系统用于生成与电压信号同步的同步时钟信号，局部放电信号高速采集系统用于对缩小后的电压信号进行高通滤波、模数转换和存储，局部放电数据分析系统用于对局部放电数据进行处理。

对上述技术方案的进一步设计为：所述无时滞转换系统与一三通转换接头连接，所述三通转换接头将无时滞转换系统输出的信号转换为两路一致的电压信号，并分别输入同步信号时钟系统和局部放电信号高速采集系统。